Brevet FR3058229A1 — publié le 20180504

Estimation, indépendante d'une mesure magnétique, de la vitesse et du cap d'un aéronef. La présente invention est du domaine des systèmes d'aide au pilotage pour aéronef. La présente invention est en particulier du domaine des senseurs de pilotage pour aéronef délivrant des informations de vitesse par rapport au sol et de cap d'un aéronef dans un repère lié à l'aéronef pour une aide au pilotage de l'aéronef. La présente invention concerne un dispositif d'estimation de la vitesse par rapport au sol et du cap d'un aéronef ainsi qu'un procédé d'estimation de cette vitesse et de ce cap de l'aéronef. Ce dispositif et ce procédé sont indépendants d'une mesure magnétique du cap. Une estimation intègre de la vitesse par rapport au sol d'un aéronef est nécessaire pour certains modes d'un pilote automatique. Par souci de simplification, on utilisera dans la suite l'expression « vitesses sol » pour désigner une vitesse par rapport au sol d'un aéronef. Un aéronef était historiquement équipé d'un radar à effet Doppler fournissant une mesure de la vitesse sol de l'aéronef. Aujourd'hui, le radar à effet Doppler tend à disparaître au profit d'un récepteur de navigation par satellites qui est plus précis, mais surtout moins volumineux et moins coûteux. Ce récepteur embarqué reçoit des signaux de plusieurs satellites appartenant à une ou plusieurs constellations de satellites et forme avec ces constellations de satellites un système de navigation par satellites désigné par l'acronyme GNSS signifiant en langue anglaise « Global Navigation Satellite System ». Plusieurs constellations 3058229 2 sont actuellement opérationnelles, dont le système GPS des États-Unis d'Amérique. Un récepteur GNSS embarqué dans un aéronef peut notamment fournir une mesure de la vitesse sol de l'aéronef dans 5 un repère géographique ainsi que la position de l'aéronef. Un repère géographique, dit également repère terrestre ou repère de navigation, est par exemple formé à partir des directions des points cardinaux, typiquement les directions du Nord et de l'Est ainsi que par une direction verticale, généralement celle de la gravité 10 terrestre. Cependant, la fonction pilotage de l'aéronef a besoin d'une estimation de la vitesse sol dans un repère porteur, dit également repère fuselage, lié à l'aéronef. Ce repère fuselage est par exemple défini par des directions particulières de l'aéronef, telles 15 que son axe de roulis, son axe de tangage et son axe de lacet. Il est donc nécessaire de disposer d'une mesure du cap de l'aéronef ainsi que de ses angles d'assiettes pour réaliser une projection ou un changement de repère entre le repère géographique et le repère fuselage. 20 On notera par ailleurs que pour un aéronef, et en particulier pour un aéronef à voilure tournante, le cap est différent de l'angle de route, dit aussi angle de la trajectoire. En effet, le cap est l'angle entre d'une part une projection orthogonale de la direction longitudinale de l'aéronef dans un plan horizontal défini 25 perpendiculairement à la direction de la gravité terrestre, et d'autre part la direction du Nord géographique. L'angle de route est quant à lui l'angle entre une projection orthogonale de la direction de la route suivie par l'aéronef dans un tel plan horizontal et la direction du Nord géographique. Cette direction de la route peut aussi être définie comme la direction du vecteur vitesse sol de l'aéronef. 3058229 3 Toutefois, si pour un véhicule terrestre, on peut considérer que l'angle de route est généralement égal au cap, ce n'est pas le cas pour un aéronef qui peut voler avec une certaine dérive correspondant à la différence entre le cap et l'angle de route. De 5 plus, un aéronef à voilure tournante présente la particularité de pouvoir se déplacer latéralement ainsi que vers l'arrière, l'écart entre l'angle de route et le cap étant alors respectivement de ±90 degrés et 180 degrés (±90° et 180°). Des estimations d'un cap magnétique et des angles 10 d'assiettes de l'aéronef sont aujourd'hui disponibles à bord d'un aéronef et fournies par exemple par un dispositif dit AHRS signifiant en langue anglaise « Attitude and Heading Reference System ». Un dispositif AHRS fournit également des mesures des accélérations de l'aéronef. 15 Ce dispositif AHRS utilise d'une part des mesures issues de gyromètres et d'accéléromètres pour estimer les assiettes de l'aéronef, et d'autre part des mesures magnétiques spécifiquement pour estimer le cap magnétique de l'aéronef. Cette dernière estimation de cap est parfois qualifiée de « gyromagnétique » car 20 elle est alignée sur la mesure du magnétomètre sur le long terme, mais elle exploite l'intégrale de la mesure des gyromètres sur le court terme. Des dispositifs AHRS mettent une commande à disposition du pilote pour changer le mode de fonctionnement de leur estimateur 25 de cap et supprimer temporairement l'alignement long terme sur la mesure magnétique. Ce mode de fonctionnement est qualifié de « directionnel » ou de « pur gyromètre ». Le cap est alors insensible aux éventuelles perturbations magnétiques pouvant le corrompre. Ce mode est typiquement utilisé à l'approche d'un 30 bateau ou d'une plateforme pétrolière. Ce mode de fonctionnement ne peut toutefois pas être utilisé plus de quelques dizaines de 3058229 4 minutes, faute de quoi l'erreur de cap, due au biais des gyromètres et se manifestant comme une dérive, deviendrait prohibitive. La difficulté avec ce type d'estimateur de cap est que le pilote est susceptible d'oublier de passer en mode directionnel 5 avant de s'approcher d'une zone magnétiquement perturbée. On peut également rencontrer des situations où le pilote approche l'aéronef du sol sans être conscient que la zone est perturbée, par exemple par des infrastructures métalliques enterrées. Il y a donc un besoin d'élaboration d'un cap plus robuste, 10 sans toutefois faire appel à une centrale inertielle coûteuse et dont le temps d'alignement au démarrage peut être prohibitif pour certaines missions d'aéronefs. Pour éliminer totalement les mesures magnétiques corruptibles de la chaine des capteurs de pilotage, il est possible 15 de calculer une autre estimation du cap, distincte de l'estimation gyromagnétique, et fonctionnant en mode directionnel en permanence. Une telle estimation de cap est alors effectivement indépendante de toute mesure magnétique. Par contre, une telle estimation de cap, en permanence en mode directionnel, est 20 affectée d'une erreur non limitée, y compris au démarrage du système. Par exemple, si l'estimation de cap est initialisée au Nord alors que le nez de l'aéronef est orienté vers le Sud, cette erreur peut être aussi grande que 180° alors que les systèmes viennent juste d'être mis sous tension. 25 Le problème est donc d'exploiter un cap, en mode directionnel en permanence, et pouvant donc être affecté d'une erreur d'amplitude non bornée, mais lentement variable. Pour résoudre ce problème, on connaît par exemple le document US 8860609 qui décrit le couplage d'un récepteur GNSS 3058229 5 et d'un système de navigation inertielle ainsi que l'utilisation d'un filtre d'intégration. La vitesse ou la position d'un aéronef, fournies par le récepteur GNSS, est combinée aux mesures inertielles du système de navigation inertielle selon une modélisation non 5 linéaire. Le filtre d'intégration utilise un filtre de Kalman étendu pour estimer d'une part une position combinée et une vitesse combinée estimées ainsi qu'au moins un biais de vitesse ou un biais de cap. Toutefois, l'utilisation de filtres de Kalman étendus ne constitue qu'une approximation du processus à estimer, et n'est 10 donc pas applicable aux grandes valeurs d'erreur de cap. Une autre solution consiste à remplacer la mesure magnétique du cap par une mesure gyroscopique pure. Dans ce but, le dispositif AHRS à magnétomètre est remplacé par une centrale inertielle, ou par un dispositif AHRS capable de s'aligner 15 en mode gyrocompas, à savoir basé d'une part sur une détection de la direction de la rotation terrestre pendant la phase d'alignement, et d'autre part sur des gyromètres suffisamment précis pour être capable de fonctionner ensuite en mode gyroscopique pur. Un tel dispositif de mesure est bien plus coûteux 20 qu'un dispositif AHRS à magnétomètre. De plus, le temps d'alignement en gyrocompas est bien plus long qu'un alignement via un magnétomètre, ce qui peut être préjudiciable lors de missions pour lesquelles le temps d'initialisation est crucial. Ces solutions ne répondent donc pas au besoin de la fonction 25 pilotage d'un aéronef de disposer d'une estimation précise de sa vitesse sol, indépendante de mesures magnétiques et ne nécessitant pas l'utilisation de centrales inertielles coûteuses et de mise en oeuvre malaisée. La présente invention a alors pour but de s'affranchir des 30 limitations mentionnées ci-dessus et de proposer une hybridation d'un récepteur GNSS et d'un dispositif AHRS afin d'estimer une 3058229 6 vitesse sol hybride et un cap de l'aéronef, indépendamment d'une mesure magnétique et - de ce fait - insensibles aux perturbations magnétiques de l'environnement de l'aéronef. La présente invention est capable de corriger, quelle que soit son amplitude, 5 une erreur affectant une estimation gyroscopique très imprécise du cap de l'aéronef, et d'estimer ainsi des valeurs précises et intègres de la vitesse sol et du cap de l'aéronef. Dans ce cadre, la présente invention propose un dispositif d'estimation d'une vitesse sol et d'un cap d'un aéronef ainsi qu'un 10 procédé d'estimation de cette vitesse sol et de ce cap. Selon l'invention, un dispositif d'estimation d'une vitesse sol et d'un cap d'un aéronef, l'aéronef comportant trois axes formant un repère fuselage (XB,YB,ZB) rigidement lié à une structure de l'aéronef, comporte : 15 - un récepteur GNSS recevant des signaux de plusieurs satellites et configuré pour fournir une mesure 17 - GNSS d'un vecteur vitesse sol fr de l'aéronef dans un repère géographique (X",yN,zrq), ce repère géographique (XN,YN,Z") comprenant notamment un plan horizontal (XN,Y") 20 sensiblement perpendiculaire à la direction de la gravité terrestre, un dispositif AHRS fournissant une mesure yB d'un vecteur accélération de l'aéronef dans le repère fuselage (XB,YB,ZB) ainsi que des estimations cp,0 d'angles d'assiettes et d'une 25 estimation directionnelle iiam du cap de l'aéronef, et un premier estimateur relié au récepteur GNSS et au dispositif AHRS. Le dispositif selon l'invention est remarquable en ce que ledit premier estimateur est linéaire et configuré pour élaborer une 30 estimation zlip de l'erreur non bornée affectant l'estimation 3058229 7 directionnelle tpD/R du cap, déterminée par le dispositif AHRS, en combinant la mesure eGNss du vecteur vitesse sol avec les estimations cp,6 des angles d'assiettes, avec ladite estimation directionnelle A du cap, et avec la mesure e du vecteur 5 accélération, indépendamment de toute mesure magnétique. Les données d'entrée dudit premier estimateur sont donc fournies d'une part par le dispositif AHRS et d'autre part par le récepteur GNSS respectivement dans le repère fuselage (XB,YB,ZB) et le repère géographique (XN,YN,Z"). En particulier, l'estimation 10 directionnelle OMR du cap n'est pas issue d'une mesure magnétique. Cette estimation directionnelle tpDiR du cap est par exemple calculée et fournie directement par le dispositif AHRS. Cette estimation directionnelle ii)D/R du cap peut également être calculée 15 par un autre calculateur, présent dans l'aéronef, à partir notamment des mesures fournies par des gyromètres du dispositif AHRS, et en particulier des estimations cp,0 d'angles d'assiettes. Cette estimation directionnelle A 1-D1R du cap est ainsi déterminée par l'intégration de la vitesse angulaire estimée 4i de l'aéronef. 20 Le repère géographique (XN,YN,ZN) est par exemple formé à partir des directions des points cardinaux, de préférence par les directions du Nord et de l'Est, ainsi que par une direction sensiblement verticale. Le plan sensiblement horizontal (XN,Y") appartenant à ce repère géographique (XN,YN,ZN) est ainsi 25 sensiblement perpendiculaire à la direction de la gravité terrestre et a alors pour axes XN,Y", respectivement la direction du Nord et la direction de l'Est. Le repère fuselage (XB,YB,ZB), de l'aéronef est quant à lui lié rigidement à la structure de l'aéronef. Il est par exemple formé par 30 des directions particulières de l'aéronef, par exemple ses 3058229 8 directions longitudinale, transversale et normale, correspondant respectivement aux axes de roulis, de tangage et de lacet. Les angles d'assiettes de l'aéronef sont, pour des valeurs relativement faibles de ces angles d'assiettes, les deux angles 5 entre un plan horizontal, à savoir perpendiculaire à la direction de la gravité terrestre, et respectivement la direction longitudinale et la direction transversale de l'aéronef. L'estimation directionnelle OMR du cap est l'angle entre une projection orthogonale de la direction longitudinale de l'aéronef dans le plan horizontal et une 10 direction quelconque, mais sensiblement fixe, c'est-à-dire qui est lentement variable au cours du temps, du plan horizontal (XN,Y"). L'objectif du dispositif d'estimation d'une vitesse sol et d'un cap d'un aéronef selon l'invention est de déterminer, à partir des informations fournies par le dispositif AHRS, une estimation fe du 15 vecteur vitesse sol de l'aéronef, puis de comparer cette estimation avec la mesure 17GNss fournie par le récepteur GNSS de ce même vecteur vitesse sol, afin d'élaborer une estimation aip de l'erreur affectant l'estimation directionnelle tpD/R du cap, et ensuite d'en déduire des corrections, appliquées aux entrées des estimateurs 20 de l'erreur de cap géographique et de la vitesse sol, pour que l'estimation "Iri reste alignée sur le long terme sur la mesure VGNSS. Pour que ladite comparaison soit possible, l'estimation eN du vecteur vitesse sol doit être exprimée dans le même repère que la mesure f3GNss du vecteur vitesse sol réalisée par le récepteur GNSS. 25 Dans ce but, la mesure ÿB du vecteur accélération de l'aéronef réalisée par le dispositif AHRS doit tout d'abord être projetée dans un repère horizontal local (XH,Y") en utilisant les estimations ço,0 des angles d'assiettes, issues également du dispositif AHRS, afin d'élaborer une estimation e Hor de la composante horizontale du 30 vecteur accélération. 3058229 9 Ensuite, cette estimation e Hor de la composante horizontale de l'accélération doit être transférée vers l'estimation du plan horizontal (XN,Y"). Ce transfert entre le repère horizontal local (XH,Y") et l'estimation du plan horizontal (XN,Y") se décompose en 5 deux étapes : un premier transfert par l'estimation directionnelle iiiD/R du cap, issue du dispositif AHRS, puis un second transfert par l'estimation courante de l'erreur JO. Le vecteur accélération ainsi obtenu est basé sur l'estimation de l'erreur Aip. Il s'agit donc également d'une estimation plutôt que d'une mesure. 10 Ladite estimation du vecteur accélération dans le plan horizontal (XN,Y") est alors intégrée pour obtenir une estimation Ir du vecteur vitesse sol, exprimée dans le plan horizontal (XN,Y") également. L'estimation Ir du vecteur vitesse sol ainsi obtenu est alors 15 retranchée à la mesure VGNSS du vecteur vitesse sol réalisée par le récepteur GNSS pour déterminer des écarts de vitesse, eux-mêmes utilisés pour élaborer des corrections appliquées aux entrées de trois intégrateurs estimateurs, de l'erreur de cap d'une part, et des deux composantes horizontales la vitesse sol de l'aéronef 20 d'autre part. Tel que décrit ci-dessus, ce système constitue un estimateur à trois états, ces trois états étant les estimations 17N des deux composantes horizontales du vecteur vitesse sol, et l'estimation At') de l'erreur affectant l'estimée directionnelle OD/R du cap. La 25 principale difficulté de réalisation de cet estimateur réside dans le caractère fortement non linéaire de la propagation de l'erreur de cap. La résolution d'une telle formulation non linéaire peut être obtenue par l'utilisation d'une méthode de linéarisation locale, telle 30 qu'un filtre de Kalman étendu, désigné par l'acronyme « EKF » 3058229 10 signifiant en langue anglaise « Extended Kalman Filter », ou bien l'utilisation d'une méthode d'approximation d'ordre plus élevé de la non-linéarité, telle que par exemple l'« UKF » et le « CKF » signifiant respectivement en langue anglaise « Unscented Kalman 5 Filter » et « Cubature Kalman Filter ». Toutefois, chacune de ces méthodes ne constitue qu'une approximation de la réalité du processus, avec divers degrés de précision. Mais aucune de ces méthodes n'est capable de modéliser avec suffisamment de précision une non-linéarité telle 10 que celles présentées par les sinus et cosinus d'un angle non borné, par exemple susceptible d'évoluer sur une révolution complète. Le dispositif d'estimation d'une vitesse sol et d'un cap d'un aéronef selon l'invention comporte un premier estimateur 15 caractérisé par le fait qu'il est de type linéaire. Le dispositif selon l'invention évite ainsi une formulation non linéaire et, de ce fait, l'utilisation d'une méthode de linéarisation locale ou bien une méthode d'approximation de la non-linéarité. Ce premier estimateur linéaire est configuré pour élaborer une estimation Aip de l'erreur 20 affectant l'estimation directionnelle du cap en combinant la mesure VGNSS du vecteur vitesse sol avec les estimations cp et 0 des angles d'assiettes, avec l'estimation directionnelle OD/R du cap, et avec la mesure r du vecteur accélération. Ledit premier estimateur est un estimateur linéaire 25 comprenant au moins quatre états qui sont les valeurs estimées vxN et vÿ des composantes horizontales du vecteur vitesse sol dans le plan horizontal du repère horizontal (XN,Y"), ainsi que les valeurs estimées CAO et SAO des valeurs du cosinus et du sinus de l'erreur affectant l'estimation directionnelle ipEuR du cap. 3058229 11 Ce premier estimateur constitue un filtre d'hybridation et comporte plusieurs blocs de calcul afin de permettre après plusieurs transformations de déterminer à partir des informations fournies par le dispositif AHRS des valeurs estimées ie et vÿ des 5 composantes horizontales du vecteur vitesse sol eN dans le repère horizontal (XN,YN), de les comparer avec la mesure i3GNss du vecteur vitesse sol réalisée par le récepteur GNSS et d'élaborer une estimation Ail) de l'erreur affectant l'estimation directionnelle IPD/R du cap issue du dispositif AHRS. Le dispositif selon l'invention 10 peut ensuite calculer une valeur estimée p du cap géographique et une estimation Ir de la composante horizontale du vecteur vitesse sol de l'aéronef. Le premier estimateur comporte notamment : un premier opérateur de projection du repère fuselage 15 (XB,YB,ZB) vers un repère horizontal local (X",Y"), le repère horizontal local (X",Y") étant formé d'une part par une projection X" de la direction XB du repère fuselage (XB,YB,ZB) dans un plan horizontal et d'autre part par une direction Y" perpendiculaire à la projection X" et située 20 également dans ce plan horizontal, un second opérateur de projection du repère horizontal local (X",Y") vers un repère pseudo-géographique horizontal (xN*,yN*), le repère pseudo-géographique horizontal (XN*,YN*) étant défini à partir du repère horizontal local (X",Y") et de 25 l'estimation directionnelle ipD/R du cap, les directions XN* et YN* du repère pseudo-géographique horizontal (XN*,YN*) formant respectivement un angle égal à l'estimation directionnelle 11) DIR du cap avec les directions X" et Y" du repère horizontal local (X",Y"), 30 un opérateur de transformation linéaire dudit repère pseudo- géographique horizontal (XN*,YN*) vers une estimation 3058229 12 (XN,Y") du repère géographique horizontal, l'angle entre ladite estimation du repère géographique horizontal et le repère pseudo-géographique horizontal (XN*,YN*) étant l'estimation courante titi) de l'erreur affectant l'estimation 5 directionnelle du cap, et une boucle de rétroaction dont les gains sont calculés par exemple selon les équations du filtre de Kalman. On rappelle qu'un estimateur linéaire est basé sur un modèle linéaire du processus, qui peut par exemple se formuler comme 10 suit en temps continu : -dX(t) = F (t). x(t) + wc(t) et z(t) = H (t). x(t) + wm(t). dt Dans un dispositif conforme à l'invention, le vecteur d'état x(t) comprend notamment les valeurs estimées SAO et C/1 des sinus et cosinus de l'erreur affectant l'estimation directionnelle 1 h DIR 15 du cap, ainsi que les deux valeurs estimées le et vÿ des Y composantes horizontales du vecteur vitesse sol dans le repère géographique (XN,YN,ZN) tel que : x(t) = Dans un dispositif conforme à l'invention, le vecteur 20 d'estimation de la mesure comprend au moins les deux valeurs estimées v",v,v; des composantes horizontales du vecteur vitesse sol dans le repère géographique (XN,YN,Z"), tel que : 3058229 13 Dans un dispositif conforme à l'invention, la matrice rapportant la dérivée du vecteur d'état x(t) au vecteur d'état x(t) comprend au moins la sous-matrice suivante où T est une constante de temps égale par exemple à 600 secondes (600s) : / 1 0 0 0 5 F (t) = 0 1 0 0 Y\1* T 0 0 yyN* YxN* 0 0 Dans un dispositif conforme à l'invention, la matrice de mesure, également dite « d'observation », qui rapporte le vecteur d'estimation z(t) de la mesure au vecteur d'état x(t), comprend au moins la sous-matrice suivante : 0 0 1 0 ... 10 H (t) = (0 0 0 1 Le modèle linéaire d'un processus intervenant dans la formulation d'un estimateur comprend en outre deux vecteurs de bruit, se rajoutant respectivement à la commande (wc(t)) et à la mesure (wm(t)). 15 Par ailleurs, le dispositif d'estimation d'une vitesse sol et d'un cap d'un aéronef selon l'invention peut comporter un calcul trigonométrique et un opérateur de différence. Ledit calcul trigonométrique permet de déterminer une estimation dli de l'angle d'erreur affectant l'estimation directionnelle ipwR du cap à partir des 20 valeurs estimées CLIO et SAO des valeurs de ses cosinus et sinus. Ce calcul trigonométrique utilise par exemple la fonction trigonométrique à deux arguments « atan2 », qui est la fonction réciproque de la fonction trigonométrique tangente. Elle permet de retrouver l'angle dans son domaine complet [-n-... ir[ quand elle est 3058229 14 appliquée aux deux valeurs estimées SAip et cAip afin de déterminer une estimation Aip de l'erreur affectant l'estimation directionnelle IPD/R du cap. L'opérateur de différence permet ensuite de retrancher ladite 5 estimation Ali) à l'estimation directionnel A DIR du cap afin de générer une valeur estimée i/i du cap géographique. Cette valeur estimée tp du cap géographique est ainsi corrigée de l'erreur affectant l'estimation directionnelle ii)D/R du cap fournie par le dispositif de type AHRS. 10 Ainsi, un dispositif conforme à l'invention permet, sans faire appel à des mesures magnétiques, de combiner des mesures inertielles fournies par un dispositif AHRS, exprimées en repère fuselage, avec des mesures de vitesse fournies par un récepteur GNSS, exprimées en repère géographique. En outre, l'estimation 15 de cap fournie par un dispositif conforme à l'invention permet, également sans faire appel à des mesures magnétiques, d'exprimer le vecteur vitesse sol de façon robuste et intègre dans le repère horizontal local, ce qui est requis par les lois de pilotage. Selon une variante de l'invention, le dispositif d'estimation 20 d'une vitesse sol et d'un cap d'un aéronef peut comporter un second estimateur fonctionnant selon une approximation connue de l'homme du métier et dite « des petits angles ». Le premier estimateur fonctionne alors pendant une phase initiale de convergence et est ensuite remplacé, lorsqu'une convergence sur 25 l'estimation di de l'erreur est atteinte, par le second estimateur pour poursuivre l'estimation dli de l'erreur et, par suite, améliorer la précision des valeurs estimées de la vitesse sol de l'aéronef et du cap géographique. Pour cette variante, le dispositif d'estimation d'une vitesse sol et d'un cap d'un aéronef comporte un 3058229 15 commutateur afin que l'estimation dip de l'erreur soit fournie par le premier estimateur ou bien le second estimateur. Le second estimateur remplace alors le premier estimateur en fonction de conditions de fonctionnement du dispositif d'estimation 5 d'une vitesse sol et d'un cap d'un aéronef selon l'invention et en particulier d'une ou plusieurs valeurs internes du premier estimateur. Par exemple, le second estimateur remplace le premier estimateur à partir de l'instant où la covariance associée à 10 l'estimation Ai) de l'erreur devient inférieure à un premier seuil prédéterminé. Avantageusement, le second estimateur est ainsi utilisé à partir de l'instant où on dispose d'une estimation JO de l'erreur suffisamment précise. Le premier estimateur réalise dans un 15 premier temps une première estimation di) de l'erreur en estimant ses sinus et cosinus, de manière à contourner la difficulté de la non-linéarité du modèle, puis le second estimateur peut raffiner et entretenir, dans une seconde phase, l'estimation JO de l'erreur. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le second 20 estimateur remplace le premier estimateur à partir de l'instant où le module du vecteur formé par les valeurs estimées SAO, CAO des sinus et cosinus de l'erreur angulaire devient proche de l'unité, à une marge près, tel que : - (S,C1p)2 + (CA/p)2 I N dans le repère géographique (XN,YN,Z"). L'estimateur linéaire 17 comporte un opérateur de gain matriciel K de dimensions (4x2), repéré 35 sur la figure 2, qui 25 propage les composantes d'un vecteur d'écart de vitesse sur chacune des entrées des intégrateurs 21, 22, 23 et 24, tel que : 3058229 25 / CorCRate = /kcx kcy ksy kxy kyy , CorSRate ksx CorVxRate kxx \kyx \CorVyRatel avec ikcx kcy\ = K. ksx ksy kxx kxy Vcy, kyy i Les éléments de la matrice K sont par exemple les « gains de Kalman » calculés à partir de l'équation différentielle de Riccati. 5 Dans cet estimateur linéaire 17, le vecteur d'état x(t) comprend quatre états, qui sont les valeurs estimées vxN,vyN des composantes horizontales du vecteur vitesse sol de l'aéronef 20 dans le plan horizontal du repère géographique (XN,YN,ZN) ainsi que les valeurs estimées CAO et SAO du cosinus et du sinus d'une 10 estimation di, de l'erreur affectant l'estimation directionnelle / h 1- DIR du cap. Les quatre états de l'estimateur linéaire 17 convergent dès que l'aéronef 20 connaît une phase d'accélération. Notamment, les états CAiji et SAO portés par les intégrateurs 21 et 22 constituent 15 alors des estimations précises des sinus et cosinus de l'erreur angulaire At') affectant l'estimation directionnelle tppiR du cap élaborée par le dispositif AHRS 12. Le calcul de la matrice de gain K est par exemple basé sur les équations connues du filtre de Kalman, lui-même basé sur le 20 modèle linéaire du processus précédemment décrit. Enfin, le premier estimateur 13 comporte un bloc de calcul trigonométrique « ATAN2 » 18 et un opérateur de différence 36. Le bloc de calcul trigonométrique « ATAN2 » 18 permet de déterminer 3058229 26 une estimation JO de l'erreur affectant l'estimation directionnelle OMR du cap à partir des valeurs estimées CAO et SAO du cosinus et du sinus de cette estimation 41p en appliquant la fonction trigonométrique à deux arguments « atan2 » aux deux valeurs 5 estimées SAip et CAO. L'opérateur de différence 36 permet ensuite de retrancher cette estimation JO à l'estimation directionnelle 1/JDIR du cap élaborée par le dispositif AHRS 12 afin de générer une valeur estimée p du cap géographique, corrigée des imprécisions de la mesure gyroscopique du cap et qui, de plus, n'est pas 10 affectée par les éventuelles perturbations magnétiques de l'environnement de l'aéronef 20. Cette valeur estimée du cap géographique de l'aéronef 20 constitue une sortie 53 du dispositif 1. De plus, le dispositif 1 comporte deux autres sorties 51, 52 15 constituées des valeurs estimées 1.4v,v; des composantes horizontales du vecteur vitesse sol qui prennent en compte l'estimation thp de l'erreur. Par ailleurs, selon la variante représentée sur la figure 3, le dispositif 1 comporte un second estimateur 14 fonctionnant selon 20 une approximation dite « des petits angles » ainsi qu'un commutateur 5. Ce commutateur 5 est agencé entre le premier estimateur 13 et le second estimateur 14. De la sorte, les sorties 51, 52, 53 du dispositif 1 sont constituées par les sorties du commutateur 5. Ce commutateur 5 permet ensuite de basculer 25 entre le premier estimateur 13 et le second estimateur 14. Le premier et le second estimateur 13,14 ainsi que le commutateur 5 peuvent faire partie intégrante d'un calculateur présent dans l'aéronef 20. Le premier estimateur 13 fonctionne pendant une phase 30 initiale de convergence et est ensuite remplacé par le second 3058229 27 estimateur 14, lorsqu'une convergence sur l'estimation JO de l'erreur affectant l'estimation directionnelle du zlip cap est atteinte. Ce second estimateur 14 n'a alors plus qu'à traiter un résiduel d'erreur angulaire de faible amplitude, et peut ainsi se baser sur 5 l'approximation dite « des petits angles » dans sa propre structure d'estimation de l'erreur angulaire résiduelle. La diminution du nombre d'états (un seul estimateur, estimant directement JO, plutôt que deux, estimant les sinus et cosinus de l'angle d'erreur) améliore la précision de l'estimation Atp et, par suite, celle des 10 valeurs estimés le,v; et p de la vitesse sol de l'aéronef 20 et du cap géographique. Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien 15 qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS1. Dispositif (1) d'estimation d'une vitesse par rapport au sol et d'un cap d'un aéronef (20), ledit aéronef (20) comportant trois axes formant un repère fuselage (XB,YB,ZB) rigidement lié à une structure dudit aéronef (20), ledit dispositif (1) comportant : - un récepteur GNSS (11) recevant des signaux de plusieurs satellites et configuré pour fournir une mesure 1,GNss d'un vecteur vitesse par rapport au sol dudit aéronef (20) dans un repère géographique (X" N,zN), ledit repère géographique (XN,YN,Z") comprenant un plan horizontal (XN,Y"), - un dispositif AHRS (12) fournissant une mesure r d'un vecteur accélération dudit aéronef (20) dans ledit repère fuselage (XB,YB,ZB) ainsi que des estimations cp,6 des angles d'assiettes, et une estimation directionnelle /h 'DiR du cap dudit aéronef (20), et - un premier estimateur (13) relié audit récepteur GNSS (11) et audit dispositif AHRS (12), caractérisé en ce que ledit premier estimateur (13) est linéaire et configuré pour élaborer une estimation Atp de l'erreur non bornée affectant ladite estimation directionnelle ippiR dudit cap déterminée par ledit dispositif AHRS (12) en combinant ladite mesure 1)>GNss dudit vecteur vitesse par rapport au sol avec lesdites estimations 9,6 desdits angles d'assiettes, de ladite estimation directionnelle IPD/R dudit cap et de ladite mesure ÿB dudit vecteur accélération, 25 indépendamment de toute mesure magnétique. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier estimateur (13) est un estimateur linéaire comprenant au moins quatre états que sont des valeurs estimées vxN,ve des composantes horizontales dudit vecteur 3058229 29 vitesse par rapport au sol dudit aéronef (20) dans ledit repère géographique (XN,YN,Z"), ainsi que des valeurs estimées CAO et SAO du cosinus et du sinus de ladite estimation Alp de ladite erreur affectant ladite estimation directionnelle ODIR dudit cap. 5 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit premier estimateur (13) comporte un bloc de calcul trigonométrique (18) et un opérateur de différence (36), ledit bloc de calcul trigonométrique (18) permettant de déterminer ladite estimation dip de ladite erreur à partir desdites 10 valeurs estimées CJi et SAO du cosinus et du sinus et ledit opérateur de différence (36) permettant de retrancher ladite estimation de ladite erreur à ladite estimation directionnelle VOIR dudit cap déterminée par ledit dispositif AHRS (12) afin de générer une valeur estimée i du cap géographique dudit aéronef (20) qui 15 n'est pas affectée par les éventuelles perturbations magnétiques de l'environnement dudit aéronef (20). 4. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif (1) comporte deux sorties 20 (51,52) constituées desdites valeurs estimées v",v,vyv desdites composantes horizontales dudit vecteur vitesse par rapport au sol qui prennent en compte ladite estimation di de ladite erreur. 5. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit premier estimateur (13) applique les équations du filtre de Kalman basé sur un modèle linéaire du processus, en temps continu, tel que : d -dt X(0= F (t). x(t) + wc(t), et z(t) = H (t). x(t) + Wm(t), 3058229 avec 30 - x(t) = /CAO\ SAII) , un vecteur d'état comprenant au moins lesdits Vx \VY quatre états, à savoir lesdites valeurs estimées C,Aip et SLXi du cosinus et du sinus de ladite estimation L1 de ladite 5 erreur et lesdites valeurs estimées vx".1,-e desdites composantes horizontales dudit vecteur vitesse par rapport au sol dudit aéronef (20) dans ledit repère géographique (XN,YN,ZN), - wc(t), un vecteur de bruit de commande, 10 wm(t), un vecteur de bruit de mesure, VN - Z(t) = vÿ , un vecteur d'estimation de la mesure comprenant au moins lesdites deux valeurs estimées desdites composantes horizontales dudit vecteur vitesse par rapport au sol dudit aéronef (20) dans ledit repère géographique 15 (XN,YN,ZN), /- 0 0 T 0 0 - F (t) = une sous-matrice d'une matrice , YN* -Y E* 0 0 \Y E* YN* rapportant la dérivée dudit vecteur d'état x(t) audit vecteur d'état x(t), et 0 0 1 0 , une sous-matrice d'une matrice de H (t) = (0 0 0 1 20 mesure rapportant ledit vecteur d'estimation z(t) de la mesure audit vecteur d'état x(t). 3058229 31 6. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit dispositif (1) comporte un second estimateur (14) fonctionnant selon l'approximation « des petits 5 angles », ledit premier estimateur (13) fonctionnant pendant une phase initiale de convergence et étant ensuite remplacé par ledit second estimateur (14) pour poursuivre l'élaboration de ladite estimation zlip de ladite erreur affectant ladite estimation directionnelle OD/R dudit cap et, par suite, affiner des valeurs 10 estimées i.e,v; et tp des composantes horizontales d'un vecteur de ladite vitesse par rapport au sol et du cap géographique dudit aéronef (20). 7. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit second estimateur (14) remplace ledit 15 premier estimateur (13) à partir de l'instant où la covariance associée à ladite estimation Aip de ladite erreur devient inférieure à un premier seuil prédéterminé. 8. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit second estimateur (14) remplace ledit 20 premier estimateur (13) à partir de l'instant où le module du vecteur formé par lesdites valeurs estimées SAO, C/i des sinus et cosinus de ladite estimation JO de ladite erreur devient proche de l'unité, à une marge près, tel que : - (S AiP)2 + (Cliti))21 9. Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit second estimateur (14) remplace ledit premier estimateur (13) à partir de l'instant où la covariance 3058229 32 associée à ladite estimation Alp de ladite erreur devient inférieure à un premier seuil prédéterminé ou bien à partir de l'instant où le module du vecteur formé par lesdites valeurs estimées SAO, CAO des sinus et cosinus de ladite erreur de cap Atp devient proche de 5 l'unité, à une marge près, tel que : 11 - ,/(SàO)2+ (CA0)21 10. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit premier estimateur (13) comporte : 10 - un premier opérateur de projection (15) dudit repère fuselage (XB,YB,ZB) vers un repère horizontal local (X",Y"), ledit repère horizontal local (X",Y") étant formé d'une part par une projection X" dans un plan horizontal de ladite direction XB dudit repère fuselage (XB,YB,ZB) et d'autre part par une 15 direction Y" perpendiculaire dans ledit plan horizontal, - un second opérateur de horizontal local (X",Y") vers horizontal (XN*,YN*), ledit 20 horizontal (XN*,YN*) étant à ladite projection X" et située projection (16) dudit repère un repère pseudo-géographique repère pseudo-géographique défini à partir dudit repère horizontal local (X",Y") et de ladite estimation directionnelle IPD/R dudit cap, lesdites directions XN* et YN* dudit repère pseudo-géographique horizontal (XN*,YN*) formant respectivement un angle égal à ladite estimation 25 directionnelle tpD/R dudit cap avec lesdites directions X" et Y" dudit repère horizontal local (X",Y"), et - un opérateur de transformation linéaire (40) dudit repère pseudo-géographique horizontal (XN*,YN*) vers une estimation dudit plan horizontal (XN,YN), l'angle entre ladite estimation dudit plan horizontal (XN,YN) et ledit repère 3058229 33 pseudo-géographique horizontal (XN*,YN*) étant ladite estimation Alp de ladite erreur affectant ladite estimation directionnelle ih DIR dudit cap, et une boucle de rétroaction dont les gains sont calculés selon 5 les équations du filtre de Kalman. 11. Procédé d'estimation d'une vitesse par rapport au sol et d'un cap d'un aéronef (20), caractérisé en ce qu'il comporte : une première étape de fourniture (101) d'une mesure liGNss 10 d'un vecteur vitesse par rapport au sol dudit aéronef (20) dans un repère géographique (XN,YN,Z"), grâce à la réception de signaux de plusieurs satellites, ledit repère géographique (XN,YN,ZN) comprenant un plan horizontal (XN,Y"), 15 une deuxième étape de fourniture (102) d'une mesure ÿB d'un vecteur accélération dudit aéronef (20) dans un repère fuselage (XB,YB,ZB) lié rigidement audit aéronef (20) ainsi que des estimations cp,0 d'angles d'assiettes et d'une estimation directionnelle lh DIR du cap dudit aéronef (20), et 20 un troisième étape d'élaboration (103) d'une estimation JO de l'erreur non bornée affectant ladite estimation directionnelle OD/R dudit cap réalisée de façon linéaire en combinant ladite mesure 17GNss dudit vecteur vitesse par rapport au sol avec lesdites estimations cp,6 desdits angles 25 d'assiettes, avec ladite estimation directionnelle OMR dudit cap, et avec ladite mesure ÿB dudit vecteur accélération. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite troisième étape d'élaboration (103) comporte les sous-étapes suivantes : 3058229 34 une première sous-étape de projection (111) de ladite mesure ÿB dudit vecteur accélération dans un repère horizontal local (X",Y") en utilisant lesdites estimations go,0 desdits angles d'assiettes afin d'obtenir une estimation pH 5 d'une composante horizontale dudit vecteur accélération, ledit repère horizontal local (X",Y") étant formé d'une part par une projection X" de ladite direction XB dudit repère fuselage (XB,YB,ZB) dans un plan horizontal et d'autre part par une direction Y" perpendiculaire à ladite projection X" et 10 située dans ledit plan horizontal, une deuxième sous-étape de projection (112) de ladite estimation r de ladite composante horizontale dudit vecteur accélération dans un repère pseudo-géographique horizontal (XN*,YN*) afin d'obtenir une estimation pseudo-géographique 15 ÿN* d'une composante horizontale dudit vecteur accélération, ledit repère pseudo-géographique horizontal (XN*,YN*) étant défini à partir dudit repère horizontal local (X",Y") et de ladite estimation directionnelle ipp/R dudit cap, les directions XN* et YN* dudit repère pseudo-géographique horizontal 20 (XN*,YN*) formant respectivement un angle égal à ladite estimation directionnelle ippiR dudit cap avec les directions X" et Y" dudit repère horizontal local (X",Y"), une troisième sous-étape de transformation linéaire (113) de ladite estimation pseudo-géographique el* de ladite 25 composante horizontale dans ledit repère pseudo- géographique dudit vecteur accélération en une estimation É'N d'une composante horizontale dans un repère géographique dudit vecteur accélération, ladite estimation pH étant corrigée avec ladite estimation Atp de ladite erreur 30 affectant ladite estimation directionnelle ipD/R dudit cap, via avec lesdites valeurs estimées Ciltp et SAO, 3058229 une quatrième sous-étape d'intégration (114) de ladite estimation ÿN de ladite composante horizontale dudit vecteur accélération en repère pseudo-géographique afin d'obtenir une estimation fe dudit vecteur vitesse par rapport au sol 5 dans ledit repère géographique horizontal (XN,Y") prenant en compte ladite estimation Aip de ladite erreur affectant l'estimation directionnelle tpD/R du cap, une cinquième sous-étape de comparaison (115) de ladite estimation Ir dudit vecteur vitesse par rapport au sol dans 10 ledit repère géographique horizontal (XN,YN)et de ladite mesure VGNSS dudit vecteur vitesse par rapport au sol, et une sixième sous-étape d'élaboration (116) de corrections agissant sur ladite estimation ip de ladite erreur et sur ladite estimation 17>N dudit vecteur vitesse par rapport au sol. 15 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ladite troisième étape d'élaboration (103) comporte une septième sous-étape de calcul (117) de ladite valeur estimée i du cap géographique. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 20 13, caractérisé en ce que ladite sixième sous-étape d'élaboration (116) appliquent un filtre de Kalman comportant au moins quatre états qui sont lesdites valeurs estimées le,v;,' des composantes horizontales dudit vecteur vitesse par rapport au sol dans ledit 25 repère géographique (XN,YN,Z"), ainsi que lesdites valeurs estimées CAO et SAO du cosinus et du sinus de ladite estimation Atp de ladite erreur affectant ladite estimation directionnelle tpD/R dudit cap. 3058229 36 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que lesdites troisième, quatrième et cinquième sous-étapes appliquent pendant certaines phases une 5 approximation dite « des petits angles ». 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé en ce que lesdites troisième, quatrième et cinquième sous-étapes appliquent une approximation dite « des petits 10 angles » à partir de l'instant où la covariance associée à ladite estimation Atp de ladite erreur devient inférieure à un premier seuil prédéterminé ou bien le module du vecteur formé par lesdites valeurs estimées SAO, CAO des sinus et cosinus de ladite estimation Aip de ladite erreur devient proche de l'unité, à une 15 marge près, tel que : Il - - \ I (SAII))2 + (C A-0)21