Brevet FR3031731A1 — publié le 20160722

Procédé et système d'aide au roulage au sol d'un aéronef. L'invention est relative à un procédé et à un système d'aide au roulage au sol d'un aéronef, ainsi qu'à un aéronef comportant un tel système d'aide au roulage au sol. Les aéronefs, en particulier les avions de transport de passagers, sont amenés à rouler au sol sur des surfaces aéroportuaires. Le roulage au sol à généralement lieu entre une porte d'embarquement des passagers et une piste de décollage (ou d'atterrissage) et réciproquement. Pour cela, le pilote de l'aéronef doit manoeuvrer celui-ci sur la surface aéroportuaire, laquelle comporte généralement des tronçons droits reliés par des virages. Le pilote doit en particulier prêter attention à ne pas faire sortir les roues de l'aéronef en dehors des zones prévues pour le roulage afin de ne pas risquer un embourbement de l'aéronef. Il doit également prêter attention à ce que l'aéronef, en particulier des parties extrêmes de celui-ci telles que les ailes, ne viennent pas toucher un obstacle au sol tel qu'un pylône, un autre véhicule... Pour aider le pilote dans cette tâche, certains aéronefs, en particulier des aéronefs de grandes dimensions, sont pourvus d'une caméra et d'un écran dans le cockpit permettant d'afficher des images capturées par la caméra. La caméra est généralement placée sur la dérive ou sous le fuselage de l'aéronef. Une caméra placée sur la dérive permet d'obtenir des images du dessus du fuselage, ainsi que de l'environnement de l'aéronef. Une caméra placée sous le fuselage permet d'obtenir des images des trains d'atterrissage ainsi que de la surface de roulage sur laquelle ceux-ci évoluent. Ces images permettent d'aider le pilote à manoeuvrer l'aéronef. Le document EP0.980.828 décrit un système d'aide au roulage au sol d'un aéronef comportant de telles caméras. Toutefois, les images provenant de la caméra située sous le fuselage ne correspondent qu'à une vue très localisée de la situation de l'aéronef, limitée aux environs des trains d'atterrissage et les images provenant de la caméra située sur la dérive correspondent à une vue davantage globale mais dans laquelle la surface de roulage est masquée par le fuselage et les ailes de l'aéronef. De plus, l'angle de prise de vue des images n'est pas toujours celui qui permet la meilleure interprétation des images par le pilote. Par conséquent, il serait souhaitable de pouvoir afficher, dans le cockpit, des images permettant d'améliorer la conscience de situation par le pilote, en particulier de lui permettre d'apprécier la situation globale de l'aéronef sur la surface de l'aéroport et, d'apprécier simultanément la position des trains d'atterrissage de l'aéronef sur ladite surface. EXPOSE DE L'INVENTION: La présente invention a notamment pour but d'apporter une solution à ces problèmes. Elle concerne un procédé d'aide au roulage au sol d'un aéronef, cet aéronef comportant : un cockpit comprenant un écran d'affichage, une caméra configurée pour acquérir des images de l'environnement de l'aéronef ; et un système de gestion d'affichage configuré pour afficher des images sur l'écran d'affichage du cockpit en fonction d'images acquises par la caméra, ledit procédé comprenant l'étape suivante : a) acquérir plusieurs images successives de l'environnement de l'aéronef au moyen de ladite caméra, lors d'un déplacement au sol de l'aéronef, ces images correspondant à différentes positions au sol de l'aéronef. Le procédé est remarquable en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes mises en oeuvre par le système de gestion d'affichage : b) modifier lesdites images en retirant dans lesdites images au moins des zones correspondant à l'aéronef, pour produire des images modifiées ; c) combiner plusieurs desdites images modifiées pour produire une image recomposée ; d) superposer une image caractéristique de l'aéronef sur l'image recomposée pour produire une image de référence ; et e) afficher, sur l'écran du cockpit, une image correspondant à l'image de 30 référence. Ainsi, en combinant plusieurs images correspondant à des positions successives de l'aéronef, le procédé permet d'obtenir une image recomposée et une image de référence dans lesquelles la surface de roulage 35 de l'aéronef n'est plus masquée par le fuselage et/ou les ailes de l'aéronef. De plus, étant donné que l'image recomposée est obtenue en combinant plusieurs images, elle correspond (ainsi que l'image de référence) à un aperçu davantage global de la situation de l'aéronef, par rapport aux images affichées dans le cockpit conformément à l'art antérieur. Selon des modes particuliers de réalisation pouvant être pris en compte isolément ou en combinaison : le procédé comporte une étape supplémentaire, après l'étape a) ou l'étape b), de transformation des images selon un point de vue correspondant à une 10 vue de dessus de l'aéronef ; à l'étape c), les images sont combinées en faisant correspondre des éléments caractéristiques communs à plusieurs desdites images ; à l'étape c), les images sont combinées en tenant compte des positions au sol de l'aéronef correspondant à ces images ; 15 - à l'étape d), l'image caractéristique de l'aéronef comporte au moins l'un des éléments suivants : . un contour de l'aéronef ; et . des symboles représentatifs de trains d'atterrissage de l'aéronef ; le procédé comporte l'étape suivante après l'étape d) : 20 dl) appliquer une transformation de l'image de référence de façon à produire une image de référence selon un point de vue particulier. Avantageusement, le point de vue particulier correspond à l'un parmi les points de vue suivants : un point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef ; 25 - un point de vue correspondant au point de vue de la caméra ; et -un point de vue intermédiaire entre les deux points de vue précédents. Dans un mode particulier de réalisation, le point de vue particulier varie en fonction d'une vitesse de roulage au sol de l'aéronef. 30 Selon un mode de réalisation, le procédé comporte l'étape suivante après l'étape d) : d2) extraire, de l'image de référence, une partie à afficher de l'image de référence, et à l'étape e), l'image extraite à l'étape d2 est utilisée comme image 35 correspondant à l'image de référence. L'invention est également relative à un système d'aide au roulage au sol d'un aéronef, cet aéronef comportant : un cockpit comprenant un écran d'affichage, - une caméra configurée pour acquérir des images de l'environnement de l'aéronef ; et un système de gestion d'affichage configuré pour afficher des images sur l'écran d'affichage du cockpit en fonction d'images acquises par la caméra, le système d'aide au roulage au sol étant configuré pour : a) acquérir plusieurs images successives de l'environnement de l'aéronef au moyen de ladite caméra, lors d'un déplacement au sol de l'aéronef, ces images correspondant à différentes positions au sol de l'aéronef. Le système d'aide au roulage au sol est remarquable en ce que le système de gestion d'affichage est configuré pour : b) modifier lesdites images en retirant dans lesdites images au moins des zones correspondant à l'aéronef, pour produire des images modifiées ; c) combiner plusieurs desdites images modifiées pour produire une image recomposée ; d) superposer une image caractéristique de l'aéronef sur l'image recomposée pour produire une image de référence ; et e) afficher, sur l'écran du cockpit, une image correspondant à l'image de référence. L'invention est également relative à un aéronef comportant un cockpit comprenant un écran d'affichage, une caméra configurée pour acquérir des images de l'environnement de l'aéronef et un système de gestion d'affichage configuré pour afficher des images sur l'écran d'affichage du cockpit en fonction d'images acquises par la caméra, l'aéronef comportant un système d'aide au roulage au sol tel que précité. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures annexées. La figure 1 illustre de façon simplifiée un aéronef comportant une 35 caméra. La figure 2 représente une image acquise par une caméra située sur la dérive de l'aéronef de la figure 1. La figure 3 correspond à l'image de la figure 2, modifiée en retirant des zones de l'image correspondant à l'aéronef. La figure 4 correspond à l'image de la figure 3, transformée selon un point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef. Les figures 5a, 5b, 5c, 5d et 5e représentent des images similaires à l'image de la figure 4, correspondant à différents instants successifs lors du roulage de l'aéronef sur une surface aéroportuaire. La figure 6 représente une image recomposée correspondant à une combinaison des images des figures 5a, 5b, 5c, 5d et 5e. La figure 7 correspond à l'image de la figure 6 sur laquelle est superposée une image caractéristique de l'aéronef. Les figures 8 et 9 représentent une image affichée sur un écran du cockpit de l'aéronef, cette image correspondant à une partie de l'image de la figure 7. La figure 10 représente un système d'aide au roulage au sol conforme à un mode de réalisation de l'invention. L'aéronef 1 représenté sur la figure 1 comporte un cockpit 3, ainsi qu'une dérive 4 sur laquelle est installée une caméra 5. Comme représenté sur la figure 10, l'aéronef comporte également un système d'aide au roulage au sol 6, comprenant un système de gestion d'affichage 2 correspondant à un calculateur ou à un ensemble de calculateurs situés dans une baie avionique de l'aéronef. Le système de gestion d'affichage 2 est relié à la caméra 5 dont il peut acquérir des images. Le système de gestion d'affichage est en outre relié à un écran d'affichage 8 du cockpit 3 et il est configuré pour afficher des images sur l'écran 8 du cockpit. La caméra 5 est orientée de façon à permettre l'acquisition d'images de l'aéronef et de son environnement lorsque l'aéronef roule au sol, en particulier sur une surface aéroportuaire. La figure 2 représente un exemple d'image 20 acquise par la caméra 5. Cette image comprend notamment le fuselage 10 et une partie des ailes 12 de l'aéronef, ainsi qu'une voie 14 d'un aéroport sur lequel circule l'aéronef. Conformément à un mode de réalisation de l'invention, le système de gestion d'affichage 2 est configuré pour acquérir l'image 20 provenant de la caméra 5 et pour calculer, à partir de l'image 20, une image modifiée 22 telle que représentée sur la figure 3. Pour cela, le système de gestion d'affichage est configuré pour retirer dans l'image 20 une zone 11 correspondant à l'aéronef, c'est-à-dire pour associer à cette zone 11 de l'image un attribut signifiant que la zone 11 est transparente. La zone 11 correspond au fuselage 10 et aux parties des ailes 12 représentées sur l'image 20. Dans la mesure où la caméra 5 est positionnée de façon fixe sur la dérive 4 et où le zoom de la caméra est fixe, la zone 11 correspondant à l'aéronef est une zone fixe de l'image. Cette zone peut donc être paramétrée de façon permanente dans le système de gestion d'affichage 2. Le système de gestion est en outre configuré pour calculer une image 24, représentée sur la figure 4, à partir de l'image 22. Pour cela, le système de gestion d'affichage 2 transforme l'image 22 selon un point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef, en utilisant une méthode classique de transformation d'image. Sans sortir du cadre de l'invention, la transformation de l'image selon le point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef, pourrait aussi être appliquée directement à l'image 20 acquise par la caméra 5, la zone 11 correspondant à l'aéronef étant ensuite retirée de (rendue transparente dans) l'image ainsi transformée. Conformément au mode précité de réalisation de l'invention, il est prévu d'acquérir plusieurs images successives (non représentées) 20a, 20b, 20c, 20d, 20e... de l'aéronef, correspondant à des instants successifs. Ces images sont similaires à l'image 20. A partir desdites images, le système de gestion d'affichage calcule des images modifiées 22a, 22b, 22c, 22d, 22e (non représentées) en retirant (rendant transparente) la zone 11 correspondant à l'aéronef. Ces images modifiées sont similaires à l'image 22. Le système de gestion d'affichage calcule des images 24a, 24b, 24c, 24d, 24e en transformant les images modifiées selon un point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef. Ces images, similaires à l'image 24, sont respectivement représentées sur les figures 5a, 5b, Sc, 5d et 5e. Des repères R1, R2, R3, R4, R5 sont représentés sur ces figures pour une meilleure compréhension du mode de réalisation de l'invention. Le système de gestion d'affichage est configuré pour combiner les images 24a, 24b, 24c, 24d, 24e pour produire une image recomposée 26 représentée sur la figure 6. Cette image recomposée est calculée en superposant des parties identiques des différentes images 24a, 24b, 24c, 24d, 24e. Dans l'exemple représenté sur les figures, l'image 26 est calculée en faisant correspondre les repères R1, R2, R3, R4, R5 des images 24a, 24b, 24c, 24d, 24e. Selon une première variante, la superposition des parties identiques des différentes images est réalisée en tenant compte d'une information de position de l'aéronef, sur la surface aéroportuaire, associée à chacune desdites images. La connaissance des informations de position associées aux différentes images permet de calculer des décalages à appliquer entre les différentes images lors de leur superposition. De façon avantageuse, le système d'aide au roulage au sol comporte une source d'informations 9 reliée au système de gestion d'affichage 2, cette source d'information 9 correspondant par exemple à un récepteur GPS ou à une centrale inertielle IRS (« Inertial Reference System » en anglais) de l'aéronef. L'information de position de l'aéronef est alors fournie au système de gestion d'affichage 2 par la source d'informations 9. Selon une deuxième variante, le système de gestion d'affichage détermine des éléments caractéristiques dans les différentes images, puis il utilise ces éléments caractéristiques pour superposer les images en faisant correspondre des éléments caractéristiques communs à plusieurs images. A titre d'exemple non limitatif, ces éléments caractéristiques peuvent être des intersections de voies de circulation, des lampes d'éclairage de la surface aéroportuaire, des panneaux de signalisation, etc. Le système de gestion d'affichage 2 superpose en outre une image caractéristique de l'aéronef sur l'image recomposée 26, pour produire une image de référence 26r comme représenté sur la figure 7. L'image caractéristique de l'aéronef peut par exemple correspondre à un contour 16 de l'aéronef et/ou à des symboles 18 représentatifs de trains d'atterrissage de l'aéronef. Pour superposer cette image caractéristique, le système de gestion d'affichage peut notamment tenir compte d'une information de position courante de l'aéronef sur la surface de l'aéroport. Un contour 27 représenté en trait mixte sur la figure 7 délimite une partie à afficher 30 de l'image de référence 26r. Cette partie à afficher 30 est appelée image de référence utile dans la suite de la description. Cette image de référence utile correspond à l'affichage souhaité sur l'écran 8 du cockpit. Le système de gestion d'affichage 2 commande l'affichage sur l'écran 8 du cockpit, d'une image 28 correspondant à l'image de référence utile 30. Le contour 27 de l'image de référence utile peut notamment être prédéfini dans le système de gestion d'affichage 2. La position du contour 27 peut par exemple être prédéfinie relativement à la position de l'image caractéristique de l'aéronef. Selon une autre possibilité, les dimensions et la position du contour 27 peuvent être réglées par un pilote de l'aéronef, par exemple au moyen d'une interface du cockpit, telle qu'un clavier, un trackball, un écran tactile, etc. Selon un premier mode de réalisation représenté sur la figure 8, l'image 28 correspond directement à l'image de référence utile 30. Elle est 10 donc affichée selon un point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef. Selon un deuxième mode de réalisation, le système de gestion d'affichage applique une transformation de l'image de référence utile de façon à produire une image selon un point de vue particulier. L'image 28 15 correspond à l'image de référence utile ainsi transformée. Ce point de vue particulier peut par exemple correspondre au point de vue de la caméra 5 placée sur la dérive 4, comme représenté sur la figure 9, ou à un point de vue intermédiaire entre le point de vue de la caméra 5 et le point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef. De façon avantageuse, le 20 point de vue particulier varie en fonction d'une information de vitesse de roulage au sol de l'aéronef : lorsque la vitesse de roulage de l'aéronef est inférieure à un premier seuil prédéterminé de vitesse, par exemple 10km/h, le point de vue correspond à une vue de dessus de l'aéronef ; lorsque la vitesse de roulage de l'aéronef est supérieure à un deuxième seuil 25 prédéterminé de vitesse, par exemple 50km/h, le point de vue correspond au point de vue de la caméra 5. De façon avantageuse, l'information de vitesse de roulage au sol de l'aéronef est fournie au système de gestion d'affichage 2 par la source d'informations 9, correspondant par exemple un récepteur GPS ou une centrale inertielle IRS de l'aéronef. Le point de vue 30 correspondant à une vue de dessus de l'aéronef est particulièrement bien adapté pour de faibles vitesses de roulage de l'aéronef (en particulier inférieures au premier seuil de vitesse), car il permet au pilote de bien appréhender la position des trains d'atterrissage de l'aéronef, illustrés par les symboles 18, sur la surface aéroportuaire. Le point de vue correspondant au 35 point de vue de la caméra 5 est quant à lui bien adapté pour des vitesses de roulage de l'aéronef plus élevées (en particulier supérieures au deuxième seuil de vitesse), car il permet au pilote de mieux appréhender l'environnement à l'avant de l'aéronef et donc d'anticiper la situation future de l'aéronef. Selon une première alternative, le premier seuil et le deuxième seuil de vitesse sont confondus, par exemple sensiblement égaux à 30Km/h, de telle façon que l'affichage sur l'écran 8 passe de l'un à l'autre des points de vue précités selon que la vitesse de roulage de l'aéronef est inférieure ou supérieure à ces seuils de vitesse. De préférence, il est toutefois prévu une hystérésis de façon à éviter des basculements intempestifs de l'affichage entre ces deux points de vue lors de petites variations de la vitesse de roulage de l'aéronef. Selon une autre alternative, le premier seuil et le deuxième seuil de vitesse sont distincts et le point de vue de l'image affichée sur l'écran 8 évolue de façon continue entre le point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef et le point de vue correspondant au point de vue de la caméra 5, lorsque la vitesse de roulage de l'aéronef évolue du premier seuil jusqu'au deuxième seuil de vitesse. Avantageusement, des éléments relatifs à la trajectoire de l'aéronef peuvent être incrustés dans l'image 28, par exemple une représentation d'une trajectoire prévisionnelle de l'aéronef. Bien que les différents modes de réalisation précités soient décrits dans le cas d'une caméra installée sur la dérive de l'aéronef, d'autres positions de la caméra peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, la caméra pourrait aussi être installée sous le fuselage de l'aéronef, sur les ailes, etc.25 REVENDICATIONS1. Procédé d'aide au roulage au sol d'un aéronef (1), cet aéronef 5 comportant : un cockpit (3) comprenant un écran d'affichage (8), une caméra (5) configurée pour acquérir des images de l'environnement de l'aéronef ; et un système de gestion d'affichage (2) configuré pour afficher des 10 images sur l'écran d'affichage (8) du cockpit en fonction d'images acquises par la caméra (5), ledit procédé comprenant l'étape suivante : a) acquérir plusieurs images successives (20) de l'environnement de l'aéronef au moyen de ladite caméra, lors d'un déplacement au sol de 15 l'aéronef, ces images correspondant à différentes positions au sol de l'aéronef, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes mises en oeuvre par le système de gestion d'affichage (2) : b) modifier lesdites images en retirant dans lesdites images au moins des 20 zones (11) correspondant à l'aéronef, pour produire des images modifiées (22) ; c) combiner plusieurs desdites images modifiées pour produire une image recomposée (26) ; d) superposer une image caractéristique de l'aéronef (16, 18) sur l'image 25 recomposée pour produire une image de référence (26r) ; et e) afficher, sur l'écran (8) du cockpit, une image (28) correspondant à l'image de référence. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte 30 une étape supplémentaire, après l'étape a) ou l'étape b), de transformation des images selon un point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef. 3- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'à l'étape c), les images sont combinées en faisant correspondre des éléments caractéristiques communs à plusieurs desdites images. 4- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'à l'étape c), les images sont combinées en tenant compte des positions au sol de l'aéronef correspondant à ces images. 5- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'à l'étape d), l'image caractéristique de l'aéronef comporte au moins l'un des éléments suivants : un contour (16) de l'aéronef ; et des symboles (18) représentatifs de trains d'atterrissage de l'aéronef. 6- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante après l'étape d) : dl) appliquer une transformation de l'image de référence de façon à produire une image de référence selon un point de vue particulier. 7- Procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce que le point de vue particulier correspond à l'un parmi les points de vue suivants : un point de vue correspondant à une vue de dessus de l'aéronef ; un point de vue correspondant au point de vue de la caméra ; et un point de vue intermédiaire entre les deux points de vue 25 précédents. 8- Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7 caractérisé en ce que le point de vue particulier varie en fonction d'une vitesse de roulage au sol de l'aéronef. 30 9- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte l'étape suivante après l'étape d) : d2) extraire, de l'image de référence, une partie à afficher (30) de l'image de référence,et à l'étape e), utiliser comme image correspondant à l'image de référence, l'image extraite à l'étape d2. 10- Système d'aide au roulage au sol (6) d'un aéronef (1), cet aéronef 5 comportant : un cockpit (3) comprenant un écran d'affichage (8), une caméra (5) configurée pour acquérir des images de l'environnement de l'aéronef ; et un système de gestion d'affichage (2) configuré pour afficher des 10 images sur l'écran d'affichage du cockpit en fonction d'images acquises par la caméra, le système d'aide au roulage au sol étant configuré pour : a) acquérir plusieurs images successives (20) de l'environnement de l'aéronef au moyen de ladite caméra, lors d'un déplacement au sol de 15 l'aéronef, ces images correspondant à différentes positions au sol de l'aéronef, caractérisé en ce que le système de gestion d'affichage est configuré pour : b) modifier lesdites images en retirant dans lesdites images au moins des zones (11) correspondant à l'aéronef, pour produire des images modifiées 20 (22) , c) combiner plusieurs desdites images modifiées pour produire une image recomposée (26) ; d) superposer une image caractéristique de l'aéronef (16, 18) sur l'image recomposée pour produire une image de référence (26r) ; et 25 e) afficher, sur l'écran du cockpit, une image (28) correspondant à l'image de référence. 11- Aéronef (1) comportant un cockpit (3) comprenant un écran d'affichage (8), une caméra (5) configurée pour acquérir des images de 30 l'environnement de l'aéronef et un système de gestion d'affichage (2) configuré pour afficher des images sur l'écran d'affichage du cockpit en fonction d'images acquises par la caméra, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'aide au roulage au sol (6) selon la revendication 10.