Brevet FR3020170A1 — publié le 20151023

Procédé de guidage d'un aéronef DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne le domaine de l'aide au pilotage dans une 5 phase de déplacement au sol d'un aéronef et plus précisément un procédé de guidage comprenant un recalage en vol de la position de l'aéronef par rapport à des points de repères. ETAT DE LA TECHNIQUE 10 Lors des phases de roulage (« taxiing ») au sol d'un aéronef, le pilote de l'aéronef doit conduire celui-ci entre les pistes et les infrastructures aéroportuaires en toute sécurité malgré une visibilité réduite. Afin d'aider le pilote dans sa tâche, il existe des systèmes de 15 guidage chargés de conduire automatiquement l'aéronef le long d'une trajectoire de référence à partir d'un point de début de roulage. De tels systèmes déterminent la position relative de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence à suivre. L'écart entre la trajectoire réelle de l'appareil et la trajectoire à suivre peut ensuite être utilisé dans un procédé 20 de guidage autonome pour corriger la trajectoire de l'appareil. De tels procédés déterminent généralement la position de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence, comme la ligne centrale d'une piste, à l'aide d'indicateurs au sol, tels que des marquages réfléchissants, des plots ou des lampes. 25 Néanmoins, pour qu'un tel procédé fonctionne correctement, il faut s'assurer que l'aéronef se trouve bien au point de début de roulage défini comme point d'origine de la trajectoire de référence lorsque le procédé de guidage commence le guidage de l'aéronef. Si celui-ci se trouve par erreur à un autre point de la plateforme, la trajectoire suivie par le procédé de guidage ne sera pas la trajectoire de référence attendue et l'aéronef risque d'être guidé dans une mauvaise direction et placé dans une situation dangereuse. A titre d'exemple, le roulage peut commencer par une sortie de la piste d'atterrissage par une bretelle de sortie et chaque piste peut comporter plusieurs bretelles de sorties. Il faut alors s'assurer que l'aéronef emprunte la bretelle de sortie par laquelle passe la trajectoire de référence. Or, le procédé de guidage au sol ne dispose pas de moyens lui permettant de s'assurer au début du guidage de la position exacte de l'aéronef sur la plateforme. Les moyens de positionnement absolu tel que le GPS peuvent ne pas être assez précis. De même la détection de la position exacte de l'aéronef à partir des indicateurs est difficile en raison de la complexité de la scène visible depuis une position au sol. Il existe donc un besoin d'un procédé de guidage comportant des étapes permettant de s'assurer de la position exacte de l'aéronef par rapport au point de début de roulage avant la mise en oeuvre des étapes de guidage proprement dites. PRESENTATION DE L'INVENTION La présente invention se rapporte ainsi selon un premier aspect à un procédé de guidage le long d'une trajectoire de référence d'un aéronef embarquant au moins un détecteur d'une pluralité d'indicateurs au sol, ledit procédé de guidage comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre par un module de traitement de données susceptible d'être connecté audit au moins un détecteur : a) lorsque l'altitude de l'aéronef en vol est supérieure à un seuil, estimation d'une localisation relative de l'aéronef par rapport à un point de début de roulage à partir d'une cartographie de la plateforme et de repères au sol, b) lorsque l'altitude de l'aéronef est inférieure audit seuil et avant que l'aéronef ne soit localisé au point de début de roulage, estimation d'une localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage à partir de données de localisation absolue de l'aéronef et à partir de la dernière localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage estimée à l'étape a), c) lorsque l'aéronef est localisé au point de début de roulage, guidage de l'aéronef en fonction d'une localisation de l'aéronef relative à la trajectoire de référence estimée à partir de données relatives à un ensemble d'indicateurs au sol et transmises par ledit au moins un détecteur. Un tel procédé permet de localiser précisément à tout moment l'aéronef par rapport au point de début de roulage de la trajectoire de référence et de déclencher le guidage de l'appareil lorsque l'aéronef est bien au point de début de roulage, point d'origine de la trajectoire de référence qui sera ainsi bien suivie par l'aéronef. A cette fin, le module de traitement peut recevoir des images transmises par des moyens de capture d'image embarqués dans l'aéronef et détecter les repères au sol à partir desdites images reçues. Ceci permet de détecter les repères au sol à partir de leur position dans une image et d'en déduire la position de l'aéronef par rapport au point de 25 début de roulage. Le module de traitement peut également recevoir des données de localisation absolue transmises par un récepteur GPS et un système de navigation inertielle embarqués dans l'aéronef. Ces données de position absolues permettent de continuer à localiser l'aéronef par rapport au point de début de roulage à partir de la dernière localisation estimée à l'étape a) malgré l'impossibilité de positionner l'aéronef par rapport aux repères au sol. Le seuil peut être déterminé en fonction des conditions météorologiques. Ceci permet de s'assurer que les données concernant les repères au sol obtenues par le module de traitement sont acquises à une altitude suffisante pour être exploitables. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un produit programme 10 d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé de guidage selon le premier aspect lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Selon un troisième aspect, l'invention concerne un module de traitement de données susceptible d'être connecté à au moins un détecteur d'une 15 pluralité d'indicateurs localisés sur une plateforme au sol, ledit au moins un détecteur étant embarqué sur un aéronef et ledit module de traitement étant configuré pour : a) lorsque l'altitude de l'aéronef en vol est supérieure à un seuil, estimer une localisation relative de l'aéronef par rapport à un point de début de 20 roulage à partir d'une cartographie de la plateforme et de repères au sol, b) lorsque l'altitude de l'aéronef est inférieure audit seuil et avant que l'aéronef ne soit localisé au point de début de roulage, estimer une localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage à partir de données de localisation absolue de l'aéronef et à partir de la 25 dernière localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage estimée à l'étape a), c) lorsque l'aéronef est localisé au point de début de roulage, guider l'aéronef en fonction d'une localisation de l'aéronef relative à la trajectoire de référence estimée à partir de données relatives à un ensemble d'indicateurs au sol et transmises par ledit au moins un détecteur. Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un système de guidage d'un aéronef le long d'une trajectoire de référence sur une plateforme au sol comprenant: au moins un détecteur, une pluralité d'indicateurs au sol, des moyens de détection de repères au sol, un module de traitement de données selon le troisième aspect. Le système de guidage d'un aéronef selon le quatrième aspect peut en outre comprendre des moyens de capture d'image. Le système de guidage d'un aéronef selon le quatrième aspect peut également comprendre en outre un récepteur GPS et un système de navigation inertielle. De tels produit programme d'ordinateur, module de traitement et système de guidage présentent les mêmes avantages que ceux évoqués pour le procédé selon le premier aspect. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un diagramme schématisant une mise en oeuvre d'un procédé de guidage d'un aéronef selon l'invention - la figure 2 représente un système de guidage d'un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 illustre des exemples de repères au sol. DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 1 un mode de mise en oeuvre de l'invention concerne un procédé de guidage d'un aéronef 1 sur une plateforme le long d'une trajectoire de référence mis en oeuvre par un module de traitement de données 2 d'un système de guidage d'un aéronef illustré en figure 2. Un tel système comprend des indicateurs au sol 4 utilisés pour le balisage des zones de roulage de la plateforme et au moins un détecteur 3 embarqué dans l'aéronef 1 et adapté pour détecter la position de tels indicateurs au sol. Un tel détecteur 3 capte les signaux envoyés ou réfléchis par lesdits indicateurs au sol 4. Un tel détecteur peut par exemple être un capteur optique ou optoélectronique captant une lumière émise par des sources lumineuses telles que des lampes ou réfléchie par des marquages réfléchissants. Un tel détecteur 3 peut également être un récepteur radiofréquence recevant des signaux radios émis par des antennes disposées au sol. Lesdits détecteurs 3 peuvent être reliés au module de traitement de façon à lui fournir des données de mesure permettant au module de traitement 2 de déterminer la localisation relative de l'aéronef par rapport à 25 ces indicateurs. Le module de traitement de données 2 peut comporter des moyens de communication COM, des moyens de calcul CALC et des moyens de stockage MEM. Lesdits moyens de communication COM peuvent être utilisés pour communiquer avec les détecteurs 3. Lesdits moyens de stockage MEM peuvent notamment être utilisés pour stocker une ou plusieurs représentations cartographiques de la plateforme aéroportuaire sur laquelle l'aéronef 1 doit être guidé. Ledit système comporte également des moyens de détection 5 de repères au sol utilisables pour localiser précisément l'aéronef par rapport à une représentation cartographique détaillée de la plateforme stockée dans les moyens de stockage MEM. De tels repères peuvent être des marquages tels que des marquages de seuil de piste et de fin de piste, des points d'embranchement de bretelles d'entrée et de sortie d'une piste etc... comme représenté en figure 3. De tels moyens de détection 5 peuvent être des moyens optiques ou optoélectroniques, des moyens de capture d'image tels qu'un appareil photo ou une caméra vidéo, des récepteurs radiofréquence... De tels moyens de détection de repères sont embarqués sur l'aéronef 1 et peuvent être confondus avec les détecteurs 3 utilisés pour détecter les indicateurs au sol. Le module de traitement de données 2 peut être relié à au moins un calculateur de l'aéronef ou être intégré dans celui-ci, de sorte à pouvoir lui 20 transmettre des commandes de guidage de l'aéronef. Le système de guidage peut également comprendre un récepteur GPS 6 et un système de navigation inertielle 7. Le procédé selon l'invention propose de déterminer au cours de l'atterrissage la position de l'aéronef par rapport aux repères au sol afin de 25 localiser l'aéronef par rapport au point de début de roulage. Ceci permet de ne mettre en oeuvre le guidage autonome de l'aéronef à partir des indicateurs au sol qu'une fois que l'aéronef a bien atteint le point de début de roulage. Pour cela, le procédé détecte les repères au sol lors de la phase d'atterrissage de l'aéronef, par exemple à partir d'une photographie de la plateforme prise en vol, et détermine la position de l'aéronef par rapport au point de début de roulage à l'aide d'une cartographie de la plateforme sur laquelle la position des points de repère est géoréférencée. Plus précisément, en référence à la figure 1, lors d'une première étape d'estimation El, le module de traitement estime une localisation relative de l'aéronef par rapport à un point de début de roulage à partir d'une cartographie de la plateforme et de repères au sol. Cette estimation est réalisée en vol lorsque l'aéronef se trouve à une altitude supérieure à un seuil suffisante pour que les repères puissent être détectés correctement. Par exemple, si les moyens de détection des repères au sol 5 sont des moyens de capture d'image, cette estimation est réalisée par le module de traitement à partir d'images transmises par les moyens de capture d'image lorsque l'aéronef se trouve à une altitude suffisante pour avoir une vue d'ensemble de la plateforme et pour différencier sans ambiguïté les différents repères au sol. Le seuil d'altitude peut être variable et déterminé par exemple en fonction des conditions météorologiques. Cette estimation peut être mise en oeuvre un seule fois à une altitude supérieure au seuil ou bien de manière répétée tant que l'aéronef se trouve à une altitude supérieure au seuil. Lors d'une deuxième étape d'estimation E2, le module de traitement estime une localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage à partir de données de localisation absolue de l'aéronef et à partir de la dernière localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage obtenue lors de la première étape d'estimation E1. Cette deuxième étape d'estimation est mise en oeuvre lorsque l'altitude de l'aéronef est inférieure au seuil et avant que l'aéronef ne soit localisé au point de début de roulage. Puisque l'aéronef est à une altitude trop basse et que les repères au sol ne sont plus exploitables pour localiser l'aéronef, le module de traitement continue ainsi à localiser l'aéronef par rapport au point de début de roulage à partir de la dernière localisation obtenue à partir des repères au sol et de données de position absolue pouvant être obtenues par un récepteur GPS ou un système de navigation inertielle. Cette estimation peut être mise en oeuvre de manière répétée tant que l'aéronef n'a pas atteint le point de début de roulage. L'estimation de localisation de l'aéronef obtenue de manière répétée lors de la deuxième étape d'estimation E2 permet au module de traitement de suivre l'approche de l'aéronef vers le point de début de roulage. Lorsque l'aéronef semble avoir atteint le point de roulage, le module de traitement met en oeuvre une étape de guidage E3 au cours de laquelle l'aéronef est guidé le long de la trajectoire de référence en fonction d'une localisation relative à la trajectoire de référence estimée à partir de données relatives à un ensemble d'indicateurs au sol et transmises par ledit au moins un détecteur. Le fait que cette étape de guidage soit bien mise en oeuvre à partir du point de début de roulage permet de s'assurer que les bons indicateurs au sol sont pris en compte pour procéder au guidage de l'appareil et que celui-ci va donc bien être guidé le long de la trajectoire de référence souhaitée. Lors de cette étape, la prise en compte de la localisation de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence, déterminée à partir des indicateurs au sol, permet de corriger la trajectoire de l'aéronef pour lui faire suivre en permanence la trajectoire de référence. Ainsi, la détection au cours de la phase d'atterrissage de la position de l'aéronef par rapport au point de début de roulage permet de localiser ensuite l'aéronef à tout moment jusqu'au point de début de roulage où le guidage autonome de l'aéronef à partir des indicateurs au sol est mis en oeuvre. REVENDICATIONS1. Procédé de guidage le long d'une trajectoire de référence d'un aéronef (1) embarquant au moins un détecteur (3) d'une pluralité 5 d'indicateurs au sol (4), ledit procédé de guidage comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre par un module de traitement de données (2) susceptible d'être connecté audit au moins un détecteur : a) lorsque l'altitude de l'aéronef en vol est supérieure à un seuil, 10 estimation (El ) d'une localisation relative de l'aéronef par rapport à un point de début de roulage à partir d'une cartographie de la plateforme et de repères au sol, b) lorsque l'altitude de l'aéronef est inférieure audit seuil et avant que l'aéronef ne soit localisé au point de début de roulage, estimation (E2) 15 d'une localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage à partir de données de localisation absolue de l'aéronef et à partir de la dernière localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage estimée à l'étape a), c) lorsque l'aéronef est localisé au point de début de roulage, guidage (E3) 20 de l'aéronef en fonction d'une localisation de l'aéronef relative à la trajectoire de référence estimée à partir de données relatives à un ensemble d'indicateurs au sol et transmises par ledit au moins un détecteur. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le module de 25 traitement (2) reçoit des images transmises par des moyens de capture d'image (5) embarqués dans l'aéronef et détecte les repères au sol à partir desdites images reçues. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module de traitement reçoit des données de localisation absolue transmises par un récepteur GPS (6) et un système de navigation inertielle (7) embarqués dans l'aéronef. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le seuil est déterminé en fonction des conditions météorologiques. 5. Produit programme d'ordinateur comprenant des instructions de code pour l'exécution d'un procédé de guidage selon l'une quelconque des revendications précédentes, lorsque ce programme est exécuté par 10 un processeur. 6. Module de traitement de données (2) susceptible d'être connecté à au moins un détecteur (3) d'une pluralité d'indicateurs (4) localisés sur une plateforme au sol, ledit au moins un détecteur étant embarqué sur un aéronef et ledit module de traitement étant configuré pour : 15 a) lorsque l'altitude de l'aéronef en vol est supérieure à un seuil, estimer une localisation relative de l'aéronef par rapport à un point de début de roulage à partir d'une cartographie de la plateforme et de repères au sol, b) lorsque l'altitude de l'aéronef est inférieure audit seuil et avant que l'aéronef ne soit localisé au point de début de roulage, estimer une 20 localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage à partir de données de localisation absolue de l'aéronef et à partir de la dernière localisation relative de l'aéronef par rapport au point de début de roulage estimée à l'étape a), c) lorsque l'aéronef est localisé au point de début de roulage, guider 25 l'aéronef en fonction d'une localisation de l'aéronef relative à la trajectoire de référence estimée à partir de données relatives à un ensemble d'indicateurs au sol et transmises par ledit au moins un détecteur. 7. Système de guidage d'un aéronef (1) le long d'une trajectoire de référence sur une plateforme au sol comprenant: au moins un détecteur (3), une pluralité d'indicateurs au sol (4), des moyens de détection de repères au sol (5), un module de traitement de données (2) selon la revendication précédente. 8. Système de guidage d'un aéronef selon la revendication précédente comprenant en outre des moyens de capture d'image (5). 9. Système de guidage d'un aéronef selon l'une des revendications 7 ou 8 comprenant en outre un récepteur GPS (6) et un système de navigation inertielle (7).