Brevet FR3082806A1 — publié le 20191227

DESCRIPTION Titre : SYSTÈME D'ÉCHANGE DE DONNÉES DANS UN AÉRONEF La présente invention se rapporte au domaine de l'échange de données dans un aéronef entre deux dispositifs embarqués reliés entre eux par un lien de communication cadencé à une fréquence de liaison prédéterminée et plus particulièrement, pour les données relatives à la surveillance d'un moteur d'aéronef Un moteur d'aéronef est régulièrement surveillé par un calculateur embarqué qui recueille des données issues d'une pluralité de capteurs disposés dans le moteur et son environnement. Ces données de surveillance sont enregistrées dans le calculateur et sont en partie traitées par ce dernier. En outre, les données de surveillance doivent être fournies à des stations au sol pour réaliser une analyse plus approfondie. Plus précisément, les données de surveillance recueillies par le calculateur de surveillance doivent d'abord être transférées vers un dispositif d'enregistrement embarqué dans l'aéronef. Ce dernier est adapté pour enregistrer les données de surveillance reçues depuis le calculateur de surveillance. Les données de surveillance sont en général récupérées par les stations au sol en fin de vol afin de surveiller le bon fonctionnement du moteur. Ces données de surveillance sont traitées immédiatement dans le cas d'anomalies évidentes et sinon sont analysées pour pronostiquer des éventuelles opérations de maintenance. Toutefois, la surveillance du moteur d'aéronef n'étant pas une fonction critique au sens de certification, il est possible pour des raisons de coûts et/ou de simplicité que les moyens matériels ou logiciels réalisant ces fonctions ne soient pas compatibles en termes de fréquence avec les données à traiter. En effet, les données recueillies par le calculateur de surveillance sont produites à des fréquences natives variables et assez élevées par rapport à la fréquence propre de la liaison entre le calculateur de surveillance et le dispositif d'enregistrement. L'objet de la présente invention est par conséquent de transférer de manière simple des données de surveillance entre deux dispositifs embarqués reliés entre eux par 2 un lien cadencé à une fréquence moins élevée que celles des données de surveillance tout en utilisant très peu de ressources logicielles et/ou matérielles. La présente invention concerne un système d'échange de données dans un 5 aéronef entre au moins deux dispositifs embarqués reliés entre eux par un lien de communication cadencé à une fréquence de liaison prédéterminée, un dispositif en mode émetteur étant configuré pour : - acquérir des signaux de mesure à des fréquences natives auxdits signaux de mesure, 10 - élaborer à partir desdits signaux de mesure des trames selon lesdites fréquences natives, et - transmettre lesdites trames à ladite fréquence de liaison prédéterminée via ledit lien de communication à un dispositif en mode récepteur. Ceci permet d'envoyer en temps réel de manière simple et robuste des 15 données à une fréquence qui n'est pas compatible avec la fréquence de liaison et sans aucune concaténation de données avant leur transmission ce qui minimise les ressources de stockage et de traitement. En outre, le dispositif en mode récepteur est configuré pour : - acquérir lesdites trames à ladite fréquence de liaison prédéterminée, et 20 - concaténer les données desdites trames pour recréer lesdits signaux de mesure d'origine. Ceci permet de recevoir les données à une fréquence qui n'est pas compatible avec la fréquence de liaison et sans aucun démultiplexage des données ce qui minimise davantage les ressources de traitement pour la reconstitution des signaux d'origine. 25 Les valeurs desdites fréquences natives sont supérieures ou égales à ladite fréquence de liaison prédéterminée. Ceci permet d'avoir une grande quantité de données brutes à des hautes fréquences pouvant être très différentes selon leurs natures. Avantageusement, le lien de communication est une liaison de type Ethernet. 3 Ceci permet d'avoir une large bande passante entre les différents dispositifs permettant d'échanger entre eux une grande masse de données tout en ne se limitant pas au débit intrinsèque d'un réseau avionique habituel. En plus, ceci permet de mettre en oeuvre l'échange de données non soumises aux contraintes de certification telles que des 5 données relatives à la maintenance, en utilisant des logiciels et matériels courants. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le dispositif en mode émetteur est un calculateur de surveillance d'un moteur d'aéronef, configuré pour surveiller le fonctionnement du moteur et pour détecter, le cas échéant, des anomalies. Ceci permet la surveillance du bon fonctionnement du moteur d'aéronef et de 10 l'évolution de son état afin de pronostiquer et de planifier les opérations de maintenance avec une grande précision. Avantageusement, les signaux de mesure comportent des données numériques de détection issues de capteurs embarqués dans le moteur d'aéronef et son environnement, et/ou des données de configuration dudit moteur d'aéronef. 15 Ceci permet d'avoir une grande quantité de données de différentes natures utiles pour la surveillance du moteur. Avantageusement, le dispositif en mode récepteur est configuré pour transmettre lesdits signaux de mesure vers une station au sol. Ceci permet d'analyser les signaux et anticiper les opérations de maintenance 20 sur le moteur d'aéronef. Avantageusement, lesdits au moins deux dispositifs embarqués sont en outre reliés entre eux par un réseau avionique pour un échange de données opérationnelles destinées au pilotage de l'aéronef. Le réseau avionique est par exemple conforme à la norme ARINC ou AFDX, etc. 25 L'invention vise également un système de surveillance d'un moteur d'aéronef comportant le système d'échange de données selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes, ledit système comportant en outre : - des capteurs embarqués dans le moteur d'aéronef et son environnement, configurés pour mesurer des paramètres relatifs au moteur d'aéronef et son environnement, et 4 - un calculateur de surveillance dudit moteur d'aéronef, configuré pour enregistrer les mesures issues desdits capteurs afin de surveiller le fonctionnement dudit moteur d'aéronef. L'invention vise aussi un moteur d'aéronef équipé du système de surveillance. 5 L'invention vise également un procédé d'échange de données dans un aéronef à une fréquence de liaison prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - acquisition des signaux de mesure à des fréquences natives auxdits signaux de mesure, 10 - élaboration à partir desdits signaux de mesure des trames selon lesdites fréquences natives, et - transmission desdites trames à ladite fréquence de liaison prédéterminée. Avantageusement, le procédé comporte en outre les étapes suivantes : - acquisition desdites trames à ladite fréquence de liaison prédéterminée, et 15 - concaténation des données desdites trames pour recréer lesdits signaux de mesure d'origine. L'invention vise aussi un programme d'ordinateur, susceptible d'être mis en oeuvre dans les dispositifs embarqués et comportant des instructions de code adaptées à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention telle que décrite ci-dessus. 20 D'autres particularités et avantages du dispositif et du procédé selon l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description faite ci-après, à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : [Fig 1] La Fig. 1 illustre de manière schématique un système ou procédé d'échange de 25 données dans un aéronef, selon un mode de réalisation de l'invention ; [Fig 2] La Fig. 2 illustre de manière schématique un système de surveillance d'un moteur d'aéronef, selon un mode préféré de réalisation de l'invention ; et [Fig 3] La Fig. 3 illustre de manière schématique un exemple de l'élaboration et de la transmission des données, selon un mode de réalisation de l'invention. 30 5 Le principe de l'invention consiste à envoyer des données présentant des fréquences élevées plusieurs fois pour créer une fréquence de transmission moins élevée. La Fig. 1 illustre de manière schématique un système ou procédé d'échange de données dans un aéronef, selon un mode de réalisation de l'invention. 5 Ce système 1 comporte au moins deux dispositifs émetteur-récepteur embarqués 3, 5 et un lien de communication 7 reliant entre eux les deux dispositifs 3, 5. Le lien de communication 7 est cadencé à une fréquence de liaison prédéterminée. Avantageusement, le lien de communication 7 repose sur des protocoles Ethernet (IEEE Standard for Ethernet-802.3), IPv4 (Internet Standard - Protocol 10 specification RFC 731) et UDP (Internet Standard - User Datagram Protocol specification RFC 768). Les liaisons de type Ethernet permettent d'avoir des débits plus conséquents que les liaisons de systèmes avioniques classiques reposant sur des normes de type ARINC (Aeronautical Radio Incorporated). On notera qu'en plus du lien de communication de type Ethernet, les dispositifs 15 émetteur-récepteur embarqués 3, 5 peuvent aussi être reliés entre eux par un réseau avionique (non représenté) de type ARINC ou AFDX pour un échange de données opérationnelles destinées au pilotage de l'aéronef 9. Au cours d'un vol, un aéronef 9 procède en général à l'enregistrement d'informations sur son fonctionnement ainsi que sur différents paramètres 20 environnementaux. Ces données enregistrées par des dispositifs embarqués (par exemple, des calculateurs de type FADEC, ACMS, DAR, QAR, etc.) sont issues des mesures fournies par des moyens de mesure ou capteurs 11 intégrés dans l'aéronef 9. Les capteurs 11 ou moyens de mesure sont configurés pour recueillir au cours du temps des signaux sur des variables relatives à l'aéronef 9 et son environnement, et en 25 particulier à des systèmes spécifiques 13 (par exemple, les moteurs) de l'aéronef 9. Ces signaux comprennent des données opératoires (ou endogènes) décrivant le comportement de chaque système 13, ainsi que des données contextuelles (ou exogènes) décrivant le contexte d'acquisition. En particulier, pour un système spécifique 13 de l'aéronef 9, un premier 30 dispositif 3, enregistre un certain nombre de signaux de mesure comportant des données 6 numériques de détection issues de capteurs 11 relatifs au système 13. Ces signaux de mesure permettent au premier dispositif 3 de surveiller le bon fonctionnement du système 13. Avant d'être récupérés par une station au sol, les signaux de mesure doivent 5 être transférés via le lien de communication 7 vers un deuxième dispositif 5 qui est adapté pour transférer les signaux à la station au sol. Toutefois, les signaux de mesure sont très variés et peuvent présenter des fréquences natives supérieures ou égales à la fréquence de liaison prédéterminée du lien de communication 7. 10 Conformément à l'invention, le premier dispositif 3 est configuré pour stocker des données de surveillance plusieurs fois à des instants différents avant de les transmettre simultanément à la fréquence de liaison. Plus précisément, le premier dispositif 3 est configuré pour acquérir depuis les différents capteurs 11 des signaux de mesure à des fréquences natives à ces signaux. 15 Ensuite, le premier dispositif 3 est configuré pour élaborer à partir des signaux de mesure des trames selon les fréquences natives. Ces trames sont ainsi constituées au fur et à mesure. En outre, le premier dispositif 3 (en mode émetteur) est configuré pour transmettre les trames à la fréquence de liaison prédéterminée via le lien de 20 communication 7 au deuxième dispositifs. Par ailleurs, le deuxième dispositif 5 (en mode récepteur) est configuré pour acquérir les trames en provenance du premier dispositif 3 à la fréquence de liaison prédéterminée. En outre, le deuxième dispositif 5 est configuré pour concaténer les données 25 des trames pour recréer les signaux de mesure d'origine. Ainsi, le deuxième dispositif 5 obtient les signaux d'origine à leurs fréquences natives qui ne sont pas compatibles avec la fréquence de liaison. Par ailleurs, le deuxième dispositif 5 est configuré pour transmettre ou fournir les signaux de mesure vers une station 15 au sol. 7 En effet, le deuxième dispositif 5 peut transférer en fin de vol les signaux de mesure reçus du premier dispositif 3 à une station au sol selon des protocoles de communication de type Wifi, 3/G4 ou par un déchargement filaire. On notera que le deuxième dispositif 5 peut éventuellement envoyer les 5 signaux de mesure par satellite grâce à un système de transmission de données numériques entre l'aéronef en vol et le sol. Les stations 15 au sol récupèrent les différents signaux de mesure afin d'analyser ces signaux et d'anticiper les éventuelles opérations de maintenance sur l'aéronef 9. 10 La Fig. 2 illustre de manière schématique un système de surveillance d'un moteur d'aéronef, selon un mode préféré de réalisation de l'invention. Le système de surveillance 101 comporte le système d'échange de données selon la Fig. 1 et, plus particulièrement, comporte des capteurs 11 embarqués dans le moteur 17 d'aéronef et son environnement ainsi qu'un calculateur de surveillance 3 du 15 moteur 17 d'aéronef. Ainsi, selon ce mode de réalisation, le calculateur de surveillance 3 correspond au premier dispositif de la Fig. 1. Le calculateur de surveillance 3 est configuré pour surveiller le bon fonctionnement du moteur 17 et pour détecter, le cas échéant, des anomalies. Dans ce cas, les signaux de mesure (également appelé, signaux de surveillance) 20 comportent des données numériques de détection issues des capteurs 11 et/ou des données de configuration du moteur 17 d'aéronef. Les capteurs 11 sont configurés pour recueillir au cours du temps des signaux sur des variables relatives au moteur 17 de l'aéronef et son environnement, comprennent des données endogènes décrivant le comportement du moteur 17 ainsi que des données 25 exogènes décrivant le contexte d'acquisition. A titre d'exemple, les données endogènes peuvent comprendre la vitesse de rotation de l'arbre du moteur 17, le débit du carburant, les températures et pressions de fluides en différentes localisations du moteur 17 (par exemple, avant et/ou après compression), la température des gaz d'échappement, etc. 8 Les données exogènes peuvent comprendre la température extérieure, l'altitude, le poids de l'aéronef 9, l'antigel sur les ailes, la vitesse de l'aéronef 9, etc. Tous ces signaux de surveillance permettent de surveiller le fonctionnement du moteur 17 et de servir de base à une procédure de maintenance prédictive. Toutefois, ces 5 signaux de surveillance peuvent présenter des fréquences natives supérieures ou égales à la fréquence de liaison prédéterminée du lien de communication 7 qui peut être cadencée à 1 Hz. Ainsi, le calculateur de surveillance 3 est configuré pour acquérir depuis les différents capteurs 11 des signaux de mesure à des fréquences natives à ces signaux. Ces 10 fréquences peuvent être différentes pour chaque signal et peuvent par exemple présenter des fréquences de 1Hz, 2Hz, 4Hz, 8Hz, 16Hz, 33Hz, 67Hz, etc. selon les besoins. Ensuite, le calculateur de surveillance 3 est configuré pour élaborer à partir des signaux de mesure des trames selon les fréquences natives. En outre, le calculateur de surveillance 3 en mode émetteur est configuré pour 15 transmettre les trames à la fréquence de liaison prédéterminée via le lien de communication 7 au deuxième dispositif 5. Par ailleurs, le deuxième dispositif 5 en mode récepteur est configuré pour acquérir les trames en provenance du calculateur de surveillance 3 à la fréquence de liaison prédéterminée. 20 En outre, le deuxième dispositif 5 est configuré pour concaténer les données des trames pour recréer les signaux de mesure d'origine avant de les transmettre à une station au sol. La Fig. 3 illustre de manière schématique un exemple de l'élaboration et de la transmission des données, selon un mode de réalisation de l'invention. 25 Cet exemple illustre deux types de signaux Si et S2 ayant des fréquences natives de 2Hz et 4Hz respectivement. Par ailleurs, on suppose à titre d'exemple que la liaison de communication 7 entre le premier dispositif 3 (ou calculateur de surveillance) et le deuxième dispositifs est cadencée à 1Hz. Ainsi, le calculateur de surveillance 3 recueille les signaux de mesure Si et S2 30 et crée des trames selon les fréquences natives de 2Hz et 4Hz respectivement. Le signal de 9 mesure Si est élaboré selon deux trames consécutives tandis que le signal de mesure 52 est élaboré selon quatre trames consécutives. Ainsi, le signal 52 est stocké en mémoire tampon 31 du calculateur de surveillance 3 quatre fois en une seconde aux instants 1/4, 2/4, 3/4, et 4/4 tandis que le signal Si est stocké en mémoire tampon 31 deux fois en une 5 seconde. Lorsqu'un envoi est possible, les données placées en mémoire tampon 31 sont toutes envoyées simultanément au deuxième dispositif 5 via le lien de communication 7 à la fréquence de 1Hz. A chaque envoi, les données du signal Si sont reçues par deux trames et celles 10 du signal 52 sont reçues par quatre trames. Une fois que les données sont disponibles dans le deuxième dispositif 5, ce dernier concatène les données des trames pour recréer chaque signal de mesure à la fréquence attendue. Ce mode de réalisation présente l'avantage d'être très systématique de sorte qu'à chaque fois que les données d'un même instant sont disponibles, elles sont placées 15 dans des trames qui peuvent être finalisées instantanément. On notera que selon ce mode de réalisation, il n'est pas nécessaire de concaténer les données avant leur transmission par le premier dispositif 3 (ou le calculateur de surveillance) et, par conséquent, aucun démultiplexage n'est nécessaire pour reconstituer le signal complet après la réception des données par le deuxième dispositif 5. 20 Ceci facilite la mise en oeuvre d'échange de données par les premier et deuxième dispositifs et minimise leurs ressources matérielles et/ou REVENDICATIONS1. Système d'échange de données dans un aéronef (9) entre au moins deux dispositifs (3, S) embarqués reliés entre eux par un lien de communication (7) cadencé à une fréquence de liaison prédéterminée, caractérisé en ce qu'un premier dispositif (3) est configuré pour : - acquérir des signaux de mesure à des fréquences natives auxdits signaux de mesure, - élaborer à partir desdits signaux de mesure des trames selon lesdites fréquences natives, et - transmettre lesdites trames à ladite fréquence de liaison prédéterminée via ledit lien de communication (7) à un deuxième dispositif (5). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le deuxième dispositif (S) est configuré pour : - acquérir lesdites trames à ladite fréquence de liaison prédéterminée, et - concaténer les données desdites trames pour recréer lesdits signaux de mesure. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les valeurs dites fréquences natives sont supérieures ou égales à ladite fréquence de liaison prédéterminée. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le lien de communication (7) est une liaison de type Ethernet. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier dispositif (3) est un calculateur de surveillance d'un moteur (17) d'aéronef, configuré pour surveiller le fonctionnement du moteur (17) et pour détecter, le cas échéant, des anomalies. 11 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième dispositif (5) est configuré pour transmettre lesdits signaux de mesure vers une station (15) au sol. 5 7. Système de surveillance d'un moteur (17) d'aéronef comportant le système d'échange de données selon l'une quelconque des revendications précédentes, ledit système comportant en outre : - des capteurs (11) embarqués dans le moteur (17) d'aéronef et son environnement, configurés pour mesurer des paramètres relatifs au moteur (17) d'aéronef 10 et son environnement, et - un calculateur de surveillance (3) dudit moteur d'aéronef, configuré pour enregistrer les mesures issues desdits capteurs (11) afin de surveiller le fonctionnement dudit moteur d'aéronef. 15 8. Moteur d'aéronef équipé du système de surveillance selon la revendication 7. 9. Procédé d'échange de données dans un aéronef à une fréquence de liaison prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 20 - acquisition des signaux de mesure à des fréquences natives auxdits signaux de mesure, - élaboration à partir desdits signaux de mesure des trames selon lesdites fréquences natives, et - transmission desdites trames à ladite fréquence de liaison prédéterminée. 25 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre les étapes suivantes : - acquisition desdites trames à ladite fréquence de liaison prédéterminée, et - concaténation des données desdites trames pour recréer lesdits signaux de mesure.