Brevet FR3020691A1 — publié le 20151106

Système avionique comportant des moyens de désignation et de marquage du terrain Le domaine de l'invention est celui des systèmes avioniques embarqués sur aéronef comportant un système de visualisation monté sur la tête de l'utilisateur. Plus précisément, les aéronefs concernés sont des hélicoptères. Actuellement, sur aéronef, il n'existe pas de moyens simples pour désigner et marquer un point d'intérêt situé sur un terrain survolé. Le seul moyen pour le pilote est de corréler sa vision du paysage extérieur avec des informations cartographiques en s'appuyant sur des indices d'environnement comme la présence de routes, de rivières ou d'ouvrages d'art. Ce point d'intérêt peut avoir de multiples usages. Il peut servir de point de ralliement pour l'aéronef, de point de passage dans un plan de vol,... Dans les applications militaires, il est possible d'utiliser des pointeurs laser pour marquer un point d'intérêt mais ceux-ci présentent des risques de sécurité oculaire et, de plus, ne sont pas géoréférencés. Les systèmes de visualisation de casque ou de tête sont couramment utilisés pour des applications aéronautiques depuis plusieurs décennies. Un système de visualisation de casque comporte principalement 20 deux sous-ensembles. Le premier sous-ensemble est un casque 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 25 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 30 indifféremment un casque ou un support de tête. Le second sous-ensemble est un système de détection de posture de casque permettant de repérer dans l'espace, par rapport à un repère connu, généralement lié à un aéronef, la position et l'orientation du casque. La principale fonction du système de visualisation de casque est de pouvoir 5 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 10 aux objets présents sur le terrain. Les systèmes de navigation embarqués comportent des bases de données cartographiques représentatives du terrain survolé. Celles-ci sont couplées à des systèmes de géolocalisation de façon que l'aéronef connaisse parfaitement sa position au-dessus du terrain survolé. 15 L'objet de l'invention est de coupler un système de visualisation de casque ou de tête avec un système de navigation de façon à pouvoir désigner et localiser un point d'intérêt de façon simple et précise. Plus précisément, l'invention a pour objet un système avionique destiné à être 20 utilisé sur aéronef en vol au dessus d'un terrain, ledit système avionique comportant un système de visualisation et un système de navigation, - ledit système de visualisation comportant au moins un support de tête équipé d'un dispositif de visualisation apte à générer des images en superposition sur ledit terrain, et un système de 25 détection de posture dudit support dans ledit aéronef ; - ledit système de navigation comportant au moins des moyens de géolocalisation dudit aéronef, et une base de données cartographiques représentatives dudit terrain ; caractérisé en ce que : 30 - le système de visualisation comporte des moyens d'affichage d'un symbole de marquage dans le dispositif de visualisation, ledit symbole déterminant une direction donnée ; - le système de navigation comporte des moyens de calcul permettant de déterminer la localisation de la zone du terrain 35 disposée à l'intersection de ladite direction donnée avec ledit terrain, et des moyens d'enregistrement et de traitement de ladite localisation dans le système de navigation. Avantageusement, les moyens de traitement déterminent les informations de position, d'altitude et de distance à l'aéronef de la zone de 5 terrain localisée, lesdites informations étant affichées dans le dispositif de visualisation au niveau du symbole de marquage. Avantageusement, le système de visualisation comporte des moyens de validation du marquage, la représentation graphique du symbole de marquage étant modifiée après validation, ledit symbole de marquage 10 étant associé, après validation, à ladite zone de terrain localisée. Avantageusement, lorsque la zone de terrain localisée est validée, le système de navigation l'insère dans un plan de vol. Avantageusement, lorsque la zone de terrain localisée est validée, 15 le système de navigation calcule une trajectoire de ralliement vers ladite zone de terrain localisée. Avantageusement, lorsque la zone de terrain localisée est validée, le système de navigation l'affiche dans au moins une représentation cartographique du terrain survolé d'un second dispositif de visualisation du 20 système de visualisation. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles 25 La figure 1 représente le fonctionnement général du système selon l'invention ; La figure 2 représente une prernière représentation du symbole de marquage dans un dispositif de visualisation de casque ; La figure 3 représente une seconde représentation du symbole de 30 marquage dans un dispositif de visualisation de casque. Le système avionique selon l'invention comporte au moins un système de visualisation et un système de navigation. Le système de visualisation comporte un casque ou un support de tête équipé d'un dispositif de visualisation apte à générer des images en superposition sur ledit terrain, et un système de détection de posture dudit casque ou dudit support dans ledit aéronef. Un système de visualisation de tête comporte principalement : - un casque ou un support de tête équipé comprenant un ensemble optoélectronique d'affichage. Cet ensemble peut être monoculaire ou binoculaire. Lorsque le casque ou le support est porté par un utilisateur, cet ensemble donne une image collimatée issue d'un afficheur et superposée au paysage extérieur par un combineur ou mélangeur optique qui peut être intégré ou non à une visière ; - un système de détection de posture du casque ou du support permettant de déterminer la position et l'orientation du casque dans 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. Le système de navigation comporte au moins des moyens de géolocalisation dudit aéronef du type « GPS », acronyme de « Global Positioning System », une base de données cartographiques représentatives du terrain et un calculateur électronique. Ce calculateur électronique assure plusieurs fonctions détaillées ci-dessous. La première fonction du calculateur électronique est d'assurer 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 telles que les indications de vitesse, d'altitude ou d'assiette. 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. La seconde fonction du calculateur et qui est plus particulièrement dédiée à la mise en oeuvre de l'invention, est une fonction de marquage du terrain. Elle comporte plusieurs aspects. Le premier aspect de cette fonction est de générer, sur commande de l'utilisateur, dans le dispositif de visualisation de casque un symbole de marquage, ledit symbole déterminant une direction donnée. Ce symbole peut avoir différentes représentations. A titre d'exemples non limitatifs, il peut avoir une forme géométrique simple comme un cercle, un carré, un losange ou encore une croix ou une forme plus sophistiquée comme une cible comprenant plusieurs cercles concentriques centrés sur une croix. On peut également représenter le symbole en su rbrillance. Lorsque le symbole de marquage est dans le champ visuel de l'utilisateur, celui-ci peut alors le superposer sur une zone ou un objet particulier du terrain survolé par un simple mouvement de tête. Le système de navigation comporte des moyens de calcul permettant de déterrniner la localisation de la zone du terrain disposée à l'intersection de ladite direction donnée avec ledit terrain. Le principe du calcul est représenté en figure 1. Le terrain est référencé dans un repère terrestre RT parfaitement connu. L'aéronef A est référencé dans un repère RA mobile. La posture du casque C est référencée dans un repère Rc mobile. Le champ V du visuel de casque est représenté par un cône sur la figure 1. A chaque instant, il est possible de calculer la posture du casque dans le repère de l'aéronef RA au moyen du système de détection de posture, puis au moyen du système de géolocalisation de l'appareil, la posture du casque dans le repère terrestre RT. Par conséquent, la direction D indiquée par le symbole de marquage est parfaitement connue dans le repère terrestre. Il est alors facile, connaissant la position de l'aéronef par rapport au terrain survolé, de calculer l'intersection de cette direction avec le terrain au moyen de la base de données cartographiques et de déterminer la localisation de la zone de terrain « marquée » par le symbole de marquage. Sur la figure 1, cette zone est symbolisée par une tour cylindrique Z. Les moyens de traitement déterminent alors les informations de position, d'altitude et de distance à l'aéronef de la zone de terrain localisée. Ces informations peuvent être affichées dans un cartouche au voisinage du symbole de marquage. A titre d'exemple, la figure 2 représente la 5 symbologie de marquage dans la configuration précédente vue par le pilote dans son dispositif de visualisation de casque. Le symbole de marquage M est une cible sur cette figure 2. Le cartouche CM comporte les trois indications « 580 feet », « 1.2 Nm » et « 264° » correspondant respectivement à l'altitude en pieds, à la distance en miles nautiques et au 10 cap en degrés de la zone sélectionnée. L'utilisateur peut alors valider le marquage au moyen d'une commande appropriée. Il est intéressant alors de changer la représentation graphique du symbole de marquage pour indiquer son changement d'état. A titre d'exemple, la figure 3 illustre ce changement d'état. Une fois validé, le 15 symbole de marquage M est un trait vertical surmonté d'un losange blanc. Après validation, le symbole de marquage est associé à la zone de terrain localisée. Le calculateur comporte des moyens d'enregistrement et de traitement de ladite localisation dans le système de navigation. A titre de 20 premier exemple, le système de navigation peut l'insérer dans un plan de vol. A titre de second exemple, le système de navigation calcule une trajectoire de ralliement vers ladite zone de terrain localisée. Enfin, le système de navigation peut l'afficher dans au moins une représentation cartographique du terrain survolé d'un second dispositif de visualisation du système de 25 visualisation. Ce second dispositif peut être un des dispositifs de visualisation de la planche de bord. Toutes ces fonctions électroniques ne posent pas de difficultés de réalisation particulière pour l'homme du métier. 30 REVENDICATIONS1. Système avionique destiné à être utilisé sur aéronef en vol au dessus d'un terrain, ledit système avionique comportant un système de visualisation et un système de navigation, - ledit système de visualisation comportant au moins un support de tête ou un casque équipé d'un dispositif de visualisation apte à générer des images en superposition sur ledit terrain, et un système de détection de posture dudit casque ou dudit support dans ledit aéronef ; - ledit système de navigation comportant au moins des moyens de géolocalisation dudit aéronef, et une base de données cartographiques représentatives dudit terrain ; caractérisé en ce que : le système de visualisation comporte des moyens d'affichage d'un symbole de marquage (M) dans le dispositif de visualisation, ledit symbole déterminant une direction donnée ; - le système de navigation comporte des moyens de calcul permettant de déterminer la localisation de la zone du terrain disposée à l'intersection de ladite direction donnée avec ledit terrain, et des moyens d'enregistrement et de traitement de ladite localisation dans le système de navigation. 2. Système avionique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement déterminent les informations de position, d'altitude et de distance à l'aéronef de la zone de terrain localisée, lesdites informations (CM) étant affichées dans le dispositif de visualisation au niveau du symbole de marquage. 3. Système avionique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de visualisation comporte des moyens de validation du marquage, la représentation graphique du symbole de marquage étant modifiée après validation, ledit symbole de marquage étant associé, après validation, à ladite zone de terrain localisée.. Système avionique selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lorsque la zone de terrain localisée est validée, le système de navigation l'insère dans un plan de vol. 5. Système avionique selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lorsque la zone de terrain localisée est validée, le système de navigation calcule une trajectoire de ralliement vers ladite zone de terrain localisée. 10 6. Système avionique selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lorsque la zone de terrain localisée est validée, le système de navigation l'affiche dans au moins une représentation cartographique du terrain survolé d'un second dispositif de visualisation du système de 15 visualisation.