Brevet FR3017704A1 — publié le 20150821

DISPOSITIF D'AFFICHAGE D'UN HORIZON ARTIFICIEL La présente invention concerne un dispositif et un procédé permettant d'afficher un horizon artificiel. Plus particulièrement, l'invention concerne l'affichage d'un horizon artificiel sur une pluralité d'écrans d'affichage d'un poste de pilotage d'un aéronef. En conditions de vol aux instruments, les pilotes d'un aéronef utilisent un horizon artificiel pour connaître la position du sol (surface plane) par rapport à un plan horizontal de l'aéronef. Des rapports ont montré qu'en cas de stress, par exemple lors d'une alarme, les pilotes voient leur champ de vision rétrécir et ont tendance à occulter cet instrument pour ne plus se fier qu'à leurs sensations. Or, ces sensations peuvent ne pas être fiables, et conduire à une perte de repères spatiaux pour le pilote. L'invention a pour objectif de remédier à ce problème et concerne un procédé d'affichage d'un horizon artificiel sur une surface d'affichage comprenant au moins deux écrans d'affichage arrangés dans un poste de pilotage d'un aéronef, le procédé comprenant les étapes suivantes: a) mesure des angles de roulis et de tangage, désignées données de mesure, qu'a un plan horizontal de l'aéronef par rapport au sol ; b) transmission, desdites données de mesures à une unité centrale; c) comparaison, par l'unité centrale, des données de mesures à une première base de données associée à chaque écran ; d) génération d'instructions d'affichage, par l'unité centrale, pour chaque écran à partir des données de la première base de données ; e) envoi des instructions, par l'unité centrale, à chacun des écrans pour afficher une partie matérialisant la position du sol par rapport au plan horizontal de l'aéronef sur la surface d'affichage. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'affichage d'un horizon artificiel sur une surface d'affichage comprenant plusieurs écrans ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un poste de pilotage d'aéronef dans lequel est arrangée la surface d'affichage du dispositif représentée à la figure 1, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - les figures 3 et 4 sont des vues similaires à la figure 2 illustrant l'affichage d'un horizon artificiel sur la surface d'affichage pour différents angles de roulis et de tangage de l'aéronef ; - la figure 5 est une vue schématique en perspective d'un poste de pilotage d'aéronef dans lequel est arrangée la surface d'affichage du dispositif représenté à la figure 1, selon un second mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 6 est une vue similaire à la figure 5 illustrant l'affichage d'un horizon artificiel sur la surface d'affichage pour un angle de roulis et de tangage de l'aéronef nuls. Comme illustré en référence avec la figure 1, un dispositif d'affichage d'un horizon artificiel 1 arrangé dans le poste de pilotage d'un aéronef comprend une surface d'affichage 2 configurée pour afficher des informations à destination du ou des pilotes de l'aéronef, une unité centrale 3, une unité d'interface 4 ainsi qu'une base de données DB1 consultable par l'unité centrale 3. L'unité d'interface 4 est connectée à des systèmes embarqués 5 de l'aéronef, par exemple à une centrale inertielle ou à un gyroscope, en provenance desquels elle reçoit les angles de tangage et de roulis de l'aéronef que fait un plan horizontal de l'aéronef par rapport au sol. L'unité d'interface 4 transmet ces données à l'unité centrale 3. La surface d'affichage 2 comprend au moins deux écrans d'affichage, chacun ayant une multitude de pixels Pi, chaque pixel Pi étant adressable individuellement par l'unité centrale 3 de sorte à afficher des informations en différentes localisations de la surface de l'écran. Selon l'invention, les écrans d'affichage peuvent être placés à distance les uns des autres et en différentes positions du poste de pilotage, et les dimensions des écrans peuvent varier d'un écran à l'autre. Dans un premier mode de réalisation de l'invention illustré en figure 2 qui représente un poste de pilotage 10 prévu pour deux pilotes, la surface d'affichage 2 comprend une pluralité d'écrans d'affichage 11-14, chacun étant un écran sensiblement plat, et transparent à la lumière visible. Chaque écran est par exemple réalisé en technologie OLED (acronyme anglais de organic light-emitting diode : diode électroluminescente organique) poly-chromatique. Chaque écran d'affichage est, dans l'exemple illustré à la figure 2, collé directement sur la surface intérieure de la vitre, c'est à dire entre la vitre et le siège du pilote 19,20. On remarque ainsi sur la figure 2, les écrans 11 et 14 situées sur les vitres latérales 15,18 du poste de pilotage et ayant tous deux les mêmes dimensions, et les écrans 12,13 situés sur les vitres frontales 16,17 du poste de pilotage et ayant tous deux les mêmes dimensions. L'unité centrale 3 est connectée à la fois à l'unité d'interface 4 et à la surface d'affichage 2. De manière générale, l'unité centrale 3 comprend les éléments essentiels d'un ordinateur, à savoir un processeur, au moins une carte graphique, des mémoires, des unités périphériques, ainsi que plusieurs sorties vidéo afin de transmettre à chaque écran 11-14 uniquement les données vidéo qui lui sont destinées. L'unité centrale 3 comprend par exemple pour cela, via la carte graphique, une sortie vidéo séparée pour chaque écran d'affichage 11-14. L'unité centrale 3 génère, en exécutant un programme d'affichage d'un horizon artificiel, des instructions sous forme de données vidéo à destination des écrans d'affichage 11-14 afin d'afficher un horizon artificiel sur la surface d'affichage 2. Le programme d'affichage a pour données d'entrée les données fournies par les systèmes embarqués 5 de l'aéronef de sorte que l'horizon artificiel affiché est représentatif de la position du sol par rapport au plan horizontal de l'aéronef. Pour chaque écran 11-14, les instructions reçues concernent l'adressage de pixels en couleurs de sorte à afficher une partie G représentant la position du sol par rapport au plan horizontal de l'aéronef. Lors de l'exécution du programme, l'unité centrale 3 consulte la base de données DB1 dans laquelle, pour chaque écran, des valeurs d'angles de tangage et de roulis sont associées à des pixels à adresser prédéfinis de sorte à afficher la partie G avec une taille et une forme qui soient fonctions des dimensions de l'écran et de sa position dans le poste de pilotage. Selon l'invention, la base de donnée DB1 est conçue pour que la partie G soit affichée sur les différents écrans 11-14 de telle sorte qu'un observateur de la surface d'affichage 2, par exemple le pilote, ait une impression de continuité de l'affichage de la partie G sur l'ensemble de la surface d'affichage 2, ce malgré les dimensions différentes des écrans ou des positionnements divers des écrans dans le poste de pilotage. La taille et la forme de la partie G, c'est-à-dire le nombre de pixel adressés, varient d'un écran à l'autre en fonction des dimensions de l'écran et de sa position dans le poste de pilotage. La couleur d'affichage des pixels de la partie G est par exemple noire, grise ou marron afin de représenter le sol. De préférence, les pixels sont adressés selon une configuration à damiers afin de ne pas masquer la vue du pilote au travers des vitres du poste de pilotage : par exemple dans un bloc de 4 X 4 pixels, seuls 8 pixels sur les 16 pixels du bloc sont adressés. On a représenté sur la figure 3, l'affichage de l'horizon artificiel pour un angle de tangage et de roulis nuls. Dans ce cas, la base de données DB1 indique une proportion de la partie G de 50% par rapport aux dimensions de l'écran 12 et de l'écran 13 et de 45 % par rapport aux dimensions des écrans latéraux de sorte à prendre en compte leurs positions dans le poste de pilotage par rapport aux écrans frontaux 12,13. Sur la figure 4, on a représenté l'affichage de l'horizon artificiel pour un angle de tangage nul et un angle de roulis de -20°. Dans cette configuration d'attitude de l'aéronef, les données inscrites dans la base de données DB 1 font que la partie G affichée sur la surface d'affichage 2 semble décalée de 20° par rapport à la situation à angles de tangage et de roulis nuls illustrée à la figure 3. On notera que sur les figures 3 et 4, un observateur a une impression de continuité de l'affichage de la partie G sur l'ensemble de la surface d'affichage 2, formant alors un horizon artificiel étendu. L'invention est avantageuse en ce sens qu'elle permet à un pilote/copilote de voir un la position du sol par rapport au plan horizontal de l'aéronef sur un champ de vision plus large que ce qu'il est actuellement avec l'instrument nommé l'horizon artificiel. Lorsque la surface d'affichage 2 comprend plusieurs écrans 11-14 repartis dans le poste de pilotage, la position du sol par rapport au plan horizontal de l'aéronef est perçue par le pilote sur une partie importante ou sur la totalité de son champ de vision périphérique. Par conséquent, le dispositif selon l'invention agit comme un élément complémentaire de repère spatial qui ne peut être occulté en cas de situation de stress. L'utilisation du dispositif 1 selon l'invention va conduire le pilote au travers d'un processus cognitif à remplacer l'usage qu'il peut faire de ses propres sensations par ce nouveau repère, et ainsi à réduire les situations de pertes de sensations. Par exemple, lors d'un décrochage de l'aéronef, la partie G apparait très bas pour le pilote. Cette position spatiale étant très inhabituelle, cela incite davantage le pilote à replacer l'avion dans des conditions de vol normal. Dans un second mode de réalisation de l'invention illustré en figure 4 qui représente un poste de pilotage 10 prévu pour deux pilotes, les écrans du moyen d'affichage sont des écrans d'informations 21-27 qui sont destinés à afficher de informations de pilotage. Ces écrans 21-27 sont ainsi dédiés au pilotage de l'aéronef mais également à la mise en oeuvre du dispositif 1 selon l'invention. On notera que dans ce mode de réalisation, les écrans d'affichage 21-27 du moyen d'affichage 2 sont alignés et disposés dans le champ de vision des pilotes dans la partie basse du poste de pilotage 10. On remarque ainsi sur la figure, de gauche à droite, les dispositifs d'affichage suivant : l'écran de navigation du pilote 21, l'écran primaire du pilote 22, l'écran de navigation horizontal du pilote 23, l'écran central de commande des moteurs 24, puis l'écran de navigation horizontal du copilote 25, l'écran primaire du copilote 26, et enfin l'écran de navigation du copilote 27. Chaque écran 21-27 du poste de pilotage 10 comporte une multitude de pixels polychromatiques dont chaque pixel est adressable individuellement par l'unité centrale 3 de sorte à afficher des informations en différentes localisations de la surface de l'écran. L'affichage des informations de vol sur chacun des écrans 21-27 est en outre commandé de manière connue par des dispositifs électroniques spécifiques à ces écrans qui adressent les pixels des écrans en fonctions des informations de vol à afficher. Dans ce second mode de réalisation, et afin d'afficher une partie G matérialisant la position du sol, l'unité centrale 3 du dispositif commande les pixels des écrans et modifie la couleur de certains des pixels également adressés par les dispositifs électroniques spécifiques afin que cette couleur soit perçue comme étant plus sombre par les pilotes. La modification de la couleur n'affecte pas la lisibilité des informations de vol. Dans ce mode de réalisation, le dispositif 1 comprend une base de données DB2 (représentée en pointillées à la figure 1) accessible par l'unité centrale 3 et dans laquelle à chaque couleur et associée une couleur plus sombre pour l'oeil humain. L'unité centrale 3, connectée à chacun des écrans, analyse la couleur de chacun des pixels adressés par le dispositif électronique spécifique à un écran et consulte la base de données DB2 pour modifier la couleur de chacun des pixels Pi qui doivent être adressé pour l'affichage de la partie G sur l'écran. Par exemple, dans la base de données DB2, le vert codé 20,88,56 en code RGB est associé à une couleur verte foncé codée 11,51,32 en code RGB. Pour un pixel de l'écran d'affichage adressé avec une couleur verte codé 20,88,56 par le dispositif électronique spécifique, l'unité centrale du dispositif de l'invention modifiera la couleur de ce pixel en vert foncé codé 11,51,32 (en code RGB), si ce pixel est un pixel qui doit être adressé pour l'affichage de la partie G. On a représenté sur la figure 6, l'affichage de la scène pour un angle de tangage et de roulis nuls en considérant que dans ce cas, la première base de données DB1 indiquait une proportion de la partie G de 50% par rapport aux dimensions des écrans. Grâce au programme mis en oeuvre par l'unité centrale 3, le pilote ou le copilote a une impression de continuité de l'affichage sur la totalité de la surface d'affichage 2. Au travers de la description du premier et du second mode de réalisation dans lesquels la surface d'affichage 2 comprend plusieurs écrans couvrant la vision du pilote à travers le monde extérieur (premier mode de réalisation) ou la vision du pilote sur ses écrans de navigation, on voit bien l'avantage de l'invention lorsque une partie importante ou la totalité du champ de vision périphérique du pilote est couverte par la surface d'affichage 2, puisque dans ce cas, même en situation de stress où le champ de vision du pilote diminue jusqu'à se limiter au champ de vision binoculaire, le pilote voit dans son champ de vision réduit la position du sol par rapport au plan horizontal de l'aéronef . Dans une variante du premier et du second mode de réalisation, le dispositif comprend en outre au moins un capteur indicateur d'un état de stress du pilote 7 (représenté en pointillés à la figure 1) configuré pour mesurer un paramètre physique du pilote indicateur d'un état de stress du pilote. Le capteur 7 est par exemple un capteur de rythme cardiaque arrangé sur le manche de pilotage ou sur un bracelet monté sur l'avant-bras du pilote, un capteur infrarouge monté sur la planche de bord et destiné à mesurer les mouvements de la pupille du pilote, ou encore un capteur de taux d'humidité du visage du pilote monté également sur la planche de bord. Le capteur 7 transmet un signal représentatif du paramètre physique mesuré à l'unité centrale 3 qui compare l'amplitude de l'amplitude du signal à un seuil. L'unité centrale 3 n'envoie des données vidéo aux écrans de la surface d'affichage 2 que si un seuil correspondant au paramètre physique du pilote est dépassé. L'avantage de cette variante est de déclencher l'affichage de l'horizon artificiel par le dispositif 1 uniquement lorsque le pilote est détecté dans un état de stress par ledit capteur 7. Sans sortir du cadre de l'invention, la surface d'affichage 2 pourrait comprendre à la fois des écrans transparents tels que décrits en relation avec le premier mode de réalisation de l'invention et des écrans d'informations 21-27 tels que décrits en relation avec le second mode de réalisation. REVENDICATIONS1) Procédé d'affichage d'un horizon artificiel sur une surface d'affichage (2) comprenant au moins deux écrans d'affichage (11-14,21-27) arrangés dans un poste de pilotage d'un aéronef (10), le procédé comprenant les étapes suivantes: a) mesure des angles de roulis et de tangage, désignées données de mesure, qu'a un plan horizontal de l'aéronef par rapport au sol ; b) transmission, desdites données de mesures à une unité centrale (3) ; c) comparaison, par l'unité centrale (3), des données de mesures à une première base de données (DB1) associée à chaque écran ; d) génération d'instructions d'affichage, par l'unité centrale (3), pour chaque écran à partir des données de la première base de données ; e) envoi des instructions, par l'unité centrale (3), à chacun des écrans pour afficher une partie (G) matérialisant la position du sol par rapport au plan horizontal de l'aéronef sur la surface d'affichage (2). 2) Procédé d'affichage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les instructions d'affichage sont des pixels (Pi) à adresser de sorte à afficher la partie (G) avec une taille et une forme qui soient fonctions des dimensions de l'écran et de sa position dans le poste de pilotage. 3) Procédé d'affichage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un écran (2127) de la surface d'affichage est en outre commandé par un dispositif électronique spécifique qui adresse en couleur des pixels dudit écran en fonction d'informations de vol à afficher, le procédé comprend entre l'étape a et l'étape e, les étapes supplémentaires suivantes mise en oeuvre par l'unité centrale (3) : f) détermination de la couleur de chacun des pixels de l'écran commandé par le dispositif électronique spécifique ; g) consultation d'une seconde base de données (DB2) associant à chaque couleur déterminée à l'étape f, une couleur de substitution ; et h) modification des instructions à destination de l'écran générées à l'étape d de sorte à modifier la couleur d'un pixel (Pi) qui doit être adressé pour l'affichage de la partie (G) en la couleur de substitution associée dans la seconde base de donnée.35) Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'il comprend avant l'étape e), une étape de mesure, via au moins un capteur (7), d'un paramètre physique indicateur d'un niveau de stress d'un pilote de l'aéronef; l'étape e) n'étant mise en oeuvre que si les données fournies par le capteur sont révélatrices d'un état de stress du pilote. 5) Poste de pilotage d'un aéronef (10) comprenant au moins un dispositif d'affichage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, ledit dispositif comprenant une unité centrale (3) et une surface d'affichage (2), ladite surface comprenant au moins deux écrans d'affichage (11-14,21-27), caractérisé en ce que l'unité centrale (3) est associée à une base de données (DB1) dans laquelle, pour chaque écran, des valeurs d'angles de tangage et de roulis qu'a un plan horizontal de l'aéronef par rapport au sol sont associées à des instructions d'affichage pour chaque écran. 6) Poste de pilotage selon la revendication 5, caractérisée en ce que les instructions d'affichages sont des pixels à adresser de sorte à afficher une partie (G) matérialisant le sol avec une taille et une forme qui soient fonctions des dimensions de l'écran et de sa position dans le poste de pilotage (10). 7) Poste de pilotage selon l'une quelconque des revendications 5 à 6 , caractérisé en ce qu'au moins un écran (11-14) est un écran transparent à la lumière visible. 8) Poste de pilotage selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'écran est collé directement sur la surface intérieure d'une vitre (15-18) du poste de pilotage (10). 9) Poste de pilotage selon l'une quelconque des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que au moins un écran est un écran (21-27) commandé par un dispositif électronique spécifique qui adresse en couleur des pixels dudit écran en fonction d'informations de vol à afficher. 10) Poste de pilotage selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'écran est un écran pris parmi un écran de navigation (21), un écran primaire(22), un écran de navigation horizontal (23), un écran central de commande des moteurs (24). 11) Poste de pilotage selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend un capteur (7) d'un paramètre physique du pilote indicateur d'un état de stress, ledit capteur étant connecté à l'unité centrale (3).