Brevet FR3081580A1 — publié le 20191129

I Procédé et dispositif électronique de gestion de l'affichage d'un profil de vol d'un aéronef, programme d'ordinateur et système électronique d'affichage associés La présente invention concerne un procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol d'un aéronef, le procédé étant mis en oeuvre par un dispositif électronique de gestion de l'affichage. L'affichage d'un profil de vol de l'aéronef sur un écran d'affichage est généralement, comme représenté en figure 1, séparé en 2 zones distinctes, à savoir une première zone pour l'affichage d'un profil horizontal de vol 16', également appelée affichage de navigation et notée ND (de l'anglais Navigation Display), et une deuxième zone pour l'affichage d'un profil vertical de vol 14', également appelée affichage vertical et notée VD (de l'anglais Vertical Display). Le profil horizontal de vol est une projection du profil de vol dans un plan horizontal et est aussi appelé trajectoire latérale, et le profil vertical de vol est une projection du profil de vol dans un plan vertical, perpendiculaire au plan horizontal et est aussi appelé trajectoire verticale. L'axe horizontal du profil vertical est défini en suivant les segments du plan de vol (rectilignes et curvilignes) définis par des points de cheminement (de l'anglais waypoints). Ces points sont définis par des coordonnées géographiques. Ils sont utilisés, notamment par les outils de constructions de trajectoire comme le FMS (en anglais « Flight Management « System ») ou par les pilotes, pour définir les trajectoires depuis un point de départ jusqu'à un point de destination. Ils peuvent être matérialisés par des relèvements sur des amers particuliers, des balises radio, des relevés de position GPS, ils peuvent désigner des points au niveau desquels doivent avoir lieu, au cours de la trajectoire, des changements de cap ou autres contraintes à respecter (par exemple, nécessité de passer au-dessus d'un point de cheminement etc.). Les points de cheminement et leur fonction sont connus en soi. Le VD tel qu'affiché en mode plan de vol comporte ainsi généralement l'altitude de l'aéronef et sa position relative à la destination (le symbole 22' considéré en figure 1 représente un hélicoptère), le vecteur vitesse vertical décrivant la tendance à venir de l'aéronef, l'altitude des éléments du plan de vol par rapport à l'aéronef et la distance pour les atteindre depuis la position courante de l'aéronef. Il peut en outre comprendre les informations verticales du Pilote Automatique (exemple altitude sélectionnée), le terrain présent sous l'avion et dans l'axe horizontal du VD, la météo, le trafic (globalement toute information se trouvant dans l'axe horizontal du VD et ayant une altitude : secteurs aérien, altitudes de sécurité...). 2 Dans certains cas, lors de l'utilisation d'un dispositif de gestion de l'affichage d'un profil de vol d'un aéronef, un utilisateur, tel qu'un pilote de l'aéronef, a la possibilité de réaliser l'affichage du profil de vol en mode de suivi (de l'anglais track), connu par ailleurs. En mode suivi ou en mode plan de vol, l'axe vertical de référence est défini suivant 5 l'axe des altitudes en référence barométrique standard ou en référence baro-corrigée, correspondant au code aéronautique QNH. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical d'un aéronef pour lequel une trajectoire a été prédéfinie par un plan de vol comprenant un ensemble de point(s) de cheminement, le procédé étant mis 10 en oeuvre par un dispositif électronique de gestion et comprenant l'étape suivante : - afficher un profil de vol vertical de l'aéronef comprenant un premier axe de référence en ordonnée représentant l'altitude et un second axe de référence en abscisse représentant une distance et représentant, par rapport à ces axes, la position de l'aéronef, et au moins le prochain point de cheminement suivant la trajectoire prédéfinie par un plan 15 de vol de l'aéronef. Lorsqu'un aéronef n'est plus guidé conformément à la trajectoire latérale définie par le plan de vol et/ou s'en éloigne, et même si l'aéronef suit la trajectoire latérale, continuer à représenter l'aéronef sur la VD en mode plan de vol comme s'il était nominalement sur la trajectoire latérale comporte un risque d'interprétation de la situation 20 courante. Deux solutions pour faire face à ce problème sont utilisées actuellement. La solution la plus simple est de ne plus afficher le VD, en supprimant les informations affichées, ce qui évidemment fait perdre tout intérêt au VD. La solution la plus répandue consiste à faire passer automatiquement le VD en 25 mode suivi, en mettant en oeuvre des algorithmes complexes pour déterminer au plus juste le passage au mode suivi et le retour au mode plan de vol. Mais cette solution a pour effet de faire perdre les références verticales du plan de vol sur l'affichage VD. Le pilote ne voit plus directement l'altitude du point de cheminement qu'il aura à atteindre s'il doit rejoindre le plan de vol. Cette solution a également pour inconvénient de nécessiter 30 un affichage VD en mode suivi, ce qui nécessite des ressources de développement et de calcul pour un apport opérationnel limité. En outre, ces solutions ont toutes deux pour effet d'entraîner une transition automatique brutale du VD entre deux présentations totalement différentes, dont le risque est d'attirer l'ceil du pilote, de le distraire de sa tâche courante et de nuire à l'efficacité du 35 pilotage. 3 A cet effet, suivant un premier aspect, l'invention propose un procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical du type précité caractérisé en ce que : - la trajectoire latérale prédéfinie étant la trajectoire prédéfinie projetée dans un plan perpendiculaire au premier axe, déterminer un écart entre la position courante de 5 l'aéronef projetée dans ledit plan perpendiculaire au premier axe et la trajectoire latérale prédéfinie ; - en fonction d'au moins l'écart déterminé, sélectionner un mode parmi un ensemble de modes d'affichage dudit profil de vol vertical comprenant au moins un premier mode et un deuxième mode ; et : 10 quand le premier mode a été sélectionné, calculer une première valeur égale à la distance entre la projection orthogonale de la position courante de l'aéronef sur la trajectoire latérale prédéfinie et la projection orthogonale du prochain point de cheminement de l'aéronef sur la trajectoire latérale prédéfinie, et afficher, dans le profil de vol vertical, le prochain point de cheminement à une 15 distance de l'aéronef selon le second axe de référence égale à ladite première valeur calculée ; quand le deuxième mode a été sélectionné, calculer une deuxième valeur égale à la distance entre la position courante de l'aéronef considérée dans le plan de la trajectoire latérale et la projection orthogonale du prochain point de 20 cheminement de l'aéronef sur la trajectoire latérale prédéfinie, et afficher, dans le profil de vol vertical, le prochain point de cheminement à une distance de l'aéronef selon le second axe de référence égale à ladite deuxième valeur calculée. L'invention permet ainsi, même en cas de non-conformité de la route de l'aéronef 25 à la trajectoire suivant le plan de vol, d'afficher en permanence le VD comportant au moins le prochain point de cheminement du plan de vol, tout en prenant en compte la dérive par rapport à ce dernier, ce qui permet d'anticiper une future rejointe du plan de vol par le pilote. L'invention permet de visualiser sur le VD le début de l'éloignement de la position 30 courante de l'avion vis-à-vis de la trajectoire latérale. La transition est douce entre le premier et le deuxième modes d'affichage selon l'invention. Dans des modes de réalisation, le procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical suivant l'invention comporte en outre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : 4 le premier mode est sélectionné lorsque l'écart déterminé est inférieur à un premier seuil d'écart et le deuxième mode est sélectionné lorsque l'écart déterminé est supérieur audit premier seuil d'écart ; le premier seuil d'écart est défini comme un ratio d'une précision de 5 positionnement requise sur la portion courante de la trajectoire selon le plan de vol, le procédé comprend les étapes suivantes : - comparer l'écart déterminé à un deuxième seuil d'écart inférieur au premier seuil d'écart, et 10 - si l'écart déterminé est supérieur au deuxième seuil d'écart, afficher sur le profil de vol vertical une indication signalant un éloignement de l'aéronef par rapport à la trajectoire prédéfinie ; la distance correspondant à ladite première valeur et/ou ladite deuxième valeur et/ou audit écart est calculée en tant que distance orthodromique ; 15 la sélection dudit mode est en outre fonction d'une information reçue indiquant si le vol de l'aéronef est actuellement automatiquement asservi ou non à ladite trajectoire prédéfinie. Suivant un deuxième aspect, la présente invention propose un programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un 20 ordinateur, mettent en oeuvre un procédé tel que défini ci-dessus. Suivant un troisième aspect, la présente invention propose un dispositif électronique de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical d'un aéronef pour lequel une trajectoire a été prédéfinie par un plan de vol comprenant un ensemble de point(s) de cheminement, ledit dispositif électronique étant adapté pour 25 - définir l'affichage d'un profil de vol vertical de l'aéronef comprenant un premier axe de référence en ordonnée représentant l'altitude et un second axe de référence en abscisse représentant une distance et indiquant, par rapport à ces axes, la position de l'aéronef, et au moins le prochain point de cheminement suivant la trajectoire prédéfinie ; ledit dispositif étant caractérisé en ce que : 30 - le dispositif est adapté pour, la trajectoire latérale prédéfinie étant la trajectoire prédéfinie projetée dans un plan perpendiculaire au premier axe, déterminer un écart entre la position courante de l'aéronef projetée dans ledit plan perpendiculaire au premier axe et la trajectoire latérale prédéfinie ; - le dispositif est adapté pour, en fonction d'au moins l'écart déterminé, 35 sélectionner un mode parmi un ensemble de modes d'affichage dudit profil de vol vertical comprenant au moins un premier mode et un deuxième mode ; et : 5 pour, quand le premier mode a été sélectionné, calculer une première valeur égale à la distance entre la projection orthogonale de la position courante de l'aéronef sur la trajectoire latérale prédéfinie et la projection orthogonale du prochain point de cheminement de l'aéronef sur la trajectoire latérale 5 prédéfinie, et pour commander l'affichage, dans le profil de vol vertical, du prochain point de cheminement à une distance de l'aéronef selon le second axe de référence égale à ladite première valeur calculée ; pour, quand le deuxième mode a été sélectionné, calculer une deuxième valeur égale à la distance entre la position courante de l'aéronef considérée 10 dans le plan de la trajectoire latérale et la projection orthogonale du prochain point de cheminement de l'aéronef sur la trajectoire latérale prédéfinie, et pour commander l'affichage, dans le profil de vol vertical, le prochain point de cheminement à une distance de l'aéronef selon le second axe de référence égale à ladite deuxième valeur calculée. 15 Suivant un quatrième aspect, la présente invention propose un système électronique d'affichage d'un profil de vol d'un aéronef, le système comprenant : - un écran d'affichage ; et - un dispositif électronique de gestion configuré pour commander l'affichage du profil de vol sur l'écran d'affichage, 20 caractérisé en ce que le dispositif électronique de gestion est un dispositif suivant le troisième aspect de l'invention. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : 25 la figure 1 est une vue illustrant un profil de vol, en mode plan de vol, tel qu'affiché sur l'écran d'un système d'affichage, dans l'art antérieur, séparé en deux zones distinctes avec une première zone pour l'affichage d'un profil horizontal de vol ND' et une deuxième zone pour l'affichage d'un profil vertical de vol VD' ; 30 la figure 2 est une vue du profil vertical de vol, affichée sur l'affichage vertical VD' de l'art antérieur de la figure 1, lorsque le mode d'affichage est un mode de suivi ; la figure 3 est une vue schématique d'un système électronique d'affichage selon l'invention, configuré pour afficher un profil de vol d'un aéronef ; 35 la figure 4 est un organigramme d'étapes mises en oeuvre dans un mode de réalisation de l'invention ; 6 la figure 5 est une vue schématique d'un profil horizontal de vol en mode plan de vol, illustrant les différents calculs de distance dans un mode de réalisation de l'invention ; la figure 6 est une vue schématique du profil vertical de vol en mode plan de 5 vol, illustrant un mode d'affichage A1 selon l'invention ; la figure 7 est une vue schématique de profil horizontal de vol en mode plan de vol selon l'invention, illustrant les différents calculs de distance dans un mode de réalisation de l'invention ; la figure 8 est une vue schématique du profil vertical de vol en mode plan de 10 vol, illustrant un mode d'affichage A2 selon l'invention ; la figure 9 est une vue schématique du profil vertical de vol en mode plan de vol, illustrant un mode d'affichage B1 selon l'invention ; la figure 10 est une vue schématique du profil vertical de vol en mode plan de vol, illustrant un mode d'affichage B2 selon l'invention. 15 Sur la figure 3, un système électronique d'affichage 10 est configuré pour afficher au moins un profil de vol d'un aéronef 12, à savoir un profil vertical de vol 14 et/ un profil horizontal de vol. Le système électronique d'affichage 10 comprend un écran d'affichage 18 et un dispositif électronique de gestion 20 configuré pour gérer l'affichage d'au moins un profil 20 de vol sur l'écran d'affichage 18, le dispositif de gestion 20 étant relié à l'écran d'affichage 18. L'invention concerne ainsi le domaine des interfaces homme-machine, également appelées IHM ou MMI (de l'anglais Man-Machine Interface) pour le pilotage d'un aéronef, par exemple destinées à être implantées dans un cockpit d'aéronef. L'aéronef 12 est par exemple un avion, comme représenté sur les figures 5 à 10 25 où un symbole 22 de représentation de l'aéronef 12 affiché sur les profils verticaux 14 de vol est en forme d'un avion. En variante, l'aéronef 12 est un hélicoptère ou un drone piloté à distance par un pilote, etc. Le profil de vol de l'aéronef 12 est connu en soi, et correspond à une estimation de la trajectoire que va suivre l'aéronef 12 durant la suite de son vol telle que prédéfinie par 30 le plan de vol, sur la base notamment de coordonnées géographiques de points de cheminement (référencés ici P1, P2, P3 etc.) tout au long de la trajectoire, par exemple sous la forme, longitude, latitude, altitude. Le profil vertical de vol 14 est connu en soi, et est une projection du profil de vol de l'aéronef dans un plan vertical contenant un axe vertical de référence et un axe horizontal 35 de référence. L'axe vertical de référence est défini suivant l'axe des altitudes en référence 7 barométrique standard ou en référence baro-corrigée, correspondant au code aéronautique QNH. Il est nommé Z dans les figures 5-10. Le profil horizontal 16 est également connu en soi, et est une projection du profil de vol de l'aéronef 12 dans un plan horizontal, perpendiculaire au plan vertical. 5 Lorsque le mode d'affichage sélectionné est le mode plan de vol, l'axe horizontal de référence est défini en suivant les segments du plan de vol, rectilignes et curvilignes ; dans le cas présent, la direction de l'axe horizontal est définie suivant la projection au sol du segment (rectiligne/curviligne) couramment parcouru du plan de vol. Le dispositif électronique de gestion 20 comprend un module de calcul 24 configuré pour déterminer 10 les données de définition du profil vertical à afficher dans sur l'écran d'affichage 18. Il est configuré notamment pour définir, de manière connue, les axes horizontal X et vertical Z du profil vertical, notamment l'échelle utilisée pour chacun des axes X, Z, pour obtenir les coordonnées géographiques courantes de l'aéronef 12 (par exemple fournies par un GPS/altimètre embarqué) et les coordonnées géographiques du prochain point de 15 cheminement (voire des N prochains points de cheminement, avec N>1) figurant dans le plan de vol. Le module de calcul 24 est en outre adapté pour déterminer un écart A entre la position courante de l'aéronef 12 et la trajectoire latérale prédéfinie projetées toutes deux dans un plan perpendiculaire à l'axe Z, pour sélectionner, en fonction de l'écart déterminé, un mode d'affichage du profil vertical parmi au moins deux modes A et B, 20 chacun de ces modes étant associé à un mode de calcul respectif de la distance séparant, dans le profil vertical, le symbole 22 représentant l'aéronef 12 du prochain point de cheminement selon l'axe X. L'écart A entre la position courante de l'aéronef 12 et la trajectoire latérale prédéfinie est déterminé par le module de calcul 24 en calculant la distance entre 25 l'aéronef 12 et la trajectoire latérale. La distance calculée est par exemple la distance orthodromique (projection sur une sphère ayant le rayon de la terre) entre l'aéronef et son point de projection orthogonale sur la trajectoire latérale ou encore, lorsque la distance est faible ( REVENDICATIONS1. Procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical (14) d'un aéronef (12) pour lequel une trajectoire a été prédéfinie par un plan de vol comprenant un ensemble de point(s) de cheminement (P2, P3), le procédé étant mis en oeuvre par un dispositif électronique de gestion (20) et comprenant les étapes suivantes : - afficher un profil de vol vertical (14) de l'aéronef comprenant un premier axe (Z) de référence en ordonnée représentant l'altitude et un second axe (X) de référence en abscisse représentant une distance et indiquant, par rapport à ces axes, la position de l'aéronef, et au moins le prochain point de cheminement (P1) suivant la trajectoire prédéfinie ; caractérisé en ce que le procédé comprend en outre les étapes suivantes : - la trajectoire latérale prédéfinie étant la trajectoire prédéfinie projetée dans un plan perpendiculaire au premier axe, déterminer un écart (A) entre la position courante de l'aéronef projetée dans ledit plan perpendiculaire au premier axe et la trajectoire latérale prédéfinie ; - en fonction d'au moins l'écart déterminé, sélectionner un mode parmi un ensemble de modes d'affichage dudit profil de vol vertical comprenant au moins un premier mode (MODE A) et un deuxième mode (MODE B) ; et : quand le premier mode a été sélectionné, calculer une première valeur égale à la distance (d) entre la projection orthogonale (M) de la position courante de l'aéronef (22) sur la trajectoire latérale prédéfinie et la projection orthogonale du prochain point (P2) de cheminement de l'aéronef sur la trajectoire latérale prédéfinie, et afficher, dans le profil de vol vertical, le prochain point de cheminement à une distance de l'aéronef selon le second axe de référence égale à ladite première valeur calculée (d) ; quand le deuxième mode a été sélectionné, calculer une deuxième valeur égale à la distance (D) entre la position courante de l'aéronef considérée dans le plan de la trajectoire latérale et la projection orthogonale du prochain point de cheminement (P2) de l'aéronef sur la trajectoire latérale prédéfinie, et afficher, dans le profil de vol vertical, le prochain point de cheminement à une distance de l'aéronef selon le second axe de référence égale à ladite deuxième valeur calculée (D). 2. Procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical (14) d'un aéronef (12) suivant la revendication 1, selon lequel le premier mode (MODE A) est sélectionné 16 lorsque l'écart déterminé (A) est inférieur à un premier seuil d'écart (MB) et le deuxième mode (MODE B) est sélectionné lorsque l'écart déterminé (A) est supérieur audit premier seuil d'écart (MB). 5 3. Procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical (14) d'un aéronef (12) suivant la revendication 1 ou 2, selon lequel le premier seuil d'écart (MB) est défini comme un ratio d'une précision de positionnement requise sur la portion courante de la trajectoire selon le plan de vol. 10 4. Procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical (14) d'un aéronef (12) suivant l'une des revendications précédentes, comprenant les étapes suivantes : - comparer l'écart déterminé (A) à un deuxième seuil d'écart (Al2) inférieur au premier seuil d'écart (MB), et - si l'écart déterminé (A) est supérieur au deuxième seuil d'écart (Al2), afficher sur le 15 profil de vol vertical une indication (26, 28) signalant un éloignement de l'aéronef par rapport à la trajectoire prédéfinie. 5. Procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical (14) d'un aéronef (12) suivant l'une des revendications précédentes, selon lequel la distance correspondant à 20 ladite première valeur et/ou ladite deuxième valeur et/ou audit écart (Li) est calculée en tant que distance orthodromique. 6. - Procédé de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical (14) d'un aéronef (12) suivant l'une des revendications précédentes, selon lequel la sélection dudit mode est en 25 outre fonction d'une information reçue indiquant si le vol de l'aéronef est actuellement automatiquement asservi ou non à ladite trajectoire prédéfinie. 7. Programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en oeuvre un procédé selon l'une quelconque des 30 revendications précédentes. 8. Dispositif électronique (20) de gestion de l'affichage d'un profil de vol vertical (14) d'un aéronef (12) pour lequel une trajectoire a été prédéfinie par un plan de vol comprenant un ensemble de point(s) de cheminement (P2, P3), ledit dispositif électronique étant adapté 35 pour 17 - définir l'affichage d'un profil de vol vertical (14) de l'aéronef comprenant un premier axe (Z) de référence en ordonnée représentant l'altitude et un second axe (X) de référence en abscisse représentant une distance et indiquant, par rapport à ces axes, la position de l'aéronef, et au moins le prochain point de cheminement (P1) suivant la 5 trajectoire prédéfinie ; ledit dispositif étant caractérisé en ce que : - le dispositif (20) est adapté pour, la trajectoire latérale prédéfinie étant la trajectoire prédéfinie projetée dans un plan perpendiculaire au premier axe, déterminer un écart (A) entre la position courante de l'aéronef projetée dans ledit plan 10 perpendiculaire au premier axe et la trajectoire latérale prédéfinie ; - le dispositif (20) est adapté pour, en fonction d'au moins l'écart déterminé, sélectionner un mode parmi un ensemble de modes d'affichage dudit profil de vol vertical comprenant au moins un premier mode (MODE A) et un deuxième mode (MODE B) ; et : pour, quand le premier mode a été sélectionné, calculer une première valeur 15 égale à la distance (d) entre la projection orthogonale (M) de la position courante de l'aéronef (22) sur la trajectoire latérale prédéfinie et la projection orthogonale du prochain point (P2) de cheminement de l'aéronef sur la trajectoire latérale prédéfinie, et pour commander l'affichage, dans le profil de vol vertical, du prochain point de cheminement à une distance de l'aéronef 20 selon le second axe de référence égale à ladite première valeur calculée (d) ; pour, quand le deuxième mode a été sélectionné, calculer une deuxième valeur égale à la distance (D) entre la position courante de l'aéronef considérée dans le plan de la trajectoire latérale et la projection orthogonale du prochain point de cheminement (P2) de l'aéronef sur la trajectoire latérale 25 prédéfinie, et pour commander l'affichage, dans le profil de vol vertical, le prochain point de cheminement à une distance de l'aéronef selon le second axe de référence égale à ladite deuxième valeur calculée (D). 30 9. Dispositif électronique (20) de gestion de l'affichage d'un profil de vol selon la revendication 8, adapté pour sélectionner le premier mode (MODE A) lorsque l'écart déterminé (A) est inférieur à un premier seuil d'écart (MB) et pour sélectionner le deuxième mode (MODE B) lorsque l'écart déterminé (A) est supérieur audit premier seuil d'écart (MB). 35 18 10. Système électronique d'affichage d'un profil de vol d'un aéronef, le système comprenant : - un écran d'affichage ; et 5 - un dispositif électronique de gestion configuré pour commander l'affichage du profil de vol sur l'écran d'affichage, caractérisé en ce que le dispositif électronique de gestion est selon l'une des revendications 8 à 9.