Brevet FR3030091A1 — publié le 20160617

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne un procédé et un système de détection automatique d'un désalignement en opération d'un capteur de surveillance d'un aéronef, en particulier d'un avion de transport. ETAT DE LA TECHNIQUE On sait qu'un aéronef moderne est équipé de systèmes (ou capteurs) 10 d'imagerie (ou imageurs) fournissant aux pilotes des données de surveillance de l'environnement de l'aéronef, nommés ci-après « capteurs de surveillance ». Un tel capteur de surveillance peut concerner notamment : - un radar qui fournit une image d'obstacles ou de conditions environnementales existant devant l'aéronef ; 15 - un système de vision améliorée, de type EVS (pour « Enhanced Vision System » en anglais), comprenant une caméra infrarouge qui fournit aux pilotes de l'aéronef une image améliorée d'une zone devant l'aéronef en condition visuelle dégradée ; et - une caméra de roulage qui offre aux pilotes une vue extérieure à l'avant de 20 l'aéronef pour l'aider au pilotage au sol. On sait que la fiabilité de l'information fournie par un tel capteur de surveillance est directement liée à son alignement selon une position prédéterminée. En particulier : - l'image du système de vision améliorée EVS, projetée sur un afficheur tête 25 haute, de type HUD (« Head-Up Display » en anglais), doit par exemple parfaitement se superposer à l'image réelle vue par transparence à travers cet afficheur tête haute ; - le radar doit réaliser une détection dans l'axe de l'aéronef ; et - la caméra de roulage doit être parfaitement alignée avec l'axe de l'aéronef. 30 L'alignement d'un capteur de surveillance selon un axe prédéterminé lié à l'aéronef, est fixé lors de son installation sur la ligne d'assemblage finale de l'aéronef. 3030091 2 Toutefois, durant la vie de l'aéronef, un évènement tel qu'un choc avec un objet externe par exemple, peut mener à un désalignement du capteur de surveillance, soit directement, soit indirectement via le déplacement d'une structure ou partie de structure qui porte le capteur de surveillance. 5 On entend par désalignement, un décalage de la ligne de visée du capteur de surveillance, selon laquelle ce dernier réalise des images, par rapport à une direction prédéterminée prise en compte comme référence. Aussi, il est nécessaire, ou tout au moins particulièrement utile, de pouvoir détecter sur un aéronef le désalignement d'un capteur de surveillance en opération, pour ne pas être induit en erreur et disposer d'une information fiable. EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé de détection automatique d'un désalignement en opération d'un capteur de surveillance solidaire d'un aéronef, ledit capteur de surveillance étant apte à générer des images de l'environnement externe de l'aéronef, qui permet de réaliser une détection particulièrement fiable et efficace. Selon l'invention, ledit procédé comprend des étapes successives consistant, en opération, à: a) analyser une pluralité d'images successives générées par le capteur de surveillance pour déterminer, dans au moins une première desdites images, une position, dite position réelle, d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef entre ladite première image et une seconde image ; b) acquérir de systèmes embarqués sur l'aéronef, des données relatives au déplacement de l'aéronef entre un instant de génération de ladite première image et un instant de génération de ladite seconde image ; c) calculer à partir de ces données et du positionnement du capteur de surveillance sur l'aéronef, une position dans ladite première image d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef, dite position théorique ; d) estimer l'écart angulaire entre la position réelle et la position théorique de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef ; et 3030091 3 e) comparer cet écart angulaire à au moins une valeur prédéfinie de manière à détecter un désalignement lorsque cet écart angulaire est supérieur à ladite valeur prédéfinie. Ainsi, grâce à l'invention, on obtient un procédé efficace pour détecter 5 automatiquement en opération (c'est-à-dire lors d'un fonctionnement de l'aéronef, au cours d'un vol ou d'un roulage au sol) un désalignement d'un capteur de surveillance, à partir de l'analyse d'images générées par le capteur de surveillance et de données fournies par des systèmes embarqués, notamment des systèmes de mesure du déplacement et de l'attitude de l'aéronef, comme précisé ci- 10 dessous. Grâce à l'invention, l'équipage de l'aéronef peut ainsi être informé de tout désalignement du capteur de surveillance, et donc savoir si l'information fournie par le capteur de surveillance est exacte et fiable, ou non. On notera que, dans le cadre de la présente invention, ladite première 15 image, sur laquelle est notamment calculée la position réelle, est générée en général chronologiquement après l'autre image (dite seconde image). Il est toutefois également envisageable que ladite première image soit générée chronologiquement avant ladite seconde image. Dans un mode de réalisation préféré, le procédé comprend également une 20 étape de transmission, à au moins un système utilisateur, de l'écart angulaire estimé à l'étape d), cet écart angulaire permettant de quantifier le désalignement du capteur de surveillance, et/ou d'une information relative à un désalignement détecté à l'étape e). De plus, de façon avantageuse, l'étape a) consiste à : 25 - analyser les images générées par le capteur de surveillance pour sélectionner des points caractéristiques ; - pour chacun des points caractéristiques sélectionnés, analyser les images pour déterminer le mouvement de chacun de ces points caractéristiques ; - pour le mouvement de chacun des points caractéristiques, séparer une première 30 composante du mouvement due à un déplacement de l'aéronef d'une seconde composante du mouvement due à un mouvement propre d'un élément auquel appartient le point caractéristique ; et 3030091 4 - déterminer ladite position réelle de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef à l'aide des premières composantes du mouvement desdits points caractéristiques. Selon différents modes de réalisation de l'invention, qui peuvent être pris 5 ensemble ou séparément : - l'analyse des images, mise en oeuvre à l'étape a), est limitée à au moins une zone dite d'intérêt desdites images ; - l'analyse des images, mise en oeuvre à l'étape a), est réalisée uniquement pour toutes les n images successives, n étant un entier supérieur à 1 ; 10 - l'étape a) consiste à déterminer une position dite réelle d'un foyer d'expansion, illustrant ladite position réelle de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef, l'étape c) consiste à déterminer une position dite théorique du foyer d'expansion, illustrant ladite position théorique de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef, et l'étape d) consiste à estimer l'écart entre la position réelle du foyer 15 d'expansion et la position théorique du foyer d'expansion ; - le procédé comprend une étape de détermination d'un taux de confiance de l'écart angulaire estimé à l'étape d) ; - le procédé comprend une étape de filtrage temporel de l'écart angulaire estimé à l'étape d). 20 La présente invention concerne également un système de détection automatique d'un désalignement en opération d'un capteur de surveillance solidaire d'un aéronef, ledit capteur de surveillance étant apte à générer des images de l'environnement externe de l'aéronef. Selon l'invention, ledit système de détection comporte : 25 - une unité d'analyse configurée pour analyser une pluralité d'images successives générées par le capteur de surveillance pour déterminer, dans au moins une première desdites images, une position, dite position réelle, d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef entre ladite première image et une seconde image ; - une unité d'acquisition configurée pour acquérir de systèmes embarqués sur 30 l'aéronef, des données relatives au déplacement de l'aéronef entre un instant de génération de ladite première image et un instant de génération de ladite seconde image ; 3030091 5 - une unité de calcul configurée pour calculer à partir de ces données et du positionnement du capteur de surveillance sur l'aéronef, une position dans ladite première image d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef, dite position théorique ; 5 - une unité d'estimation configurée pour estimer l'écart angulaire entre la position réelle et la position théorique de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef ; et - une unité de comparaison configurée pour comparer cet écart angulaire à au moins une valeur prédéfinie de manière à détecter un désalignement lorsque cet 10 écart angulaire est supérieur à ladite valeur prédéfinie. Avantageusement, le système de détection comporte également une unité de transmission configurée pour transmettre l'écart angulaire estimé par l'unité d'estimation et/ou une information relative à un désalignement détecté par l'unité de comparaison, à au moins un système utilisateur tel qu'un système de 15 correction pour l'écart angulaire. La présente invention concerne également un aéronef, en particulier un avion de transport, qui est pourvu d'un système de détection tel que celui spécifié ci-dessus. 20 BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. 25 La figure 1 est le schéma synoptique d'un mode de réalisation particulier d'un système de détection automatique d'un désalignement en opération d'un capteur de surveillance d'un aéronef. La figure 2 montre un aéronef, à savoir un avion de transport, pourvu d'un tel système de détection. 30 La figure 3 illustre schématiquement un exemple de détermination d'un écart angulaire illustrant un désalignement, à l'aide d'un foyer d'expansion. 3030091 6 La figure 4 est le schéma synoptique d'un exemple de traitement mis en oeuvre par le système de détection. DESCRIPTION DÉTAILLÉE 5 Le système 1 représenté schématiquement sur la figure 1 et permettant d'illustrer l'invention, est un système de détection automatique d'un désalignement en opération d'un capteur de surveillance « SENSOR » 2 (ci-après « capteur de surveillance 2 ») d'un aéronef AC, par exemple d'un avion de transport. 10 Le capteur de surveillance 2 qui est installé sur l'aéronef AC est apte à générer des images de l'environnement externe de l'aéronef AC, comme représenté schématiquement sur la figure 2 à l'exemple d'une caméra de roulage. Cette caméra de roulage fournit aux pilotes des images successives (ou séquences vidéo) relatives à une vue extérieure à l'avant de l'aéronef AC roulant 15 au sol S, permettant notamment d'aider les pilotes lors du pilotage au sol. Le capteur de surveillance 2 réalise des images selon un axe de vision AV. Concernant le capteur de surveillance, il peut s'agir également, par exemple : - d'un radar qui fournit une image d'obstacles ou de conditions environnementales 20 existant devant l'aéronef ; - d'un système de vision améliorée, de type EVS (pour « Enhanced Vision System » en anglais), qui comprend une caméra infrarouge et qui fournit aux pilotes de l'aéronef une image améliorée d'une zone devant l'aéronef, en condition visuelle dégradée ; ou 25 - de tout système d'imagerie qui fournit aux pilotes des données de surveillance de l'environnement de l'aéronef, via des images. Ledit système de détection 1 comporte, comme représenté sur la figure 1, une unité centrale 3 comprenant : - une unité d'analyse 4 configurée pour analyser une pluralité d'images 30 successives générées par le capteur de surveillance 2, dans le but de déterminer, dans au moins une première desdites images, une position, dite position réelle, d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef (dit « axe de déplacement » ci- 3030091 7 après) entre ladite première image et une seconde image, comme précisé ci-dessous. Pour ce faire, cette unité d'analyse 4 est reliée, soit directement au capteur de surveillance 2 via une liaison 5 comme représenté sur la figure 1, soit à un moyen de stockage ou d'utilisation d'images qui a reçu les images du capteur 5 de surveillance 2; - une unité d'acquisition «ACQUISITION » 6 (ci-après « unité d'acquisition 6 ») qui est configurée pour acquérir d'un ensemble 7 de système(s) (« SYSTEM ») embarqué(s) sur l'aéronef, via une liaison 8, des données relatives au déplacement de l'aéronef, entre un instant de génération de ladite première image 10 et un instant de génération de ladite seconde image ; - une unité de calcul « COMPUTATION » 9 (ci-après « unité de calcul 9 ») qui est configurée pour calculer, à partir de ces données reçues via une liaison 10 de l'unité d'acquisition 6 et du positionnement connu du capteur de surveillance 2 sur l'aéronef, reçu via une liaison 11 d'une base de données « DATA BASE » 12 (ci- 15 après « base de données 12 »), la position dans ladite première image d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef (dit « axe de déplacement » ci-après), ladite position étant dite position théorique. Ledit positionnement connu du capteur de surveillance sur l'aéronef comprend la position et l'orientation de l'axe de visée du capteur de surveillance par rapport à un référentiel de l'aéronef, telles que 20 mesurées par exemple lors de l'installation du capteur de surveillance sur l'aéronef ; et - une unité d'estimation « ESTIMATION » 13 (ci-après « unité d'estimation 13 ») qui est configurée pour estimer, le cas échéant, l'écart angulaire entre la position réelle (reçue via une liaison 14 de l'unité d'analyse 4) de l'axe de déplacement de 25 l'aéronef, et la position théorique (reçue via une liaison 15 de l'unité de calcul 9) de l'axe de déplacement de l'aéronef. Cet écart angulaire, lorsqu'il n'est pas nul, illustre un défaut d'alignement du capteur de surveillance 2. Ladite première image est générée, en général, chronologiquement après ladite seconde image. Il est toutefois également envisageable que ladite première 30 image soit générée chronologiquement avant ladite seconde image. Par ailleurs, on entend par « instant de génération d'une image », le moment (ou l'instant) où le capteur de surveillance génère (ou prend) cette image. 3030091 8 L'unité centrale 3 du système de détection 1 comprend également une unité de comparaison « COMPARISON » 16 (ci-après « unité de comparaison 16 ») configurée pour comparer cet écart angulaire (reçu via une liaison 17 de l'unité d'estimation 13) à au moins une valeur prédéfinie représentant une 5 tolérance (reçue d'une base de données « DATA BASE » 25 (ci-après « base de données 25 ») via une liaison 26) de manière à détecter un désalignement lorsque cet écart angulaire est supérieur à ladite valeur prédéfinie. Tant que l'écart angulaire est inférieur ou égal à cette valeur prédéfinie, on considère que le défaut d'alignement (bien qu'existant) est situé dans la tolérance et qu'aucun 10 désalignement n'est détecté par le système de détection 1. Lors de la détection d'un désalignement, l'information correspondante peut être transmise, via une liaison 18, à au moins un système 19 (« ALERT ») de l'aéronef, notamment un moyen d'alerte par exemple de type sonore et/ou de type visuel, qui prévient un membre d'équipage du désalignement. 15 Ainsi, le système de détection 1 est apte à détecter efficacement et automatiquement en opération, c'est-à-dire au cours d'un fonctionnement de l'aéronef, lors d'un vol ou lors d'un roulage au sol S (comme représenté sur la figure 2), le désalignement du capteur de surveillance 2, et ceci à partir de l'analyse d'images générées par ce capteur de surveillance 2 et de données 20 fournies par un ou des systèmes embarqués d'un ensemble 7, et à prévenir l'équipage de l'aéronef lors d'une telle détection. Ledit ensemble 7 permettant de fournir des données relatives au déplacement de l'aéronef, à l'unité d'acquisition 6, comprend, par exemple, au moins l'un des éléments ou systèmes suivants de l'aéronef : 25 - un système de référence de données inertielles et de données air, de type ADIRS (« Air Data Inertiel and Reference System » en anglais) ; - un système de positionnement, par exemple de type GPS (« Global Positioning System » en anglais) ; - tout moyen ou calculateur embarqué qui dispose de données relatives au 30 déplacement de l'aéronef. L'unité d'acquisition 6 peut également recevoir les informations à traiter de plusieurs des systèmes ou éléments précités, faisant partie de l'ensemble 7. 3030091 9 L'unité d'acquisition 6 est donc configurée pour acquérir des données relatives au déplacement de l'aéronef. Ce déplacement de l'aéronef inclut le déplacement de l'aéronef selon une trajectoire, ainsi que les modifications d'attitude de l'aéronef (rotation autour de ses trois axes). 5 En outre, dans un mode de réalisation particulier, comme considéré dans la description suivante, le déplacement de l'aéronef est mesuré par rapport au sol. Dans une variante de réalisation, il peut également être mesuré par rapport à un autre élément fixe et notamment par rapport à une masse d'air entourant l'aéronef, par exemple dans le cas où le capteur de surveillance est un radar 10 météorologique. Dans un mode de réalisation préféré, le système de détection 1 comporte une unité de transmission (liaison 20) pour transmettre à au moins un système utilisateur « USER » 21 (ci-après ( REVENDICATIONS1. Procédé de détection automatique d'un désalignement en opération d'un capteur de surveillance solidaire d'un aéronef, ledit capteur de surveillance (2) étant apte à générer des images de l'environnement externe de l'aéronef (AC), caractérisé en ce qu'il comprend des étapes successives consistant, en opération, a: a) analyser une pluralité d'images (11, 12) successives générées par le capteur de surveillance (2) pour déterminer, dans au moins une première desdites images, une position, dite position réelle, d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef (AC) entre ladite première image et une seconde image ; b) acquérir d'au moins un système embarqué sur l'aéronef (AC), des données relatives au déplacement de l'aéronef (AC) entre un instant de génération de ladite première image et un instant de génération de ladite seconde image ; c) calculer à partir de ces données et du positionnement du capteur de surveillance (2) sur l'aéronef (AC), une position dans ladite première image d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef (AC), dite position théorique ; d) estimer l'écart angulaire entre la position réelle et la position théorique de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef (AC) ; et e) comparer cet écart angulaire à au moins une valeur prédéfinie de manière à détecter un désalignement lorsque cet écart angulaire est supérieur à ladite valeur prédéfinie. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de transmission de l'écart angulaire estimé à l'étape d) et/ou d'une information relative à un désalignement détecté à l'étape e), à au moins un système utilisateur (21). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'étape a) consiste à: - analyser les images générées par le capteur de surveillance (2) pour sélectionner des points caractéristiques (P1 à P4) ; - pour chacun des points caractéristiques (P1 à P4) sélectionnés, analyser les images pour déterminer le mouvement de chacun de ces points caractéristiques ; 3030091 17 - pour le mouvement de chacun des points caractéristiques( P1 à P4), séparer une première composante du mouvement due à un déplacement de l'aéronef (AC) d'une seconde composante du mouvement due à un mouvement propre d'un élément auquel appartient le point caractéristique ; et 5 - déterminer ladite position réelle de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef (AC) à l'aide des premières composantes du mouvement desdits points caractéristiques (P1 à P4). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'analyse des images, mise en oeuvre à l'étape a), est 10 limitée à au moins une zone (F) dite d'intérêt desdites images (12). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'analyse des images, mise en oeuvre à l'étape a), est réalisée uniquement pour toutes les n images successives, n étant un entier supérieur à 1. 15 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'étape a) consiste à déterminer une position dite réelle d'un foyer d'expansion (31), illustrant ladite position réelle de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef (AC), l'étape c) consiste à déterminer une position dite théorique du foyer d'expansion (32), illustrant ladite position théorique de l'axe 20 représentatif du déplacement de l'aéronef (AC), et l'étape d) consiste à estimer l'écart entre la position réelle du foyer d'expansion (31) et la position théorique du foyer d'expansion (32). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination d'un taux de 25 confiance de l'écart angulaire estimé à l'étape d). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de filtrage temporel de l'écart angulaire estimé à l'étape d). 9. Système de détection automatique d'un désalignement en opération 30 d'un capteur de surveillance solidaire d'un aéronef, ledit capteur de surveillance (2) étant apte à générer des images de l'environnement externe de l'aéronef (AC), caractérisé en ce qu'il comporte : 3030091 18 - une unité d'analyse (4) configurée pour analyser une pluralité d'images successives (11, 12) générées par le capteur de surveillance (2) pour déterminer, dans au moins une première desdites images, une position, dite position réelle, d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef (AC) entre ladite première 5 image et une seconde image ; - une unité d'acquisition (6) configurée pour acquérir de systèmes (7) embarqués sur l'aéronef, des données relatives au déplacement de l'aéronef (AC) entre un instant de génération de ladite première image et un instant de génération de ladite seconde image ; 10 - une unité de calcul (9) configurée pour calculer, à partir de ces données et du positionnement du capteur de surveillance (2) sur l'aéronef (AC), une position dans ladite première image d'un axe représentatif du déplacement de l'aéronef, dite position théorique ; - une unité d'estimation (13) configurée pour estimer l'écart angulaire entre la 15 position réelle et la position théorique de l'axe représentatif du déplacement de l'aéronef (AC) ; et - une unité de comparaison (16) configurée pour comparer cet écart angulaire à au moins une valeur prédéfinie de manière à détecter un désalignement lorsque cet écart angulaire est supérieur à ladite valeur prédéfinie. 20 10. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de transmission (18, 20) configurée pour transmettre l'écart angulaire estimé par l'unité d'estimation (13) et/ou une information relative à un désalignement détecté par l'unité de comparaison (16), à au moins un système utilisateur (21). 25 11. Aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un système (1) selon l'une des revendications 9 et 10.