Brevet FR3050049A1 — publié le 20171013

UNITE AU SOL, AERONEF, ET PROCEDE DE TRANSMISSION D'INSTRUCTIONS DE VOL D'UNE UNITE AU SOL VERS UN AERONEF La présente invention concerne une unité au sol, un aéronef, et un procédé de transmission d'instructions de vol d'une unité au sol vers un aéronef. Plus précisément, l'invention est destinée à une transmission d'instructions de vol vers un système de gestion de vol embarqué FMS (pour « Flight Management System » en anglais), de type avionique (c'est-à-dire qui est sécurisé de manière à obéir à des contraintes données notamment d'intégrité et de disponibilité). On sait que pour préparer un vol, une compagnie aérienne enregistre des instructions de vol sur un dispositif de vol électronique de type EFB (« Electronic Flight Bag » en anglais), ou tout autre ordinateur portable ou tablette tactile. L'équipage, lors de la préparation de l'aéronef pour le vol, recopie les données (issues des instructions de vol) affichées sur l'écran du dispositif de vol dans le système FMS, via une interface homme/machine de l'aéronef. Un tel chargement de données présente une charge de travail importante pour l'équipage, générant ainsi une perte de temps dans la préparation du vol. La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne la transmission d'instructions de vol d'une unité au sol vers un aéronef comprenant un système embarqué. L'unité au sol de transmission d'instructions de vol à destination de l'aéronef comprend une unité centrale configurée pour générer au moins une instruction de vol, et des moyens de génération d'un symbole optique, connectés à l'unité centrale, configurés pour générer chaque instruction de vol sous la forme d'un symbole optique. L'aéronef comprend un système embarqué apte à lire des instructions de vol générés par l'unité au sol, ledit système embarqué comprend un système de gestion de vol configuré pour automatiser des fonctions de l'avionique de l'aéronef à la réception d'une instruction de vol, le système embarqué comprenant un lecteur optique et un système de gestion de vol, le lecteur optique étant configuré pour extraire une instruction de vol contenue dans un symbole optique et transférer ladite instruction vers le système de gestion de vol afin de préparer le vol de l'aéronef. L'invention permet de transférer rapidement et de façon sécurisée des instructions de vol de l'unité au sol vers le système embarqué de l'aéronef. Ceci réduit la charge de travail de 3050049 2 l'équipage, permettant ainsi à l'équipage de gagner du temps lors de la préparation de l'aéronef, tout en étant plus efficace (en évitant notamment des erreurs de saisie, ....). D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description 5 détaillée non limitative ci-dessous. Cette description sera faite au regard des dessins annexés parmi lesquels : La figure 1 est le schéma synoptique, selon un mode de réalisation de l'invention, d'une unité au sol et d'un aéronef comprenant un système embarqué, l'unité au sol générant des instructions de vol à destination dudit système embarqué ; 10 La figure 2 est le schéma synoptique de l'unité au sol de la figure 1; La figure 3 est le schéma synoptique du système embarqué de la figure 1; et La figure 4 illustre les différentes étapes d'un procédé de transmission d'instructions de vol entre l'unité au sol et le système embarqué dans un aéronef selon un mode de réalisation de l'invention. 15 En référence avec la figure 1, l'invention concerne la transmission d'instructions de vol entre une unité au sol 10 et un aéronef A comprenant un système embarqué 20. L'unité au sol 10, par exemple basée sur un aéroport, et l'aéronef A appartiennent à une même entité. Une entité est définie dans la suite de la description comme étant, par exemple, une compagnie aérienne ou un centre d'opération aérienne, qui comprend plusieurs aéronefs, 20 chacun étant équipé d'un système embarqué 20, et plusieurs unités au sol 10. La sécurisation des échanges de données entre les membres de cette entité est effectuée par des protocoles de cryptage connus seulement de l'entité comme cela sera décrit plus loin dans la description. L'unité au sol 10 est configurée pour générer, à partir de données de vol D reçues de l'entité et à destination de l'aéronef A, au moins un symbole optique 30 contenant une 25 instruction de vol. Le système embarqué 20 dans l'aéronef A est configuré pour lire des symboles optiques afin d'en extraire les instructions de vol et ainsi préparer le vol de l'aéronef A. Les données de vol D transmises par l'entité à l'unité au sol 10, par exemple sous forme de train de bit, sont de différents types, par exemple, de type données de plan de vol, données de performances de l'aéronef, données de décollage, ou encore données de vents/météo. Chaque instruction de vol généré par l'unité au sol 10 se réfère à un seul type de données si bien que la préparation du vol d'un aéronef A nécessite la génération de plusieurs symboles optiques. En référence avec la figure 2, l'unité au sol 10 comprend une unité centrale 11 connectée à un récepteur 12 pour recevoir des données de vol D, à des moyens de génération de symbole 3050049 3 optique 13, et à une base de données 14 dont les données comprennent une liste de clefs publiques et d'aéronefs A (enregistrés dans la base via leur identifiant) appartenant à l'entité, chaque clef étant associée à un unique aéronef. Le récepteur 12 est par exemple un équipement de terminaison de réseau Internet lorsque 5 l'unité centrale 11 reçoit des données de vol D de l'entité via Internet. L'unité centrale 11 transforme, via par exemple l'exécution d'un logiciel approprié, les données de vol D en des instructions de vol contenant lesdites données retranscrites sous forme de chaines de caractères lisibles par le dispositif embarqué 20, par exemple, écrite selon un format défini par le protocole ARINC 702. 10 Chaque instruction de vol, généré par l'unité au sol 10, comprend un en-tête qui est fonction du type de données de vol D contenues dans ladite instruction, c'est-à-dire du type de données de vol envoyées par l'entité avec, par exemple, selon le protocole précité, un en-tête (dit FPN) pour des données de plan de vol, un en-tête (dit PER) pour des données de performances de l'aéronef, un en-tête (dit LDI) pour des données de décollage, et un en-tête PWI 15 (dit PWI) pour les données de vents/météo. L'unité centrale 11 met en oeuvre un algorithme de signature, un algorithme de codage, et un algorithme d'impression pour crypter (signer et coder) une instruction de vol ainsi que pour imprimer l'instruction de vol cryptée sous la forme d'un symbole optique 30, par exemple un code barre du type code QR (ou code Datamatrix). 20 L'exécution de l'algorithme de signature consiste à appliquer une fonction de condensat (dite de « hashing », par exemple une fonction de type MD5 ou SHA-1) à l'instruction de vol pour calculer le condensat (ou « digest ») de ladite instruction de vol puis à coder, via un algorithme de cryptage asymétrique (de type RSA) le condensat ainsi calculé en l'encodant avec une clé privée de l'unité au sol 10. Le condensat encodé forme une signature de l'instruction de vol. 25 L'exécution de l'algorithme de codage consiste à encoder l'instruction de vol et sa signature avec la clef publique, issue de la base de données 14, de l'aéronef A auquel l'entité souhaite fournir des données de vol D. L'exécution de l'algorithme de traduction génère des instructions pour les moyens de génération de symbole optique 13 afin de générer un symbole optique 30 contenant l'instruction 30 de vol et sa signature codés et destiné à être fourni à l'équipage de l'aéronef A auquel l'entité souhaite fournir des données. Les moyens de génération de symbole optique 13 génèrent le symbole optique 30 sous la forme d'une documentation papier ( les moyens de génération sont alors une imprimante), ou sous un format numérique téléchargé dans un dispositif de vol 3050049 4 électronique de type EFB, ou tout autre ordinateur portable ou tablette tactile (les moyens de génération sont alors une interface logicielle). Le système embarqué 20 dans l'aéronef A est configuré pour lire un symbole optique 30 en provenance de l'unité au sol 10, extraire l'instruction de vol cryptée contenue dans le symbole 5 optique, la décrypter (décodage et authentification) avec une clef publique de l'unité au sol 10 et avec une clef privée de l'aéronef A, et préparer le vol de l'aéronef avec les données contenues dans l'instruction de vol. A cet effet, et en référence avec la figure 3, le système embarqué comprend un lecteur optique 21 pour lire des symboles optiques 30, ledit lecteur étant connecté à un système de 10 gestion de vol 23 de type FMS au travers d'une unité de sécurisation 22 configurée pour autoriser ou non le transfert de données du lecteur optique 21 vers le système de gestion de vol 23. Les connexions entre les différents éléments du système embarqué 20 sont par exemple conformes au standard ARINC 429. Le système de gestion de vol 23 est configuré pour, à partir d'une instruction de vol 15 respectant le protocole ARINC 702 et comprenant des données de vol D, automatiser, selon le type de données de vols (en-tête) de l'instruction de vol, des fonctions de l'avionique de l'aéronef. Ainsi, par exemple, à la réception d'une instruction de vol ayant un en-tête FPN, par exemple, le système de gestion de vol 23 automatise la fonction de navigation de l'aéronef en programmant le plan de vol que le pilote automatique suivra. Le système de gestion de vol 20 comprend un écran 231 arrangé dans le poste de pilotage de l'aéronef A et une interface de contrôle 232 (interface homme machine classique) afin que l'équipage puisse, via l'interface de contrôle 232, valider les données de vol affichées sur l'écran issues du téléchargement d'une instruction de vol dans le système embarqué 20. 25 Le lecteur optique 21 comprend un microcontrôleur 210 connecté à une caméra 211, par exemple une caméra numérique. Le microcontrôleur 210 met en oeuvre un algorithme de reconnaissance de symboles optiques 30 capturés par la caméra 211 afin de décoder, avec une clef privée de l'aéronef A, l'instruction de vol contenue dans un symbole optique 30 capturée par la caméra 211. Le lecteur optique 21 est ainsi configuré pour détecter, via la caméra 211, un code 30 QR, et transmettre l'instruction de vol et sa signature codés compris dans le code QR vers l'unité de sécurisation 22 uniquement si l'instruction de vol et sa signature codés sont décodables avec la clef privée de l'aéronef. 3050049 5 L'unité de sécurisation 22 comprend une unité de commande 220 (de type unité centrale), et connectée à ladite unité, une base de données 221, et des moyens de positionnement satellites 222, par exemple de type GPS ou GLONASS. Les moyens de positionnement satellites sont de préférence ceux de l'aéronef. 5 Les données de la base de données 221 comprennent une liste de clefs publiques et des coordonnées d'unités au sol 10 de l'entité, chaque clef étant associée à une unique unité au sol, et des moyens de positionnement satellites 222, par exemple de type GPS ou GLONASS. Les moyens de positionnement satellites sont de préférence ceux de l'aéronef. L'unité de commande 220 met en oeuvre différents algorithmes afin d'authentifier (i.e. 10 vérifier que l'instruction de vol provient bien d'une unité au sol 10 de l'entité) la signature d'une instruction de vol transmise par le lecteur optique 21. A cet effet, un premier algorithme, dit de calcul de condensat, consiste à appliquer une fonction de condensat (la même que celle appliquée par l'unité centrale de l'unité au sol pour l'exécution de l'algorithme de signature) à l'instruction de vol et à calculer un condensat (ou « digest »), dit premier condensat, de ladite instruction de 15 vol. Un second algorithme, dit de recherche, récupère les coordonnées de la position de l'aéronef A fournie par les moyens de positionnement satellites 222 et compare ces coordonnées aux coordonnées des différentes unités au sol 10 inscrites dans la base de données 221 afin de déterminer quelle unité au sol 10 a des coordonnées les plus proches de celles des coordonnées 20 de la position de l'aéronef A et extrait, de la base de données 221, la clef publique de l'unité au sol 10 déterminé comme étant celui ayant a des coordonnées les plus proches des coordonnées de la position de l'aéronef A. Un troisième algorithme, de décryptage, consiste à utiliser la clef publique de l'unité au sol 10 obtenue par l'exécution de l'algorithme de recherche pour décoder la signature de l'instruction 25 de vol reçue du lecteur optique 21 en utilisant le même algorithme de cryptage asymétrique que celui appliqué par l'unité centrale 11 de l'unité au sol pour l'exécution de l'algorithme de signature. Le résultat de ce troisième algorithme est l'obtention d'un condensat, dit second condensat. Un quatrième algorithme, dit de comparaison, consiste à comparer le premier et le second 30 condensat afin de garantir, si les deux condensats sont similaires, l'authenticité de la signature de l'instruction de vol transmise par le lecteur optique 21. Dans le cas où la signature de l'instruction de vol est garantie comme étant authentique, alors l'unité de commande transmet le instruction de vol au système de gestion de vol 23. 3050049 6 En relation avec la figure 4, un procédé de transmission d'instructions de vol entre une unité au sol 10 et un aéronef A de l'entité va maintenant être décrit. Dans une étape El de préparation du vol, un opérateur de l'entité génère différentes 5 données de vol D à destination d'un aéronef A de l'entité, dit aéronef destinataire. Dans une étape E2 de transmission, les différentes données de vol D sont transmises sous formes de train de bit de données au récepteur 12 de l'unité au sol 10, chaque train de bit de données ayant un en-tête en fonction du type des données de vol D transmises. L'unité centrale 11 de l'unité au sol 10 génère une instruction de vol pour chaque train de bit, chaque instruction 10 de vol ayant, comme décrit plus haut, également un en-tête en fonction du type des données de vol D transmises. Comme décrit précédemment, et dans une étape E3 de génération, l'unité au sol 10 génère, via les moyens de génération de symbole optique 13, et pour chaque instruction de vol, un symbole optique 30 contenant l'instruction de vol cryptée (c'est-à-dire instruction de vol et sa 15 signature codés avec le code publique de l'aéronef A destinataire). A cet effet, l'unité centrale 11 met en oeuvre les algorithmes de signature, de codage et de traduction tels que décrits ci-dessus pour le cryptage de l'instruction de vol. Dans une étape E4 de livraison, un opérateur livre chaque symbole optique 30 (via une documentation papier, ou par téléchargement sur un dispositif électronique de l'équipage) à 20 l'équipage de l'aéronef A destinataire. Dans une étape E5, de lecture, l'équipage de l'aéronef A passe chaque symbole devant la caméra 211 du lecteur optique 21 du système embarqué 20 afin de récupérer l'instruction de vol et la signature de l'instruction de vol codés compris dans le symbole 30. Dans cette étape, le système embarqué 20 décrypte (décodage et authentification) l'instruction de vol contenue dans 25 le symbole optique. A cet effet : - dans une première sous étape, dite de décodage E5', le microcontrôleur 211 du lecteur optique 21 décode, avec une clef privée de l'aéronef destinataire A, l'instruction de vol et la signature de ladite instruction de vol codés contenus dans chaque symbole et transfère l'instruction de vol et la signature (décodés) à l'unité de sécurisation 22 du système embarqué si ladite clef privée 30 décode l'instruction de vol et la signature codés contenus dans ledit symbole. - dans une seconde sous-étape, dite d'authentification E5", l'unité de commande 220 de l'unité de sécurisation 22 authentifie, pour chaque instruction de vol et signature de ladite instruction de 3050049 7 vol reçues du lecteur optique 21, la signature de l'instruction de vol et transfère l'instruction de vol au système de gestion du vol 23 du système embarqué si la signature est authentifiée. A cet effet, l'unité de commande 220 met en oeuvre les algorithmes de calcul de condensat, de recherche, de décryptage et de comparaison tels que décrits ci-dessus. 5 Ainsi, dans le cas où le système embarqué ne peut décrypter (c'est-à-dire décoder (étape E5') et authentifier (étape E5')) une instruction de vol issue de la lecture d'un symbole optique 30, l'instruction de vol n'est pas transmise au système de gestion de vol 23. De cette façon, il est assuré que l'instruction de vol est adressé uniquement à l'aéronef destinataire A et qu'elle a été générée par l'unité au sol autorisée. 10 En revanche, si une instruction de vol issue de la lecture d'un symbole optique 30 est décryptée (instruction de vol décodée et sa signature authentifiée), alors l'instruction de vol est téléchargée dans le système de gestion de vol 23 qui, en fonction de l'en-tête de l'instruction de vol, automatise des fonctions de navigation adéquates de l'aéronef A. Dans une étape E6 de validation, les données de vol issues d'une instruction de vol 15 téléchargée dans le système de gestion de vol 23, sont affichées sur l'écran du poste de pilotage afin que l'équipage puisse, via l'interface de contrôle, les valider. Le procédé de transmission d'instructions de vol selon l'invention permet d'initialiser le système de gestion de vol 23 de manière rapide et sécurisée. En effet, une fois dans l'aéronef, au 20 lieu de taper manuellement les données de vol D via une interface du système de gestion de vol 23, l'équipage passe les symboles optiques 30 fournis par l'unité au sol 10 devant le lecteur optique 211 afin de transférer toutes les informations nécessaires à la préparation du vol au système de gestion de vol 23. Ainsi l'invention permet de transférer rapidement et de façon sécurisée des données de vol 25 D du sol vers le système de gestion de vol 23 de l'aéronef. Ceci réduit la charge de travail de l'équipage, permettant ainsi à l'équipage de gagner du temps lors de la préparation de l'aéronef, tout en étant plus efficace (en évitant notamment des erreurs de saisie, ....). Dans une variante de l'invention non illustrée sur les figures, le lecteur optique 21 30 comprend un interrupteur associé à une horloge. L'actionnement de l'interrupteur a pour effet d'activer ledit lecteur pendant un temps prédéterminé déterminé par l'horloge, de l'ordre d'une dizaine de secondes. L'avantage de cette variante est d'éviter toute lecture non volontaire d'un symbole optique 30. REVENDICATIONS1) Unité au sol (10) de transmission d'instructions de vol à destination d'un aéronef (A) comprenant un système embarqué (20), caractérisé en ce que l'unité au sol (10) comprend une unité centrale (11) configurée pour générer au moins une instruction de vol, et des moyens de génération d'un symbole optique (13), connectés à l'unité centrale, et configurés pour générer chaque instruction de vol sous la forme d'un symbole optique (30). 2) Unité au sol (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité au sol (10) est configurée pour crypter, avec une clef privée de l'unité au sol et avec une clef publique de l'aéronef (A), la au moins une instruction de vol générée. 3) Aéronef (A) comprenant un système embarqué (20) apte à lire des instructions de vol générés par une unité au sol (10) , ledit système embarque comprenant un système de gestion de vol (23) configuré pour automatiser des fonctions de l'avionique de l'aéronef à la réception d'une instruction de vol, caractérisé en ce que le système embarqué comprend un lecteur optique (21) et un système de gestion de vol (23), le lecteur optique étant configuré pour extraire une instruction de vol contenu dans un symbole optique (30) et transférer ladite instruction vers le système de gestion de vol (23) afin de préparer le vol de l'aéronef (A). 4) Aéronef (A) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système embarqué est configuré pour décrypter, avec une clef publique de l'unité au sol et avec une clef privée de l'aéronef (A), une instruction de vol contenue dans un symbole optique (30) 5) Aéronef (A) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le lecteur optique (21) comprend un interrupteur associé à une horloge. 6) Aéronef (A) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le lecteur optique (21) comprend un microcontrôleur (210) connecté à une caméra (211), le microcontrôleur (210) mettant en oeuvre un algorithme de reconnaissance de symboles optiques (30) 3050049 9 configuré pour décoder, avec une clef privée de l'aéronef (A), l'instruction de vol contenu dans un symbole optique (30) capturé par la caméra (211). 7) Aéronef (A) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système embarqué (20) 5 comprend une unité de sécurisation (22) connectée entre le lecteur optique (21) et le système de gestion de vol (23), ladite unité étant configurée pour autoriser ou non le transfert d'une instruction de vol du lecteur optique (21) vers le système de gestion de vol (23). 10 8) Unité au sol (10) selon la revendication 1 ou aéronef (A) selon la revendication 3, caractérisé en ce que le symbole optique (30) est un code QR. 9) Unité au sol (10) selon la revendication 1 ou aéronef (A) selon la revendication 3, 15 caractérisé en ce qu'une instruction de vol contient des données de vol (D) retranscrites sous forme de chaines de caractères lisibles par un dispositif embarqué (20) d'un aéronef (A), chaque instruction de vol, généré par l'unité au sol (10), comprend un en-tête qui est fonction du type de données de vol (D) de ladite instruction. 20 10) Procédé de transmission de données de vol d'une unité au sol (10) vers un aéronef (A) comprenant un système embarqué (20), ledit procédé comprenant les étapes suivantes : - une étape de transmission (E2) dans laquelle différentes données de vol (D) sont transmises à un récepteur (12) de l'unité au sol (10), ladite unité générant au moins une 25 instruction de vol à partir desdites données de vol, l'instruction vol contenant des données de vol (D) retranscrites sous forme de chaines de caractères lisibles par un système de gestion de vol (23) de l'aéronef (A) ; - une étape de génération (E3) dans laquelle l'unité au sol (10) génère, via des moyens de génération de symbole optique (13), et pour chaque instruction de vol, un symbole 30 optique (30) ; - une étape de lecture (E5) dans laquelle l'équipage de l'aéronef destinataire (A) passe chaque symbole optique (30) généré par l'unité au sol (10) devant une caméra (211) d'un lecteur optique (21) du système embarqué (20) afin de récupérer l'instruction de vol 3050049 10 contenu dans ledit symbole (30), ladite instruction récupérée étant téléchargée dans un système de gestion de vol (23) de l'aéronef (A); - une étape de validation (E6) dans laquelle, les données de vol issues du téléchargement d'une instruction de vol dans le système de gestion de vol (23) sont affichées sur un écran 5 (231) du poste de pilotage pour leur validation par l'équipage, via une interface de contrôle (232). 11) Procédé de transmission selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de génération (E3) comprend le cryptage, avec une clef privée de l'unité au sol (10) et avec 10 une clef publique de l'aéronef (A), de chaque instruction de vol générée. 12) Procédé de transmission selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'étape de lecture (E5) comprend le décryptage, avec une clef publique de l'unité au sol (10) et avec une clef privée de l'aéronef (A), de chaque instruction de vol. 15 20