Brevet FR3020172A1 — 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 autonome amélioré lors d'une phase de roulage. ETAT DE LA TECHNIQUE Lors des phases de roulage au sol d'un aéronef, le pilote de 10 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 guidage déterminant la position de l'aéronef par rapport à des indicateurs au sol, tels que des marquages réfléchissants, des plots ou des lampes, et 15 utilisant cette information pour guider l'aéronef le long d'une trajectoire de référence à suivre. Néanmoins, certaines zones de roulage telles que les zones de croisement peuvent présenter une topologie complexe susceptible d'induire en erreur un système de guidage, comme représenté en figure 20 1. Celui-ci risque en effet de prendre en compte pour le calcul d'une trajectoire à suivre des indicateurs inadaptés et peut alors guider l'aéronef dans une mauvaise direction. Une telle erreur de trajectoire peut présenter des risques importants de sécurité si l'aéronef est ainsi guidé hors d'une voie de roulage ou bien sur une piste déjà empruntée par un autre 25 appareil. Il existe donc un besoin d'un procédé supervisant le guidage d'un aéronef afin de le guider correctement sur une plateforme d'un aéroport, même dans des zones de roulage complexes, et limitant l'impact d'une erreur de guidage. 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 sur une plateforme au sol d'un aéronef embarquant au moins un détecteur d'une pluralité d'indicateurs au sol, ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre par un module de traitement de données susceptible d'être connecté audit au moins un détecteur : a) détermination de zones d'incertitude de la plateforme complexes géométriquement à partir d'une cartographie de la plateforme, b) à proximité d'une desdites zones d'incertitude déterminées, sélection d'au moins un indicateur parmi la pluralité d'indicateurs au sol, c) estimation de la localisation relative de l'aéronef par rapport à ladite trajectoire de référence à partir de données relatives audit au moins un indicateur sélectionné transmises par ledit au moins un détecteur, d) calcul d'un indice de confiance relatif à la localisation relative estimée à partir de l'au moins un indicateur sélectionné, e) comparaison de l'indice de confiance calculé à un seuil prédéterminé, f) lorsque l'indice de confiance calculé est supérieur au seuil prédéterminé, guidage de l'aéronef le long de la trajectoire de référence 25 en fonction de la localisation relative estimée. Un tel procédé permet de guider l'aéronef sans risquer de lui faire suivre une trajectoire différente de la trajectoire de référence. L'étape de calcul de l'indice de confiance d'un ensemble d'indicateurs sélectionnés du procédé selon le premier aspect peut être 5 réalisée en fonction de la disposition desdits indicateurs au sol par rapport à la trajectoire de référence. L'étape de calcul de l'indice de confiance relatif à la localisation relative estimée à partir d'un ensemble d'indicateurs sélectionnés du procédé selon le premier aspect peut être réalisée en fonction de la 10 position de l'aéronef par rapport à l'ensemble d'indicateurs sélectionnés et de la trajectoire de référence. Ceci permet de quantifier la confiance qui peut être accordée à une estimation de localisation de l'aéronef en fonction des positions des indicateurs et de l'aéronef les uns par rapport aux autres et par rapport à 15 la trajectoire que l'aéronef doit suivre. Lorsque l'indice de confiance relatif à la localisation relative estimée est inférieur au seuil prédéterminé, le module de traitement de données sélectionne au moins un nouvel indicateur au sol, estime la localisation relative de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence à partir dudit 20 au moins un nouvel indicateur sélectionné, calcule un indice de confiance relatif à la localisation relative estimée à partir de l'au moins un nouvel indicateur sélectionné et compare l'indice de confiance calculé au seuil prédéterminé. Ceci permet de ne pas guider l'aéronef à partir d'une localisation 25 estimée insuffisamment digne de confiance et risquant de faire suivre à l'aéronef une mauvaise direction mais de plutôt rechercher une localisation présentant un niveau de confiance suffisant pour être utilisée pour guider l'aéronef. Lorsque l'indice de confiance relatif à la localisation relative estimée est inférieur au seuil prédéterminé, le module de traitement de données peut transmettre un message d'alarme requérant que l'aéronef soit piloté en mode manuel ou avertissant du passage de l'aéronef en mode manuel. Ceci permet de prévenir le pilote et de lui demander de reprendre le contrôle de l'aéronef ou de le prévenir du passage automatique en mode manuel lorsque les indicateurs à disposition du module de traitement ne permettent pas de réaliser le guidage de l'appareil de manière suffisamment sûre. Lorsque l'indice de confiance relatif à la localisation estimée est inférieur au seuil prédéterminé, le module de traitement de données peut guider l'aéronef à partir de la trajectoire de référence. Ceci permet de continuer à réaliser un guidage de l'aéronef de manière autonome sans prendre en compte les données relatives aux indicateurs au sol transmises par les détecteurs. Ainsi cette solution ne risque pas de guider l'aéronef dans une mauvaise direction lorsque les indicateurs à disposition ne sont pas considérés comme dignes de confiance. Dans une première variante de mise en oeuvre, le module de 20 traitement met en oeuvre l'étape de détermination des zones d'incertitude de manière répétée dans le temps. Dans une deuxième variante de mise en oeuvre, le module de traitement met en oeuvre l'étape de détermination des zones d'incertitude lorsque l'aéronef entre en phase de roulage (« taxiing »). 25 Ceci permet de déterminer si l'aéronef risque de rencontrer une zone complexe nécessitant de mettre en oeuvre un procédé de guidage adapté pour limiter le risque de guidage de l'aéronef dans une mauvaise direction. Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un produit programme 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 pluralité d'indicateurs localisés sur une plateforme au sol, ledit au moins un détecteur étant embarqué sur un aéronef et ledit module de traitement de données étant configuré pour : a) déterminer des zones d'incertitude de la plateforme complexes géométriquement à partir d'une cartographie de la plateforme, b) à proximité d'une desdites zones d'incertitude déterminées, sélectionner au moins un indicateur parmi la pluralité d'indicateurs au sol, c) estimer la localisation relative de l'aéronef par rapport à une trajectoire de référence à partir de données relatives audit au moins un indicateur sélectionné transmises par ledit au moins un détecteur, d) calculer un indice de confiance relatif à la localisation relative estimée à partir de l'au moins un indicateur sélectionné, e) comparer l'indice de confiance calculé à un seuil prédéterminé, f) lorsque l'indice de confiance calculé est supérieur au seuil prédéterminé, guider l'aéronef le long de la trajectoire de référence en fonction de la localisation relative estimée. 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 et un module de traitement de données selon le troisième aspect. 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 illustre des zones de roulage telles que des zones de croisement peuvent présenter une topologie complexe; - la figure 2 est un diagramme schématisant une mise en oeuvre d'un procédé de guidage selon l'invention ; - la figure 3 représente un système de guidage selon un mode de réalisation de l'invention ; DESCRIPTION DETAILLEE En référence à la figure 2 un mode de mise en oeuvre de l'invention concerne un procédé de guidage d'un aéronef 1 le long d'une 25 trajectoire de référence sur une plateforme mis en oeuvre par un module de traitement de données 2 d'un système de guidage d'un aéronef illustré en figure 3. Un tel système comprend des indicateurs au sol 4 utilisés pour le 5 balisage des zones de roulage de la plateforme et au moins un détecteur 3 embarqué sur l'aéronef 1 et adapté pour détecter la position de tels indicateurs au sol. Un tel détecteur capte les signaux envoyés ou réfléchis par lesdits indicateurs au sol. Un tel détecteur peut par exemple être un capteur optique ou optoélectronique captant une lumière émise par des 10 sources lumineuses telles que des lampes ou réfléchie par des marquages réfléchissants. Un tel détecteur 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 2 15 de façon à lui fournir des données de mesure permettant au module de traitement 2 de déterminer la localisation relative de l'aéronef 1 par rapport à ces indicateurs 4. Le module de traitement de données 2 peut comporter des moyens de communication COM, des moyens de calcul CALC et des moyens de 20 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. 25 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 transmettre des commandes de guidage de l'aéronef. Le procédé selon l'invention propose un guidage amélioré de l'aéronef le long d'une trajectoire de référence permettant de limiter la probabilité d'erreurs de guidage lors d'un guidage dans une zone complexe comme une zone de croisement. Lors de la mise en oeuvre d'un procédé de guidage, la localisation relative de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence est estimée à partir de données concernant des indicateurs au sol transmises par les détecteurs, telles que la position des indicateurs par rapport à l'avion. Cette estimation de la localisation de l'aéronef est utilisée afin de procéder au guidage de l'aéronef le long de cette trajectoire de référence. Le procédé selon l'invention propose de vérifier que les indicateurs au sol pris en compte pour déterminer la localisation relative de l'aéronef sont pertinents par rapport à la trajectoire de référence à suivre. Ainsi, si un aéronef se trouve à un croisement entre une piste rectiligne et une piste en courbe et que la trajectoire à suivre par l'aéronef doit le mener le long de la piste rectiligne, le procédé selon l'invention permet d'éviter que les indicateurs situés le long de la piste en courbe soient pris en compte pour réaliser le guidage de l'aéronef. Un tel guidage pourrait alors faire emprunter à l'aéronef la piste en courbe au lieu de la piste rectiligne et risquerait de placer l'aéronef dans une situation dangereuse. Pour cela, le procédé calcule pour une localisation relative estimée à partir de certains indicateurs au sol un indice de confiance. Un tel indice de confiance représente la probabilité que ces indicateurs au sol soient appropriés pour le guidage de l'aéronef étant donné la trajectoire empruntée par celui-ci. Plus précisément, en référence à la figure 2, lors d'une étape de détermination El, le module de traitement de données détermine une ou plusieurs zones d'incertitude de la plateforme complexes géométriquement à partir d'une cartographie de la plateforme. Une telle étape de détermination peut être mise en oeuvre au début d'une phase de roulage. Alternativement, une telle étape de détermination peut être mise en oeuvre de manière répétée dans le temps au cours d'une phase de roulage. Lors d'une étape de sélection E2, le module de traitement sélectionne parmi la pluralité d'indicateurs au sol détectés par les détecteurs de l'aéronef au moins un indicateur. Une telle étape de sélection est mise en oeuvre lorsque l'aéronef se trouve dans ou à proximité d'une zone d'incertitude déterminée lors de l'étape de détermination El. Ces indicateurs sélectionnés sont ceux que le module de traitement va ensuite tenter d'utiliser pour procéder au guidage de l'aéronef. Lors d'une étape d'estimation de localisation relative E3, le module de traitement 2 estime la localisation relative de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence à partir de données relatives aux indicateurs sélectionnés lors de l'étape de sélection E2 transmises par les détecteurs. Cette estimation peut par exemple faire intervenir la position de l'aéronef par rapport à un indicateur ou à un couple d'indicateurs. Lors d'une étape de calcul E4, le module de traitement 2 vérifie la pertinence des indicateurs sélectionnés utilisés lors de l'étape d'estimation de localisation relative E3 par rapport à la trajectoire de référence à suivre. Pour cela le module de traitement calcule pour la localisation relative estimée à partir de ces indicateurs sélectionnés un indice de confiance indiquant la probabilité que ces indicateurs sélectionnés marquent un chemin que l'aéronef est sensé emprunter en suivant la trajectoire de référence. Selon un premier mode de réalisation, le calcul de l'indice de confiance est réalisé en fonction de la disposition des indicateurs sélectionnés par rapport à la trajectoire de référence. Par exemple, des indicateurs peuvent être considérés comme adaptés s'ils sont disposés le long d'une trajectoire similaire à la trajectoire de référence. L'indice de confiance associé à ces indicateurs pourra alors être élevé. A l'inverse, si des indicateurs sélectionnés forment une ligne courbe indiquant un virage alors que la trajectoire de référence est une ligne droite, les indicateurs peuvent être considérés comme inadaptés et l'indice de confiance associé peut alors être faible. Selon un deuxième mode de réalisation, le calcul de l'indice de confiance est réalisé en fonction de la position de l'aéronef par rapport aux indicateurs sélectionnés et de la trajectoire de référence. Le module de traitement peut par exemple comparer la position de l'aéronef par rapport aux indicateurs sélectionnés et la localisation de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence. Si les indicateurs sélectionnés sont inadaptés et ne suivent pas la trajectoire de référence, l'aéronef suivant la trajectoire de référence va s'écarter des indicateurs sélectionnés mais pas de la trajectoire de référence. L'écart entre la position relative de l'aéronef par rapport aux indicateurs sélectionnés et la localisation relative de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence peut alors présenter une variation brusque. L'indice de confiance associé à de tels indicateurs inadaptés pourra alors être faible. Le calcul de l'indice de confiance peut être fonction d'un niveau de complexité géométrique de la zone d'incertitude traversée par l'aéronef ou de conditions extérieures comme des conditions météorologiques. L'indice de confiance peut être fixé à une valeur prédéterminée volontairement très basse lorsque sont remplies des conditions dans lesquelles le calcul de l'indice de confiance est connu pour donner des résultats non fiables. Lors d'une étape de comparaison E5, le module de traitement compare l'indice de confiance calculé à un seuil prédéterminé. Lors d'une étape de guidage E6, le module de traitement guide l'aéronef le long de la trajectoire de référence en fonction de la localisation relative estimée si l'indice de confiance est supérieur au seuil prédéterminé. La localisation relative ayant été reconnue comme digne de confiance, le module de traitement peut l'utiliser pour corriger la trajectoire de l'avion pour que celui-ci suive bien la trajectoire de référence. Si l'indice de confiance est inférieur au seuil, la position relative estimée ne peut pas être utilisée pour le guidage de l'avion et le module de traitement exécute à nouveau les étapes de sélection E2, d'estimation de localisation relative E3, de calcul E4 et de comparaison E5 : le module de traitement sélectionne au moins un nouvel indicateur, estime la localisation relative de l'aéronef à partir des nouveaux indicateurs, calcule l'indice de confiance associé et le compare au seuil prédéterminé. Le module de traitement peut ainsi répéter ces étapes tant que 15 l'indice de confiance reste inférieur au seuil. Selon un mode de réalisation, le module de traitement peut, lorsqu'un indice de confiance est inférieur au seuil, transmettre un message d'alarme au pilote requérant que l'aéronef soit piloté en mode manuel ou prévenant du passage de l'aéronef en mode manuel lors d'une 20 étape E7 de guidage manuel. Un tel message peut par exemple être envoyé au bout d'un nombre prédéterminé de comparaisons négatives, au bout d'un certain temps écoulé sans qu'un indice de confiance soit supérieur au seuil ou encore lorsqu'il n'existe plus de nouvel indicateur pour lequel aucun indice de confiance n'a été calculé. Le module de 25 traitement considère alors que les indicateurs sélectionnés au cours des étapes précédentes ne permettent pas un guidage fiable de l'aéronef et que le pilote devrait assurer un guidage manuel de l'aéronef. Le passage en mode manuel peut être automatique à l'issue de l'émission du message d'alarme, par exemple après expiration d'un décompte temporel de durée prédéterminée. Dans un tel mode de réalisation l'envoi d'un tel message requérant le guidage manuel de l'aéronef ou le passage automatique en mode manuel accompagné d'une alerte peut être imposé en fixant systématiquement lors de l'étape de calcul E4 l'indice de confiance à une valeur prédéterminée volontairement très basse jusqu'à ce que le message d'alarme soit envoyé. De plus, lorsqu'un indice de confiance est inférieur au seuil prédéterminé, le module de traitement peut décider de guider l'aéronef à partir de la trajectoire de référence lors d'une étape E8 de guidage autonome, sans prendre en compte la ou les localisations relatives estimées puisque ces localisations relatives n'ont pas été jugées fiables. Le module de traitement peut également prendre en compte des informations de localisation absolue fournies par exemple par un module GPS. L'aéronef continue alors à être guidé mais en aveugle, sans utiliser les informations issues des détecteurs. Selon un mode de réalisation, si l'aéronef est piloté en mode manuel et se trouve dans une zone d'incertitude, le module de traitement peut tout de même exécuter les étapes de sélection E2, d'estimation d'une localisation relative E3, de calcul E4 et de comparaison E5 et peut proposer au pilote de repasser en mode de guidage automatique lorsqu'un indice de confiance est supérieur au seuil prédéterminé. Le module de traitement dispose alors d'une localisation relative considérée comme fiable lui permettant de réaliser le guidage automatique de l'aéronef dans la zone d'incertitude le long de la trajectoire de référence. Le mode de guidage automatique peut également être réenclenché automatiquement lorsqu'un indice de confiance est supérieur au seuil prédéterminé. Selon un mode de réalisation, le module de traitement peut lorsque l'aéronef sort d'une zone d'incertitude proposer au pilote d'arrêter de calculer un indice de confiance pour la localisation estimée. Chaque localisation estimée est alors considérée comme fiable et pourra être utilisée pour le guidage de l'aéronef sans remettre en question les indicateurs sélectionnés pour évaluer cette localisation. Le module de traitement peut rester dans ce mode de guidage simplifié tant que l'aéronef ne se retrouve pas de nouveau à proximité ou dans une zone d'incertitude. Le procédé de guidage tel que décrit permet ainsi de guider correctement un aéronef sur une plate-forme d'un aéroport, même dans des zones de roulage complexes. REVENDICATIONS1. Procédé de guidage le long d'une trajectoire de référence sur une plateforme au sol d'un aéronef (1) embarquant au moins un détecteur (3) d'une pluralité d'indicateurs au sol (4), ledit procédé 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) détermination (El ) de zones d'incertitude de la plateforme complexes géométriquement à partir d'une cartographie de la plateforme, b) à proximité d'une desdites zones d'incertitude déterminées, sélection (E2) d'au moins un indicateur (4) parmi la pluralité d'indicateurs au sol, c) estimation (E3) de la localisation relative de l'aéronef par rapport à ladite trajectoire de référence à partir de données relatives audit au moins un indicateur sélectionné transmises par ledit au moins un détecteur, d) calcul (E4) d'un indice de confiance relatif à la localisation relative estimée à partir de l'au moins un indicateur sélectionné, e) comparaison (E5) de l'indice de confiance calculé à un seuil prédéterminé, f) lorsque l'indice de confiance calculé est supérieur au seuil prédéterminé, guidage (E6) de l'aéronef le long de la trajectoire de référence en fonction de la localisation relative estimée. 2. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel l'étape de calcul de l'indice de confiance d'un ensemble d'indicateurs sélectionnés (E4) est réalisée en fonction de la disposition desdits indicateurs au sol par rapport à la trajectoire de référence. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'étape de calcul (E4) de l'indice de confiance relatif à la localisation relative estimée à partir d'un ensemble d'indicateurs sélectionnés est réalisée en fonction de la position de l'aéronef par rapport à l'ensemble d'indicateurs sélectionnés et de la trajectoire de référence. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lorsque l'indice de confiance relatif à la localisation relative estimée est inférieur au seuil prédéterminé, le module de traitement de données sélectionne au moins un nouvel indicateur au sol, estime la localisation relative de l'aéronef par rapport à la trajectoire de référence à partir dudit au moins un nouvel indicateur sélectionné, calcule un indice de confiance relatif à la localisation relative estimée à partir de l'au moins un nouvel indicateur sélectionné et compare l'indice de confiance calculé au seuil prédéterminé. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lorsque l'indice de confiance relatif à la localisation relative estimée est inférieur au seuil prédéterminé, le module de traitement de données transmet un message d'alarme requérant que l'aéronef soit piloté en mode manuel ou avertissant du passage de l'aéronef en mode manuel (E7). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel lorsque l'indice de confiance relatif à la localisationestimée est inférieur au seuil prédéterminé, le module de traitement de données guide l'aéronef à partir de la trajectoire de référence (E8). 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module de traitement met en oeuvre l'étape de détermination des zones d'incertitude (El ) de manière répétée dans le temps. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le module de traitement met en oeuvre l'étape de détermination des zones d'incertitude (El ) lorsque l'aéronef entre en phase de roulage (« taxiing »). 9. 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 un processeur. 10. 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 (3) étant embarqué sur un aéronef (1) et ledit module de traitement de données (2) étant configuré pour : a) déterminer des zones d'incertitude de la plateforme complexes géométriquement à partir d'une cartographie de la plateforme, b) à proximité d'une desdites zones d'incertitude déterminées, sélectionner au moins un indicateur parmi la pluralité d'indicateurs au sol,c) estimer la localisation relative de l'aéronef par rapport à une trajectoire de référence à partir de données relatives audit au moins un indicateur sélectionné transmises par ledit au moins un détecteur, d) calculer un indice de confiance relatif à la localisation relative estimée à partir de l'au moins un indicateur sélectionné, e) comparer l'indice de confiance calculé à un seuil prédéterminé, f) lorsque l'indice de confiance calculé est supérieur au seuil prédéterminé, guider l'aéronef le long de la trajectoire de référence en fonction de la localisation relative estimée. 11. 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) et un module de traitement de données (2) selon la revendication 10.