Brevet FR3037645A1 — publié le 20161223

Système de visualisation comportant une représentation graphique des distances dans une vue cartographique en perspective et procédé associé Le domaine de l'invention est celui de la représentation tridimensionnelle d'un terrain survolé par un aéronef. Dans les aéronefs modernes, le système dit « SVS », acronyme signifiant « Synthetic Vision System » permet de présenter au pilote une image synthétique en perspective la plus représentative possible du terrain survolé. Cependant, cette représentation n'est pas suffisante pour que le pilote puisse facilement déterminer les distances entre les objets du terrain représenté et son aéronef. Pour pallier cet inconvénient, le brevet US 7 212 216 intitulé « Perspective view primary flight display with terrain-tracing lines and method » propose d'ajouter à la représentation tridimensionnelle en perspective du terrain des lignes, chaque ligne étant représentative d'une distance à l'aéronef, les lignes étant séparées d'une distance connue. Les figures 1 et 2 illustrent ce procédé. Dans un paysage P représenté en perspective, les lignes L de traçage sont représentées en traits gras. Elles épousent la forme du terrain et sont composées de points à égale distance de l'aéronef. Ces figures et les suivantes sont soumises aux contraintes de représentation en noir et blanc propres aux brevets d'invention. Généralement, dans les dispositifs de visualisation modernes, le terrain survolé est affiché sous la forme la plus représentative et la plus claire possible. Les perspectives sont représentées en fausses couleurs caractéristiques des niveaux d'altitude et comportent un ombrage représentatif du relief. Ce système de traçage présente certains inconvénients. D'une part, pour ne pas surcharger l'image, les lignes doivent être relativement discrètes mais également bien visibles. Par ailleurs, lorsque le relief est suffisamment accentué comme c'est le cas pour le paysage représenté en figure 2, certaines lignes sont en partie masquées par le terrain, créant ainsi 3037645 2 une certaine incertitude sur les distances du terrain autour des lignes masquées. Ce problème est illustré sur la figure 2 par la ligne Ll qui est en grande partie masquée. Il est difficile de savoir si la partie du terrain autour de la ligne masquée est devant ou derrière la ligne. 5 Le système de visualisation selon l'invention ne présente pas ces inconvénients. En effet, la représentation des distances n'est pas réalisée au moyen de lignes équidistances mais par la représentation du terrain sous forme de zones de largeur déterminées, la limite entre deux zones étant à 10 une égale distance de l'aéronef. Plus précisément, l'invention a pour objet un système de visualisation pour aéronef comprenant une base de données cartographique d'un terrain survolé, un système de navigation, un calculateur électronique et un dispositif d'affichage, le calculateur électronique comportant un premier sous-ensemble de traitement des données 15 cartographiques et un second sous-ensemble de calcul de la représentation graphique tridimensionnelle du terrain survolé ; Caractérisé en ce que la représentation graphique du terrain survolé comporte au moins une première bande de terrain de largeur constante, la largeur de ladite première bande de terrain étant comprise 20 entre une première distance à l'aéronef constante et une seconde distance à l'aéronef constante et supérieure à la première distance, la représentation graphique de ladite première bande étant différente de celle du reste du terrain représenté. Avantageusement, la représentation graphique du terrain survolé 25 comporte une pluralité de bandes de terrain juxtaposées, chaque bande de largeur constante, la largeur de chaque bande de terrain étant comprise entre deux distances à l'aéronef constantes, la représentation graphique d'une bande étant différente de celle de la bande la précédant et de celle de la bande lui succédant. Avantageusement, la représentation graphique de la ou des bandes est une couleur déterminée ou un motif déterminé. Avantageusement, la couleur ou le motif des bandes varient de façon alternée, chaque bande étant comprise entre deux bandes de même couleur ou de même motif. 3037645 3 Avantageusement, la variation de couleur d'une bande à la bande suivante est due à la variation du paramètre de saturation ou de luminance d'une couleur déterminée. Avantageusement, le nombre de bandes est fini ou constant et 5 indépendant de la phase de vol de l'aéronef. Avantageusement, la largeur des bandes augmente progressivement avec la distance à l'aéronef. L'invention concerne également un procédé d'affichage d'une 10 représentation graphique tridimensionnelle d'un terrain survolé par un aéronef dans un système de visualisation, ledit système de visualisation comprenant une base de données cartographique dudit terrain survolé, un système de navigation, un calculateur électronique et un dispositif d'affichage, le calculateur électronique comportant un premier sous- 15 ensemble de traitement des données cartographiques et un second sous-ensemble de calcul de la représentation graphique tridimensionnelle du terrain survolé ; Caractérisé en ce que le procédé d'affichage comporte au moins : une première étape de calcul d'une première bande de terrain de 20 largeur constante, la largeur de ladite première bande de terrain étant comprise entre une première distance à l'aéronef constante et une seconde distance à l'aéronef constante et supérieure à la première distance ; une seconde étape d'affichage de ladite première bande, la représentation graphique de cette première bande étant différente de celle 25 du reste du terrain représenté. Avantageusement, le procédé d'affichage comporte au moins : une première étape de calcul d'une pluralité de bandes de terrain juxtaposées, chaque bande étant de largeur constante, la largeur de chaque bande de terrain étant comprise entre deux distances à l'aéronef constantes, 30 une seconde étape d'affichage de ladite pluralité de bandes, la représentation graphique d'une bande étant différente de celle de la bande la précédant et de celle de la bande lui succédant. Avantageusement, le procédé d'affichage affiche un nombre constant de bandes et, lorsque la bande la plus proche de l'aéronef disparaît, 35 une nouvelle bande vient s'ajouter à la bande la plus lointaine de l'aéronef 3037645 4 encore représentée, les largeurs des bandes affichées avant la disparition de la bande la plus proche de l'aéronef et l'ajout de la nouvelle bande étant conservées. Avantageusement, le procédé d'affichage affiche un nombre 5 constant de bandes et, lorsque la bande la plus lointaine de l'aéronef disparaît, une nouvelle bande vient s'ajouter à la bande la plus proche de l'aéronef encore représentée, les largeurs des bandes affichées avant la disparition de la bande la plus lointaine de l'aéronef et l'ajout de la nouvelle bande étant conservées. 10 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 : La figure 1 représente un premier paysage vu en perspective 15 comportant des lignes de traçage équidistantes selon l'art antérieur ; La figure 2 représente un second paysage vu en perspective comportant des lignes de traçage équidistantes selon l'art antérieur ; La figure 3 représente le premier paysage vu en perspective comportant une première représentation de bandes de terrain selon 20 l'invention ; La figure 4 représente le second paysage vu en perspective comportant une première représentation de bandes de terrain selon l'invention ; La figure 5 représente le premier paysage vu en perspective 25 comportant une seconde représentation de bandes de terrain selon l'invention. Le système de visualisation embarqué sur aéronef selon l'invention comporte au moins les systèmes et dispositifs suivants : 30 - Une base de données cartographique du terrain survolé par ledit aéronef ; - Un système de navigation permettant de déterminer la position, l'altitude et l'attitude de l'aéronef. A titre d'exemples, ces systèmes de navigation comportent des centrales inertielles et/ou des systèmes de type 35 « GPS », acronyme signifiant « Global Positioning System » ; 3037645 5 - Un calculateur électronique permettant de faire, entre autres, du traitement de données et des calculs de représentation graphique du terrain survolé dans une représentation en perspective ou tridimensionnelle. Ce calculateur électronique assure la représentation des bandes de terrain selon 5 l'invention ; - Un ensemble de visualisation, comportant préférentiellement soit un dispositif de visualisation dit « Tête Basse », situé sur le tableau de bord par exemple, soit un dispositif de visualisation dit « Tête Haute » ou « See-Through Display». Ces dispositifs peuvent être des écrans 10 transparents ou des viseurs « Tête Haute », encore appelés « Head-Up Displays » ou « Head-Worn Displays » ou « Head-Mounted Displays ». Ces derniers dispositifs comportent un écran ou un composant optique qui superpose l'image du système de visualisation sur l'extérieur. 15 Dans le système selon l'invention, la représentation graphique du terrain survolé comporte au moins une première bande de terrain de largeur constante. Le procédé de représentation graphique de cette bande de terrain mis en oeuvre par les moyens du calculateur électronique comporte deux étapes principales qui sont : 20 - une première étape de calcul d'une première bande de terrain de largeur constante, la largeur de ladite première bande de terrain étant comprise entre une première distance à l'aéronef constante et une seconde distance à l'aéronef constante et supérieure à la première distance ; - une seconde étape d'affichage de ladite première bande, la 25 représentation graphique de cette première bande étant différente de celle du reste du terrain représenté. A titre d'exemple, si le terrain était parfaitement plat, cette bande de terrain serait la projection sur le terrain d'une couronne circulaire centrée sur l'appareil et vue en perspective. 30 Généralement, la représentation graphique comporte une pluralité de bandes de terrain juxtaposées, chaque bande de largeur constante, la largeur de chaque bande de terrain étant comprise entre deux distances à l'aéronef constantes. Dans ce cas, le procédé d'affichage comporte : 3037645 6 - une première étape de calcul d'une pluralité de bandes de terrain juxtaposées, chaque bande étant de largeur constante, la largeur de chaque bande de terrain étant comprise entre deux distances à l'aéronef constantes, 5 - une seconde étape d'affichage de ladite pluralité de bandes, la représentation graphique d'une bande étant différente de celle de la bande la précédant et de celle de la bande lui succédant. Dans ce qui suit, on appelle « portée » d'une bande sa distance 10 maximale à l'aéronef. Il existe un grand nombre de représentations graphiques des bandes de terrain. A titre d'exemples, la représentation graphique des bandes a une couleur ou un motif ou une texture déterminée. Il existe différentes façon de distinguer les différentes bandes successives. A titre de premier exemple illustré sur les figures 3 et 4, la 15 couleur ou le motif des bandes varient de façon alternée, chaque bande étant comprise entre deux bandes de même couleur ou de même motif. Sur ces deux figures et la figure 5, la largeur des bandes est donnée à titre indicatif et n'est pas nécessairement parfaitement représentative des bandes affichées sur un dispositif de visualisation. Sur ces figures, la couleur est 20 représentée par des pointillés de densité différente. Sur les figures 3 et 4, la bande BN a une couleur différente des deux bandes BN_i et BN+1 qui la limitent mais la même couleur que la bande BN+2, les deux bandes BN-1 et BN+1 ayant la même couleur représentée par des pointillés. Ainsi, seules deux couleurs ou deux motifs sont nécessaires pour représenter les 25 différentes bandes de terrain. Bien entendu, les bandes sont représentées de sorte que le relief du terrain soit perceptible dans chaque bande. On utilise les techniques d'ombrage habituelles pour la représentation du relief. A titre de second exemple représenté sur la figure 5, on utilise pour toutes les bandes une même teinte dont on fait varier un des 30 paramètres colorimétriques comme la luminosité ou la saturation. Les variations de luminosité des bandes sont représentées par des variations de pointillés sur cette figure 5. Généralement, le nombre de bandes est limité de façon à ne pas surcharger le paysage avec des bandes de plus en plus serrées au fur et à 3037645 7 mesure de leur éloignement de l'appareil. Généralement, le nombre de bandes est limité à trois ou quatre. Le choix des largeurs de bandes peut être automatique ou commandé par l'équipage. Les bandes représentées sur la vue en 5 perspective du terrain peuvent être liées aux portées sélectionnées par l'équipage pour la présentation d'informations de navigation dans un plan soit horizontal, soit vertical. Ainsi, la modification des portées des présentations d'informations par l'équipage entraîne la modification des portées des bandes de terrain représentées. 10 On peut également, lorsque l'aéronef a atteint une certaine altitude, ne plus afficher lesdites bandes de terrain dans la mesure où leur présence présente moins d'intérêt opérationnel pour l'équipage. La largeur des bandes varie en fonction de différents paramètres liés à l'aéronef comme son altitude ou la phase de vol en cours. 15 Typiquement, la largeur des bandes est de l'ordre de quelques miles nautiques à quelques dizaines de miles nautiques. A titre d'exemples, en phase de décollage ou d'atterrissage, lorsque l'appareil est proche du sol, on peut présenter trois bandes dont les distances à l'aéronef sont respectivement de 3, 5 et 10 NM. En phase de vol 20 de croisière, en altitude, lorsque l'appareil est loin du sol, on peut présenter trois bandes dont les distances à l'aéronef sont respectivement de 20, 40 et 80 NM. Dans ce cadre, il est possible de s'abstenir de toute transition brusque dans la représentation des bandes de terrain en mettant en oeuvre 25 une transition continue par l'affichage d'un nombre constant de bandes. Lorsque la bande la plus proche de l'aéronef qui est de faible portée disparaît parce que l'appareil gagne en altitude, une bande vient s'ajouter à la bande de plus grande portée encore représentée. On procède de la même manière lorsque l'aéronef descend. 30 A titre d'exemple, si trois bandes sont représentées de portée respectives 3, 5 et 10 NM à basse altitude, lorsque l'appareil monte, la bande de portée 3 NM disparaît et est remplacée par une bande de 20 NM qui s'ajoute aux deux bandes de 5 NM et de 10 NM encore présentes. Ainsi, les nouvelles bandes affichées ont comme portée respectives 5, 10 et 20 NM. 3037645 8 De la même façon, on passe ensuite, à altitude plus élevée, aux bandes 10, 20 et 40 NM. Quand l'aéronef descend, on revient aux portées précédentes par le même mécanisme d'apparition et de disparition des bandes proches et 5 lointaines. Ainsi, lorsque l'appareil descend, les bandes de portée respective 5, 10 et 20 NM sont remplacées par des bande de portée respective 3, 5 et 10 NM. L'avantage de cette représentation du terrain par bandes de 10 terrain est qu'elle est très facilement identifiable par le pilote et que les risques de confusion de portée engendrés par le relief sont considérablement réduits. Enfin, sa représentation graphique est simple à mettre en oeuvre sur les calculateurs embarqués. On modifie juste la représentation tridimensionnelle du terrain. REVENDICATIONS1. Système de visualisation pour aéronef comprenant une base de données cartographique d'un terrain survolé, un système de navigation, un calculateur électronique et un dispositif d'affichage, le calculateur électronique comportant un premier sous-ensemble de traitement des données cartographiques et un second sous-ensemble de calcul de la représentation graphique tridimensionnelle du terrain survolé ; Caractérisé en ce que la représentation graphique du terrain survolé comporte au moins une première bande de terrain (BN-1, BN, BN+1, BN+2) de largeur constante, la largeur de ladite première bande de terrain étant comprise entre une première distance à l'aéronef constante et une seconde distance à l'aéronef constante et supérieure à la première distance, la représentation graphique de ladite première bande étant différente de celle du reste du terrain représenté. 2. Système de visualisation pour aéronef selon la revendication 1, caractérisé en ce que la représentation graphique du terrain survolé comporte une pluralité de bandes de terrain (BN-1, BN, BN+1, BN+2) juxtaposées, chaque bande de largeur constante, la largeur de chaque bande de terrain étant comprise entre deux distances à l'aéronef constantes, la représentation graphique d'une bande étant différente de celle de la bande la précédant et de celle de la bande lui succédant. 3. Système de visualisation pour aéronef selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la représentation 25 graphique de la ou des bandes est une couleur déterminée ou un motif déterminé. 4. Système de visualisation pour aéronef selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la couleur ou le motif des bandes varient de 30 façon alternée, chaque bande étant comprise entre deux bandes de même couleur ou de même motif. 3037645 10 5. Système de visualisation pour aéronef selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la variation de couleur d'une bande à la bande suivante est due à la variation du paramètre de saturation ou de luminance d'une couleur déterminée. 5 6. Système de visualisation pour aéronef selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le nombre de bandes est fini. 7. Système de visualisation pour aéronef selon la revendication 6, 10 caractérisé en ce que le nombre de bandes affiché est constant et indépendant de la phase de vol de l'aéronef. 8. Système de visualisation pour aéronef selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la largeur des bandes augmente 15 progressivement avec la distance à l'aéronef et/ou avec l'altitude de l'aéronef. 9. Procédé d'affichage d'une représentation graphique tridimensionnelle d'un terrain survolé par un aéronef dans un système de 20 visualisation, ledit système de visualisation comprenant une base de données cartographique dudit terrain survolé, un système de navigation, un calculateur électronique et un dispositif d'affichage, le calculateur électronique comportant un premier sous-ensemble de traitement des données cartographiques et un second sous-ensemble de calcul de la représentation graphique tridimensionnelle du terrain survolé ; Caractérisé en ce que le procédé d'affichage comporte au moins : une première étape de calcul d'une première bande de terrain (BN_i , BN, BN-0, BN+2) de largeur constante, la largeur de ladite première bande de terrain étant comprise entre une première distance à l'aéronef 30 constante et une seconde distance à l'aéronef constante et supérieure à la première distance ; une seconde étape d'affichage de ladite première bande, la représentation graphique de cette première bande étant différente de celle du reste du terrain représenté. 35 3037645 11 10. Procédé d'affichage d'une représentation graphique tridimensionnelle d'un terrain survolé selon la revendication 9, caractérisé en ce que le procédé d'affichage comporte au moins : une première étape de calcul d'une pluralité de bandes de terrain 5 juxtaposées, chaque bande étant de largeur constante, la largeur de chaque bande de terrain étant comprise entre deux distances à l'aéronef constantes, une seconde étape d'affichage de ladite pluralité de bandes, la représentation graphique d'une bande étant différente de celle de la bande la précédant et de celle de la bande lui succédant. 10 11. Procédé d'affichage d'une représentation graphique tridimensionnelle d'un terrain survolé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le procédé d'affichage affiche un nombre constant de bandes et en ce que, lorsque la bande la plus proche de l'aéronef disparaît, une nouvelle 15 bande vient s'ajouter à la bande la plus lointaine de l'aéronef encore représentée, les largeurs des bandes affichées avant la disparition de la bande la plus proche de l'aéronef et l'ajout de la nouvelle bande étant conservées. 20 12. Procédé d'affichage d'une représentation graphique tridimensionnelle d'un terrain survolé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le procédé d'affichage affiche un nombre constant de bandes et en ce que, lorsque la bande la plus lointaine de l'aéronef disparaît, une nouvelle bande vient s'ajouter à la bande la plus proche de l'aéronef encore 25 représentée, les largeurs des bandes affichées avant la disparition de la bande la plus lointaine de l'aéronef et l'ajout de la nouvelle bande étant conservées.