Brevet FR3020688A1 — publié le 20151106

Système de visualisation de tête comportant des moyens de sélection de cap et procédé de sélection associé Le domaine de l'invention est celui des systèmes de visualisation montés sur la tête des membres d'équipage d'un aéronef. Plus précisément, l'invention concerne l'affichage et la sélection du cap par ce type de système de visualisation. Les systèmes de visualisation de casque ou de tête sont couramment utilisés pour des applications aéronautiques depuis plusieurs décennies. Un système de visualisation de tête comporte principalement deux sous-ensembles. Le premier sous-ensemble est un casque ou un serre-tête équipé d'un système de visualisation projetant vers l'oeil ou les yeux de l'utilisateur une image collimatée en superposition sur l'extérieur. On entend par casque une structure de protection de la tête, la dite structure portant un certain nombre de dispositifs de phonie ou de visualisation ou de détection. L'équivalent anglais est « helmet ». On entend par serre-tête une structure portant un certain nombre de dispositifs de phonie ou de visualisation ou de détection et n'assurant pas nécessairement une fonction de protection de la tête. L'équivalent anglais est « headset ». Le système selon l'invention est indifféremment un casque ou un support de tête. Le second sous-ensemble est un système de détection de posture de tête permettant de repérer dans l'espace, par rapport à un repère connu, généralement lié à un aéronef, la position et l'orientation du casque ou du serre-tête. La principale fonction du système de visualisation est de pouvoir présenter, en superposition sur le paysage extérieur, des informations dites « conformes », c'est-à-dire affichées virtuellement dans la direction exacte qu'elles occuperaient dans le paysage extérieur. Ainsi, si le système affiche une image vidéo issue d'un capteur et comportant un certain nombre d'objets, les objets représentés de cette image se superposent exactement aux objets présents sur le terrain. Il en va de même pour des représentations synthétiques d'objets tels des pistes, des cibles ou des indications de direction. Actuellement, lorsque l'équipage souhaite suivre un cap lié à un élément de la scène extérieure, il doit d'abord déterminer le cap associé à l'élément extérieur puis le saisir dans le système avionique, en général à l'aide d'un rotacteur monté sur un poste de commande. L'objet de l'invention est de simplifier cette opération en utilisant les ressources propres des systèmes de visualisation de casque ou de tête et en particulier à afficher des informations conformes. Plus précisément, l'invention a pour objet un système de visualisation de tête pour aéronef comportant un support de tête, un dispositif de visualisation, une détection de posture dudit support de tête, des moyens de détection du cap courant d'un aéronef et des moyens de génération graphique dudit cap courant, caractérisé en ce le système comporte des moyens de commande, d'affichage et de sélection de caps, lesdits moyens agencés de façon : - à afficher, dans le dispositif de visualisation, en réponse à une première commande, un second cap dit de consigne et un troisième cap dit « cap support » correspondant à la direction du support de tête dans un repère terrestre, ladite direction donnée par les informations issues de la détection de posture dudit support de tête et des moyens de détection du cap courant ; - à remplacer, en réponse à une seconde commande, ledit second cap par le dit troisième cap, ledit troisième cap devenant ainsi la nouvelle consigne de cap. Avantageusement, lorsque les caps sont situés dans le champ de visualisation du dispositif de visualisation, l'affichage de la valeur du cap est réalisé en position conforme, c'est-à-dire dans la direction exacte qui correspond à la direction du cap. Avantageusement, lorsque les caps sont situés hors du champ de 30 visualisation du dispositif de visualisation, l'affichage de la valeur du cap est réalisé en bord du champ du dispositif de visualisation avec une icône représentative de la direction dans laquelle se situe le cap. Avantageusement, la direction exacte du cap est indiquée par une barre verticale, chaque cap comportant une barre d'un graphisme différent 35 de celui des autres barres de cap. L'invention concerne également un procédé d'affichage, de gestion et de sélection du cap dans un système de visualisation de tête pour aéronef, ledit système de visualisation comportant un support de tête, un dispositif de visualisation, une détection de posture dudit support de tête, des moyens de détection du cap courant d'un aéronef et des moyens de génération graphique dudit cap courant, caractérisé en ce le procédé comporte au moins : - une étape d'affichage, en réponse à une première commande, d'un second cap dit de consigne et un troisième cap dit « cap support » correspondant à la direction du support de tête dans un repère terrestre, ladite direction donnée par les informations issues de la détection de posture dudit support de tête et des moyens de détection du cap courant. Avantageusement, le procédé comporte: - une étape de substitution, en réponse à une seconde commande, du second cap par le troisième cap, ledit troisième cap devenant ainsi la nouvelle consigne de cap. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 20 apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : Les figures 1 à 4 représentent les différents affichages possibles du cap dans un système de visualisation de tête pour aéronef selon l'invention. 25 Le système de visualisation de tête selon l'invention comporte : - un support de tête ou un casque équipé comprenant un ensemble optoélectronique d'affichage. Cet ensemble de visualisation peut être monoculaire ou binoculaire. Lorsque le support de tête ou le casque est 30 porté par un utilisateur, cet ensemble donne une image collimatée issue d'un afficheur superposée au paysage extérieur par un combineur ou mélangeur optique ; - un système de détection de posture du support de tête ou du casque permettant de déterminer la position du support ou du casque dans 35 le repère de l'aéronef. Il existe différents systèmes de détection qui sont bien connus de l'homme du métier. On citera les systèmes à détection magnétique dans lesquels un récepteur mesure les composantes d'un champ électromagnétique connu et les systèmes à détection optique comportant un émetteur et un récepteur apte à déterminer la position et l'orientation de cet émetteur par reconnaissance de forme. La position de l'aéronef dans un repère terrestre est elle-même connue au moyen de différents capteurs comme la centrale inertielle de l'aéronef ; - un ensemble ou un calculateur électronique assurant la génération d'une symbologie conforme superposée sur le paysage extérieur par l'ensemble optoélectronique d'affichage. Cette symbologie comporte généralement les informations de base nécessaires au pilotage (indications de la vitesse, de l'altitude, de l'assiette, de l'horizon,...). Pour assurer cette fonction, les différents capteurs de l'aéronef fournissent au calculateur les informations nécessaires. Le système de détection d'orientation du casque lui donne les informations de position et d'orientation permettant d'afficher la symbologie de façon conforme, c'est-à-dire dans un repère terrestre indépendant des mouvements de l'aéronef et des mouvements du casque ; - des moyens de commande, généralement un ou des postes de commande permettant de sélectionner, modifier ou valider les informations et les données affichées par le dispositif de visualisation. Ces moyens de commande peuvent également être disposés sur le manche de commande ou être activés par une commande vocale. Le calculateur assure également les fonctions spécifiques de l'invention liées à l'affichage du cap. A titre d'exemples non limitatifs, elles sont représentées sur les figures 1 à 4. Ces figures représentent de façon schématique l'affichage du cap dans un dispositif de visualisation de casque. Sur ces figures, le pourtour rectangulaire représente les limites du champ du dispositif de visualisation. Le paysage P est représenté symboliquement par des lignes de crête sur ces figures. Pour des raisons de clarté, toute la symbologie n'ayant pas de rapport avec l'affichage des caps a été supprimée des figures. Sur la figure 1, le système affiche uniquement au centre et en haut 35 du champ de visualisation le cap courant C1, c'est-à-dire celui effectivement suivi par l'aéronef à un instant t. Sur cette figure 1, la valeur affichée du cap Cl est de « 266 ». Toutes les valeurs affichées sont en degrés. Sur la figure 2, le pilote a validé la fonction d'affichage du cap selon l'invention. Le système affiche alors le cap de consigne C2. Sur cette figure 1, la valeur affichée du cap C2 est de « 260 ». Il affiche également un troisième cap C3 dit « cap support » correspondant à la direction du support de tête dans un repère terrestre. La valeur du cap C3 est donnée par les informations issues de la détection de posture dudit support de tête et des moyens de détection du cap courant. La valeur affichée du cap C3 est de « 271 ». Le système affiche également une première barre verticale 13c2 dont le gisement coupe la direction exacte du cap de consigne C2 et une seconde barre verticale Bc3 dont le gisement coupe la direction exacte du cap C3. Cette seconde barre est, par nature, disposée au centre du champ du dispositif de visualisation et reste fixe. Ces barres sont donc placées en position conforme. Elles ont des représentations graphiques différentes de façon à les différentier. Sur les figures, la première barre est représentée par un trait continu et la seconde barre par un trait en pointillés. Bien entendu, il est possible de jouer sur d'autres paramètres comme la longueur, l'épaisseur ou la couleur des barres. La figure 3 représente l'évolution de la symbologie des caps lorsque le pilote tourne la tête pour désigner une autre direction. La valeur du cap de consigne C2 ne change pas. Elle reste à la valeur de « 260 ». Par contre, si ce cap sort du champ visuel, sa valeur reste indiquée dans le champ du dispositif de visualisation, mais sa barre de représentation Bc2 qui était en position conforme disparaît. Elle est remplacée par une icône qui indique que le cap de consigne est sorti du champ visuel. Sur la figure 3, à titre d'exemple, cette icône est un chevron dont la pointe est tournée vers la direction du cap de consigne. La valeur du cap C3 qui dépend de la posture du casque change. Elle passe à la valeur « 302 », le pilote ayant tourné la tête, dans cet exemple, de 31 degrés. Bien entendu, la seconde barre verticale Bc3 reste fixe dans le repère du visuel de casque. Le pilote peut, à chaque instant, valider la direction du cap support qui devient alors le nouveau cap de consigne. Ainsi, sur la figure 4, le pilote a validé le cap support C3 de la figure 3 dont la valeur était de « 302 ». La nouvelle valeur de consigne C2 vaut donc maintenant « 302 ». Au moment de la validation, les deux barres verticales B2 et Bc3, indicatrices des caps C2 et C3 sont confondues comme on le voit sur la figure 4. Sur les différentes figures, la valeur du cap courant Cl est restée inchangée, indiquant que l'aéronef n'a pas changé de direction pendant que le pilote tournait la tête. Lorsque l'utilisateur valide le nouveau cap de consigne, le cap associé à la direction de la tête au moment de la validation est le nouveau cap pris en compte par le système de navigation de l'aéronef. Si le pilote automatique est enclenché, le nouveau cap est celui suivi par l'aéronef, si le pilotage automatique n'est pas enclenché, le pilote suit manuellement le nouveau cap indiqué dans le dispositif de visualisation.15 REVENDICATIONS1. Système de visualisation de tête pour aéronef comportant un support de tête, un dispositif de visualisation, une détection de posture dudit support de tête, des moyens de détection du cap courant d'un aéronef et des moyens de génération graphique dudit cap courant (C1), caractérisé en ce le système comporte des moyens de commande, d'affichage et de sélection de caps, lesdits moyens agencés de façon - à afficher dans le dispositif de visualisation, en réponse à une première commande, un second cap (C2) dit de consigne et un troisième cap (C3) dit « cap support» correspondant à la direction du support de tête dans un repère terrestre, ladite direction donnée par les informations issues de la détection de posture dudit support de tête et des moyens de détection du cap courant ; - à remplacer, en réponse à une seconde commande, ledit second cap par le dit troisième cap, ledit troisième cap devenant ainsi la nouvelle consigne de cap. 2. Système de visualisation de casque selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque les caps sont situés dans le champ de visualisation du dispositif de visualisation, l'affichage de la valeur du cap est réalisé en position conforme, c'est-à-dire dans la direction exacte qui correspond à la direction du cap. 3. Système de visualisation de casque selon la revendication 2, caractérisé en ce que, lorsque les caps sont situés hors du champ de visualisation du dispositif de visualisation, l'affichage de la valeur du cap est réalisé en bord du champ du dispositif de visualisation avec une icône représentative de la direction dans laquelle se situe le cap. 4. Système de visualisation de casque selon l'une des 30 revendications précédentes, caractérisé en ce que la direction exacte du cap est indiquée par une barre verticale, chaque cap comportant une barre d'un graphisme différent de celui des autres barres de cap. 5. Procédé d'affichage, de gestion et de sélection du cap dans un système de visualisation de casque pour aéronef, ledit système de visualisation comportant un support de tête, un dispositif de visualisation, une détection de posture dudit support de tête, des moyens de détection du cap courant (C1) d'un aéronef et des moyens de génération graphique dudit cap courant, caractérisé en ce le procédé comporte au moins : - une étape d'affichage, en réponse à une première commande, d'un second cap (C2) dit de consigne et un troisième cap (C3) dit « cap support » correspondant à la direction du support de tête dans un repère terrestre, ladite direction donnée par les informations issues de la détection de posture dudit support de tête et des moyens de détection du cap courant. 6. Procédé d'affichage, de gestion et de sélection du cap selon la revendication 5, caractérisé en ce que le procédé comporte: - une étape de substitution, en réponse à une seconde commande, du second cap par le troisième cap, ledit troisième cap devenant ainsi la nouvelle consigne de cap.20