Brevet FR3121257A1 — publié le 20220930

La présente invention propose un dispositif d’assistance à un équipage ou « Assistant pilote » qui comprend des moyens permettant d’analyser puis de corréler de manière fiable l’intégralité d’informations pertinentes concernant un appareil, ainsi que son environnement, afin de déterminer si une adaptation d’une situation courante doit être réalisée et, le cas échéant, de proposer des solutions qui apparaissent les plus pertinentes pour cette adaptation. Figure pour l’abrégé : Fig.1 Dispositif d’assistance au pilotage d’aéronefs Domaine de l’invention L’invention est dans le domaine technique de la gestion de mission d’aéronefs, et concerne plus particulièrement un dispositif d’assistance au pilotage d’aéronefs. Etat de la Technique Dans les aéronefs de complexité croissante, la gestion stratégique de la mission d’un aéronef, qu’il soit civil ou militaire, implique une charge de travail des pilotes de plus en plus importante, en particulier lorsqu’un évènement survient, qu’il soit interne à l’appareil (tel que par exemple une défaillance d’un système, un problème médical d’un passager) ou externe à celui-ci (tel que par exemple un changement de météo, une dégradation d’une installation), ou alors opérationnel (par exemple une modification de la mission telle que prévue à l’origine). La gestion d’aéronef et de son environnement repose actuellement sur trois types de systèmes avioniques connus : des systèmes de type Alerte ou système d’avertissement de vol (« Flight Warning System » (FWS) selon l’anglicisme consacré), des systèmes de type Gestion ou système de gestion de vol (« Flight Management System » (FMS) selon l’anglicisme consacré), et des systèmes de type Surveillance. Les systèmes de type Alerte (FWS) sont actuellement implémentés sur tous les types d’aéronefs. Leur utilité est double : alerter le pilote lorsqu’une situation anormale survient, et le cas échéant lui présenter les procédures permettant de traiter la défaillance pour revenir à une situation sous contrôle, garantissant la sécurité du vol et le retour au sol de l’appareil. Sur certains systèmes plus élaborés, le FWS propose également une liste des systèmes inopérants (« INOP SYS ») ainsi que des actions, à traiter ultérieurement, pour couvrir les répercussions de la défaillance sur le reste de la mission (« DEFERRED PROCEDURE / LIMITATIONS »). Dans les aéronefs actuels, les systèmes sont de plus en plus interconnectés, et le nombre de défaillances qui peuvent être générées par le système peut s’avérer relativement important. Dans ce cas, c’est le pilote qui doit gérer et interpréter le cumul des informations et des limitations qui peuvent être applicables à sa situation. Par ailleurs, il faut également noter que dans les systèmes FWS actuels, les informations à présenter à l’équipage sont déterminées de manière statique par une analyse qui est faite lors du design du système et de l’appareil. Cette analyse est faite en considérant l’intégralité des missions de l’aéronef incluant le pire cas, ce qui n’est pas forcément le cas de la mission en cours. Il est également connu plusieurs systèmes de gestion du vol (FMS), comme ci-après. Des dispositifs de type « Route Solver » selon l’anglicisme consacré, qui visent à calculer une route sécurisée vis-à-vis du relief, de la météo. Ce calcul ne prend pas en compte l’état de l’appareil et ses restrictions. Des dispositifs de guidage qui visent à calculer une route pour effectuer le guidage de l’appareil. Ces dispositifs guident l‘appareil, éventuellement tout en vérifiant la trajectoire active et en déclenchant une alerte vers l’équipage ou une reconfiguration lorsque la situation se dégrade. Ce type de dispositif ne couvre que le plan de vol en cours qui est calculé par le dispositif et non des plans de vol alternatifs. Des dispositifs de sécurisation de la trajectoire qui visent à sécuriser la trajectoire selon certaines menaces. Là aussi, ces dispositifs ne prennent généralement pas en compte l’état de l’appareil et ses restrictions. Il est aussi connu plusieurs systèmes de type Surveillance, que sont les systèmes d'alerte de trafic et d'évitement de collision (TCAS) pour « Traffic Collision Avoidance System », les systèmes d'avertissement et d'alarme d'impact vis-à-vis du terraine et des obstacles (TAWS) pour « Terrain Awareness and Warning System », les systèmes radar méteo « Weather Radar » ou (ISS) pour « International Space Station ». Ces systèmes ont pour objectif de déclencher des alertes si un aéronef est trop proche d’une situation dangereuse du point de vue respectivement, du trafic, du terrain et de la météo. Ils adressent donc davantage une situation tactique plutôt que stratégique et ils ne permettent pas notamment de traiter une trajectoire/un plan de vol alternatif. Avec les différents systèmes de l’état de l’art, lorsqu’un changement de l’état de l’appareil ou un évènement extérieur survient, le pilote doit analyser les informations fournies et déterminer une stratégie d’adaptation de la mission qui lui parait être la meilleure. La plupart du temps, le pilote doit se contenter d’analyser un sous-ensemble de données qui lui parait pertinent, car il n’a ni le temps, ni la capacité de reconsidérer le contexte dans sa globalité, les informations étant trop nombreuses. Aussi, le pilote se contente généralement de considérer que, les seuls changements vis-à-vis de la situation initiale, sont ceux ayant déclenché l’analyse. Cependant, cela n’est pas forcément le cas. Par exemple, la météo sur un des aéroports de déroutement possible, peut avoir évoluée entre la préparation du vol et son exécution, et alors rendre la solution de déroutement sur cet aéroport inopérante. Enfin, parmi les moyens à sa disposition, outre les systèmes d’alerte ou de surveillance évoqués précédemment, le pilote peut s’appuyer sur la documentation avion de type (QRH) (« Quick Reference Handbook »), soit sous forme papier, soit digitalisée au travers d’un (EFB) (« Electonic Flight Bag »), en vue de chercher les principaux éléments et informations à prendre en compte et à croiser pour faire son analyse de la situation. Ainsi, les systèmes d’assistance connus visent à apporter des aides au pilote pour lui permette une analyse de l’impact d’un changement de contexte sur une mission en cours. Les approches connues sont en priorité focalisées sur la présentation d’informations à l’équipage. Les brevets, U.S. 10, 096, 253 intitulé “Methods and systems for presenting diversion destinations” et U.S. 10,109, 203 intitulé “Methods and systems for presenting en route diversion destinations”, proposent de telles approches. Cependant, elles ne fournissent pas de propositions qui soient basées sur des multicritères. De plus, les solutions d’assistance connues sont plutôt basées sur la définition d’un score qui permet au pilote de voir le statut de différents aéroports de déroutement possible, mais elles ne décrivent pas comment réaliser la solution. Enfin, les systèmes existants sont soit des systèmes purement avioniques soumis aux contraintes de certification sur le matériel et le logiciel, soit des systèmes dits du « monde ouvert », encore appelés systèmes non-avioniques, c’est-à-dire des systèmes non certifiés (non soumis aux mêmes contraintes de certification que les systèmes certifiés). Les systèmes du mode ouvert couvrent du matériel pouvant accueillir du logiciel non certifié mais soumis à l’ « OPS-Approval » par l’opérateur. Le monde ouvert a pour bénéfice d’avoir moins de contraintes de développement, avec des processus de développement et de déploiement plus courts et enfin une possible connexion à des serveurs de type « cloud » pouvant partager des données via les réseaux internet. Dit autrement, en se référant au standard Arinc 811, l’« Avionique » se trouve dans la catégorie « CLOSED », et en opposition le « Monde Ouvert » n’est pas dans la catégorie « CLOSED ». Les systèmes avioniques traitent avant tout des aspects tactiques et de sécurité d’un changement de contexte, c’est-à-dire orientés vers une réaction immédiate que le pilote doit avoir, et ils n’analysent pas les conséquences à moyens/longs termes. Même si ces systèmes évoluaient afin d’intégrer des capacités de suggestions, ils se trouveraient vite limités en termes de puissance de calcul et également en termes de capacités de collecte de nouvelles données, notamment du fait que leurs cycles de développement et d’évolution sont des cycles longs, du fait notamment des contraintes de certification. Les systèmes monde ouvert (donc non certifiés) ne sont pas connectés à l’avionique. Ils ont donc une vision parcellaire d’une situation courante car ils n’intègrent pas de manière continue l’état de l’appareil et l’évolution de la mission prévue. Ainsi, pour permettre à un pilote de prendre une décision, les systèmes actuels ne tiennent pas compte ni de l’ensemble des données provenant de l’aéronef, ni de divers services provenant du monde ouvert. Les informations que le pilote récupère sont alors parcellaires et ne lui permettent pas de prendre une décision avec une vision globale du contexte de vol et du contexte environnemental. Aussi, il existe alors un besoin pour des systèmes et des procédés d’assistance avancés qui permettent d’aider un pilote à analyser l’impact d’un changement de contexte sur la mission en cours de l’aéronef. De tels systèmes et procédés doivent permettre de corréler l’intégralité des informations qui sont disponibles et permettre de fournir à un pilote, à un équipage, les meilleures options afin de lui/leur permettre de prendre une décision. Un objet de la présente invention est un dispositif d’assistance à un équipage ou « Assistant pilote » qui comprend des moyens permettant d’analyser puis de corréler de manière fiable l’intégralité d’informations pertinentes concernant un appareil, ainsi que son environnement, afin de déterminer si une adaptation d’une situation courante doit être réalisée et, le cas échéant, de proposer des solutions qui apparaissent les plus pertinentes pour cette adaptation. Un autre objet de l’invention est un procédé d’assistance au pilotage qui comprend des étapes permettant de récupérer des données de contexte de différentes sources (i.e. avionique de l’appareil, données sol, données monde ouvert) ; de construire un contexte global cohérent ; d’identifier des écarts entre ce contexte et le contexte initial de la mission tel que prévu ; et de résoudre ces écarts en proposant différentes alternatives, afin de permettre au pilote de choisir parmi les alternatives proposées ou d’en étudier d’autres. De manière générale, la solution proposée réalise un « Assistant pour équipage » (un ou plusieurs pilotes), afin : d’aider à prendre en compte des changements de l’environnement impactant une mission ; de réduire le temps passé à mener des activités récurrentes sans grande valeur ajoutée, en préparant et en anticipant certaines tâches ; de réduire les erreurs humaines, par la mise en place de rappels et d’une assistance contextualisée ; d’aider à répondre aux attentes des passagers et des opérateurs. Avantageusement, le dispositif de l’invention est apte à s’adapter à n’importe quelle avionique, sans que les principes et les concepts décrits et utilisés dans les mécanismes de suggestion ne soient affectés. Pour obtenir les résultats recherchés, il est proposé un dispositif d’assistance au pilotage d’un aéronef comprenant : - un module de compétences comprenant une pluralité de composants applicatifs ou capacités, chaque capacité ayant un domaine de compétence et étant configurée selon un même format logique pour calculer des évènements à partir de données acquises de différentes sources de l’avionique certifiée ou de l’avionique non-certifiée et/ou de différentes sources externes ou sources internes à l’aéronef, et pour traiter des requêtes de résolution et générer des propositions de résolution ; - un module de traitement comprenant des composants configurés pour déterminer l’existence d’un impact sur la mission en cours de l’aéronef, soit à partir d’un évènement calculé, soit à partir d’une proposition de résolution ; - un module de résolution comprenant des composants configurés pour émettre des requêtes de résolution à partir de l’existence d’un impact, et des composants configurés pour construire une solution d’adaptation de la mission en cours de l’aéronef à partir d’au moins une proposition de résolution; et - un module de gestion comprenant des composants configurés pour gérer des contentions et des priorités de flux, et des composants configurés pour aiguiller les échanges entre les différents modules du dispositif. Selon des modes de réalisation alternatifs ou combinés : - Le dispositif comprend de plus un registre de capacités et une base de données de capacités pour enregistrer et stocker le domaine de compétence de chaque capacité. - Le module de traitement comprend : - un composant de contexte configuré pour soit calculer un contexte courant de la mission en cours pour un évènement qui est analysé, soit calculer un contexte résultant de la mission en cours pour une proposition de résolution qui est analysée ; - un composant d’écarts configuré pour identifier tout écart entre le contexte initial de la mission de l’aéronef et, le contexte courant ou le contexte résultant ; et - un composant d’impact configuré pour déterminer en fonction du ou des écarts identifiés, un impact sur la mission en cours, de l’évènement analysé ou de la proposition de résolution analysée. - Les composants du module de traitement sont configurés pour effectuer une analyse selon une ontologie. - Les composants du module de traitement sont configurés pour effectuer une analyse selon des règles prédéfinies. - Le module de résolution comprend de plus un module de tri pour évaluer et sélectionner des propositions de résolution. - Le module de tri est configuré pour évaluer et sélectionner des propositions de résolution selon des critères de pondération. - Le module de compétences comprend au moins une capacité dont le domaine de compétence est celui de la gestion des systèmes avioniques, une capacité dont le domaine de compétence est celui de la gestion de la mission de l’aéronef, et une capacité dont le domaine de compétence est celui de la gestion de l’environnement. - Le dispositif comprend de plus une interface homme-machine configurée pour gérer les interactions d’un ou plusieurs opérateurs avec les différents modules du dispositif. L’invention couvre de plus : - une plateforme de calcul de l’avionique certifiée, comprenant un dispositif d’assistance au pilotage d’aéronef selon l’invention. - une plateforme de calcul de l’avionique non certifiée, comprenant un dispositif d’assistance au pilotage d’aéronef selon l’invention. - une plateforme de calcul comprenant un dispositif d’assistance au pilotage d’aéronef selon l’invention, dans laquelle les modules du dispositif d’assistance au pilotage d’aéronef sont répartis entre l’avionique certifiée, l’avionique non certifiée et une infrastructure sol connectée à l’avionique par une liaison de donnée. Description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’aide de la description qui suit et des figures des dessins annexés dans lesquels : La est une illustration simplifiée de l’architecture du dispositif d’assistance au pilotage selon l’invention ; La illustre la structure des composants applicatifs du module de compétence du dispositif d’assistance au pilotage de l’invention ; La illustre les éléments du dispositif d’assistance au pilotage de l’invention mis en œuvre pour déterminer l’existence d’un impact sur la mission d’un aéronef ; La illustre les éléments du dispositif d’assistance au pilotage de l’invention mis en œuvre pour déterminer et générer une suggestion d’adaptation de la mission d’un aéronef; Les , , illustrent des variantes d’implémentation du dispositif d’assistance au pilotage de l’invention. Un dispositif (100) d’assistance au pilotage d’un aéronef comprenant : - un module de compétences (102) comprenant une pluralité de composants applicatifs ou capacités, chaque capacité ayant un domaine de compétence et étant configurée selon un même format logique pour calculer des évènements à partir de données acquises de différentes sources de l’avionique certifiée ou de l’avionique non-certifiée et/ou de différentes sources externes ou sources internes à l’aéronef, et pour traiter des requêtes de résolution et générer des propositions de résolution ; - un module de traitement (106) comprenant des composants configurés pour déterminer l’existence d’un impact sur la mission en cours de l’aéronef, soit à partir d’un évènement calculé, soit à partir d’une proposition de résolution ; - un module de résolution (108) comprenant des composants configurés pour émettre des requêtes de résolution à partir de l’existence d’un impact, et des composants configurés pour construire une solution d’adaptation de la mission en cours de l’aéronef à partir d’au moins une proposition de résolution; et - un module de gestion (104) comprenant des composants configurés pour gérer des contentions et des priorités de flux, et des composants configurés pour aiguiller les échanges entre les différents modules du dispositif. Le dispositif selon la revendication 1 comprenant de plus un registre de capacités (208) et une base de données de capacités (210) pour enregistrer et stocker le domaine de compétence de chaque capacité. Le dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le module de traitement (106) comprend : - un composant de contexte (302, 404) configuré pour soit calculer un contexte courant de la mission en cours pour un évènement qui est analysé, soit calculer un contexte résultant de la mission en cours pour une proposition de résolution qui est analysée ; - un composant d’écarts (304, 406) configuré pour identifier tout écart entre le contexte initial de la mission de l’aéronef et, le contexte courant ou le contexte résultant ; et - un composant d’impact (310, 408) configuré pour déterminer en fonction du ou des écarts identifiés, un impact sur la mission en cours, de l’évènement analysé ou de la proposition de résolution analysée. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 dans lequel les composants du module de traitement (106) sont configurés pour effectuer une analyse selon une ontologie. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel les composants du module de traitement (106) sont configurés pour effectuer une analyse selon des règles prédéfinies. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel le module de résolution comprend de plus un module de tri (410) pour évaluer et sélectionner des propositions de résolution. Le dispositif selon la revendication 6 dans lequel le module de tri (410) est configuré pour évaluer et sélectionner des propositions de résolution selon des critères de pondération. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel le module de compétences comprend au moins une capacité dont le domaine de compétence est celui de la gestion des systèmes avioniques, une capacité dont le domaine de compétence est celui de la gestion de la mission de l’aéronef, et une capacité dont le domaine de compétence est celui de la gestion de l’environnement. Le dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 comprenant de plus une interface homme-machine (110) configurée pour gérer les interactions d’un ou plusieurs opérateurs avec les différents modules du dispositif. Plateforme de calcul de l’avionique certifiée, comprenant un dispositif d’assistance au pilotage d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 9. Plateforme de calcul de l’avionique non certifiée, comprenant un dispositif d’assistance au pilotage d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 9. Plateforme de calcul comprenant un dispositif d’assistance au pilotage d’aéronef selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans laquelle les modules du dispositif d’assistance au pilotage d’aéronef sont répartis entre l’avionique certifiée, l’avionique non certifiée et une infrastructure sol connectée à l’avionique par une liaison de donnée.