Brevet FR3066755A1 (20181130)

REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance et d'estimation : - de paramètres relatifs au vol d'un aéronef (AC) ; - de statuts de capteurs (C1, C2, ..., CN), ces statuts étant représentatifs d'un fonctionnement desdits capteurs (C1, C2,..., CN) ; et - d'un statut d'un paramètre (P1) correspondant à la masse courante de l'aéronef (AC), ce statut étant représentatif de la validité dudit paramètre, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - une étape (El ) d'initialisation, mise en oeuvre par un module d'initialisation (3), consistant à initialiser les statuts de capteurs (C1, C2,..., CN) configurés pour déterminer des paramètres de vol de l'aéronef (AC) ainsi que le statut du paramètre (P1) correspondant à la masse courante de l'aéronef (AC) et à initialiser des paramètres utilisés lors de la mise en oeuvre du dispositif de surveillance et d'estimation (1) ; le procédé comprenant en outre les étapes suivantes, mises en oeuvre de façon itérative : - une étape (E2) d'estimation, mise en oeuvre par un module d'estimation (4), consistant à déterminer une estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC) ainsi qu'une estimation de l'erreur de ladite masse, à partir : o de mesures des paramètres relatifs au vol fournis par les capteurs (C1, C2,..., CN), o de paramètres relatifs au vol initialisés dans l'étape (El ) d'initialisation ou estimés à l'itération précédente de l'étape (E2) d'estimation et o des statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2,..., CN), l'étape (E2) d'estimation consistant également à générer des résidus (ri) qui sont fonctions des valeurs des paramètres relatifs au vol mesurées et 3066755 61 estimées et de termes d'innovation qui correspondent à la différence entre une valeur de paramètre de vol mesurée et ladite valeur estimée ; - une première étape (E3) de transmission, mise en oeuvre par un premier module de transmission (7), consistant : 5 o à transmettre à un dispositif utilisateur (6) et à un module de détection (5) un signal représentatif de l'estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC) ainsi que de l'estimation de l'erreur du paramètre de masse courante, déterminées dans l'étape (E2) d'estimation, 10 o à envoyer audit module de détection (5) un signal représentatif des résidus générés dans l'étape (E2) d'estimation ; - une étape (E4) de détection, mise en oeuvre par un module de détection (5), consistant à déterminer les différents statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2,..., CN) et au paramètre (P1) correspondant à la 15 masse courante de l'aéronef (AC), à partir : o de l'estimation des valeurs des résidus (ri) déterminés dans l'étape (E2) d'estimation, o de l'estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC) déterminés dans l'étape (E2) d'estimation, 20 o des mesures des paramètres relatifs au vol fournies par les capteurs (C1, C2,..., CN), o de l'estimation de l'erreur du paramètre (P1) de masse courante déterminée dans l'étape (E2) d'estimation, et o des statuts déterminés à l'itération précédente de l'étape de 25 détection (E4) ou initialisés à l'étape d'initialisation (El ) ; - une deuxième étape (E5) de transmission, mise en oeuvre par un deuxième module de transmission (8), consistant à transmettre au dispositif utilisateur (6) et, à l'itération suivante, au module d'estimation (4) les différents statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2,..., CN) et le statut 30 associé audit paramètre (P1) correspondant à la masse courante. 3066755 62\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (E2) d'estimation comprend les sous-étapes suivantes : - une sous-étape (E21) d'adaptation, mise en oeuvre par un sous-module 5 d'adaptation (41), consistant à déterminer une variance et/ou un booléen de validité associés à chacune des mesures des paramètres relatifs au vol fournies par les capteurs (C1, C2,..., CN) ainsi que des paramètres de réglage associés à l'algorithme d'estimation utilisé dans une sous-étape (E22) d'estimation, à partir : 10 o desdites mesures des paramètres relatifs au vol et o à partir des statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2,..., CN) ; la sous-étape (E21) d'adaptation consistant également à corriger la masse courante à partir d'une erreur de masse estimée à l'itération précédente ou 15 initialisée à l'étape initialisation (El ), et d'un statut associé au paramètre (P1) correspondant à la masse, - la sous-étape (E22) d'estimation, mise en oeuvre par un sous-module d'estimation (42), consistant à déterminer l'estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol ainsi qu'une estimation de l'erreur de ladite masse, 20 à partir : o des mesures des paramètres relatifs au vol fournis par lesdits capteurs (C1, C2,..., CN), o des paramètres relatifs au vol estimés à l'itération précédente ou initialisés à l'étape (El ) d'initialisation et 25 o à partir de la variance et/ou du booléen de validité de chacune des mesures des paramètres relatifs au vol et des paramètres de réglage déterminés dans la sous-étape d'adaptation (E21), la sous-étape d'estimation (E22) consistant également à générer les résidus à partir des paramètres relatifs au vol estimés et mesurés et des termes 30 d'innovations. 3066755 63\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'étape (E4) de détection comprend les sous-étapes suivantes : une sous-étape (E41) de détection de capteur défaillant et de 5 paramètres relatifs au vol erronés, mise en oeuvre par un sous-module de détection (51), consistant à déterminer : o le statut commun associé au capteur (C1) configuré pour mesurer l'angle d'incidence (a) de l'aéronef (AC) et au paramètre (P1) correspondant à la masse courante et 10 o le statut associé aux autres capteurs (C2, C3, ..., CN), à partir de : o des mesures des paramètres relatifs au vol fournis par lesdits capteurs (C1, ..., CN), o de l'estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol ainsi 15 que de l'erreur de masse, o des statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, ..., CN) et au paramètre (P1) correspondant à une masse courante d'aéronef (AC) déterminés à l'itération précédente ou initialisées à l'étape d'initialisation (El ) et 20 o des résidus (ri) ; une sous-étape (E42) de validation de l'angle d'incidence et de la masse courante, mise en oeuvre par un sous-module de validation (52), consistant à déterminer le statut associé au paramètre (P1) correspondant à la masse courante et le statut associé au capteur (C1) configuré pour mesurer 25 l'angle d'incidence (a), à partir : o du statut commun associé au capteur (C1) configurés pour mesurer l'angle d'incidence (a) de l'aéronef (AC) et au paramètre (P1) correspondant à la masse courante, o des statuts associés aux autres capteurs (C2, C3,..., CN), 30 o des paramètres relatifs au vol estimés, 3066755 64 o de l'erreur de masse estimée, o des paramètres relatifs au vol mesurés, o des résidus générés dans la sous-étape (E22) d'estimation et o d'un coefficient de portance (CL) fourni à partir d'une 5 modélisation embarquée alimentée par les paramètres relatifs au vol estimés et mesurés par les capteurs (C1, C2, CN).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la sous-étape d'estimation (E22) correspond à un filtre de Kalman étendu associé à un vecteur d'état (X), un vecteur d'observation 10 (Y) et un vecteur de mesures auxiliaires (Z), le vecteur de mesures auxiliaires (Z) présentant comme expression : Z = (iHm, ch sp,m,11J m' (Pm, m,nx,m, m, conf, Vgzom, Vgyom, Vgzom, zgm), dans laquelle : - 1Hm correspond à une mesure de déflexion du plan horizontal, 15 - 6gimcorrespond à une mesure de déflexion de gouvernes de profondeur de l'aéronef (AC), - 6spimcorrespond à une mesure de déflexion de spoilers de l'aéronef (AC), - 11n correspond à une mesure de cap, 20 - (pm correspond à une mesure d'angle de gite, - 0m correspond à une mesure d'inclinaison, - nxim correspond à une mesure du facteur de charge longitudinal dans le repère lié à l'aéronef (AC), - m correspond au paramètre de masse courante de l'aéronef (AC), 25 - conf correspond à une mesure de configuration aérodynamique de l'aéronef (AC), - V V V correspondent à des mesures des composantes de gx0m, gyom, gx0 m vitesse sol dans le repère terrestre, et 3066755 65 - zgm correspond à une mesure d'altitude géométrique ; le vecteur d'état (X) présentant comme expression : 7 Wxo WYo W X = zo AISA ' bcL \ Cbx / dans laquelle : 5 - (W0,Wyo,Wzo) correspondent aux trois composantes de la vitesse du vent dans le repère terrestre, - AISA correspond à un écart de température entre une température statique courante et une température déterminée à partir d'un modèle d'atmosphère standard à une altitude géométrique courante, 10 - bcL correspond à un biais de modélisation du coefficient de portance, et - Cbx correspond à un terme de correction barométrique ; la dérivée du vecteur d'état (X) présentant comme expression : i Wxo = 0 Wyo = 0 Wzo = 0 ArSA = 0 ' b bcL = _bcL Tb \ 13' = 0 / dans laquelle, Tb correspond à un temps caractéristique associé à une 15 dynamique du biais de modélisation du coefficient de portance bcL, le vecteur d'observation (Y) présentant comme expression : X= 3066 755 66 am = atan (1 u 13m = atan (,/,,E,T2) Psi?, = (zp) nzlm = ysp,m2(cL+bcL) + nxim tan a 2mg cos a Y pTm = ps (1 + y-21 m2)y-i TTm = Ts (1 + -1-2 M2) j dans laquelle : am correspond à une mesure d'incidence, pm correspond à une mesure de dérapage, 5 Psm correspond à une mesure de pression statique, nzim correspond à une mesure de facteur de charge vertical dans un repère lié à l'aéronef, PTm correspond à une mesure de pression totale, TTm correspond à une mesure de température totale, et 10 zp correspond à l'altitude pression et s'exprime selon l'équation z4I SA Zp 1-E = g Chx, avec T15 = 288,15 K, T15 - correspond à une fonction reliant la mesure de l'altitude pression zP à la pression statique avec l'expression suivante : logio(Pii)-EgR(zTP111110-gz(Pimo)) {«Zpm Zp11) = 10 GTzo gzo ' (Zp m\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, 20 caractérisé en ce que la sous-étape d'estimation (E22) correspond à un filtre de Kalman étendu associé à un vecteur d'état (X) et un vecteur d'observation (Y) et un vecteur de mesures auxiliaires (Z), le vecteur de mesures auxiliaires (Z) présentant comme expression : Z = (1Hm, chm, 6sp,m,11J',' (pm, 0m, nx,m, ny,m, m, conf, Vgzom , Vgyom, Vgzom, Zgm ), 25 dans lequel nyimcorrespond à une mesure de facteur de charge latéral dans le repère lié à l'aéronef, le vecteur d'état (X) présentant comme expression : (tk) dans 3066755 71 Wxo WYo Wzo AISA bcL Cbx X = Vgxo V gYo V, zo bnxi bnyl bnzl ZG dans laquelle : - Vgx0,Vgyo,Vgzo correspondent aux trois composantes de la vitesse sol dans le repère terrestre, 5 brui, bnyi, bnzi correspondent aux trois composantes de biais d'accéléromètres dans le repère lié à l'aéronef (AC), - zG correspond à une altitude géométrique ; la dérivée du vecteur d'état (X) présentant comme expression : Wxo = o WYo ° Wzo = o Al.SA = 0 = CL Tb Cbx = Tgxo (nxim + bnx) sin 0 \ (nyim + bny) cos 0 sin (I) \(nzim + bnz) cos 0 cos (11 = - ° gYo -g * Mrot Élnyl =0 g - ° ZG = Vgzo ZO 3066755 72 dans lequel : - Mrot correspond à une matrice de rotation usuelle du repère terrestre vers le repère lié à l'aéronef (AC) et a pour expression Mrot = cos 0 cos 11J sin (I) sin 0 cos 11J - cos (I) sin 11J cos (I) sin 0 cos 11J + sin (I) sin 11J 5 cos 0 sin 11J sin (I) sin 0 sin 11J + cos (I) cos 11J cos (I) sin 0 sin 11J - sin (I) cos 11J , sin 0 - sin (I) cos° - cos (I) cos 0 le vecteur d'observation (Y) présentant comme expression : 7 am = atan (1 \ u pm = atan (,/,,E,T2) Psm = «zp) SPd(CL+bcL) + = nzlm mg cos a nx,m tan a Y PTm = Ps (1 + y- m2)Y-1 TTm Ts (1 + -1 2 - M2) Y = v Meng - ,/yrTs Pseng = *P) TTengm = Ts (1 + -1-2 M2) V, = Vg oxom oxo V, = Vg oYom oYo V, = ozo V, ozo \ ZGm - ZG dans laquelle : - Vgx , Vg , Vg correspond à des mesures des trois composantes om Yom xom 10 de la vitesse sol, et - ZGm correspond à une mesure de l'altitude géométrique.\n<CLM>\1\tProcédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la composante latérale y de la vitesse air V est supposée nulle. 3066755 73\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la détermination du statut commun et du statut associé aux autres capteurs de la sous-étape (E41) de détection de capteur défaillant comprend les sous-étapes suivantes : 5 - une sous-étape (E411) d'attribution à chaque résidu d'une limite maximale (l'i) et une limite minimale (ri-) à partir des paramètres de vol estimés ; la sous-étape (E411) étant également une sous-étape de construction d'un premier indicateur de validité (Vps) associé au capteur de pression 1 0 statique et d'un deuxième capteur de validité (VpT) associé au capteur de pression totale à partir des paramètres estimés et des mesures issues des capteurs de l'aéronef : o le premier indicateur de validité (Vps) valant 1 si la relation 14(s)(zpin - zGin)1\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, 10 caractérisé en ce que les statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2, ..., CN) sont également déterminés à partir de statuts auxiliaires associés à chacun desdits capteurs aptes à être envoyés au module de détection (5) par un module de surveillance (9).\n<CLM>\1\tProcédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, 15 caractérisé en ce que, pour un paramètre de vol consolidé mesuré à partir d'une pluralité de capteurs, le procédé comprend les sous-étapes suivantes mises en oeuvre par un module de vérification unitaire (10), lorsqu'une panne est détectée pour un capteur mesurant ledit paramètre de vol dont ladite mesure est utilisée en entrée du module d'estimation (4) : 20 - une sous-étape (E61) de reconfiguration du sous-module d'estimation pour ne pas prendre en compte la mesure erronée du paramètre de vol utilisé jusqu'alors dans la sous-étape d'estimation (E22), - une sous-étape (E62) de calcul de la différence entre l'estimation dudit paramètre de vol et de la mesure d'un desdits capteurs issue de la pluralité de 25 capteur, pour chacune des mesures issues de la pluralité de capteurs, si la valeur absolue de la différence est inférieure à une valeur prédéterminée, la mesure étant retenue dans la sous-étape d'estimation (E22).\n<CLM>\1\tDispositif de surveillance et d'estimation : - de paramètres relatifs au vol d'un aéronef (AC) ; 3066755 75 - de statuts de capteurs, ces statuts étant représentatifs d'un fonctionnement desdits capteurs (C1, C2,..., CN) ; et - d'un statut d'un paramètre (P1) correspondant à la masse courante de l'aéronef (AC), ce statut étant représentatif de la validité dudit paramètre (P1), 5 caractérisé en ce qu'il comprend : - un module d'initialisation (3), configuré pour initialiser les statuts de capteurs (C1, C2,..., CN) configurés pour déterminer des paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC) ainsi que le statut du paramètre (P1) correspondant à la masse courante de l'aéronef et à initialiser des paramètres utilisés lors de la 1 0 mise en oeuvre du dispositif de surveillance et d'estimation (1) ; le dispositif de surveillance et d'estimation (1) comprend en outre les modules suivants, mis en oeuvre de façon itérative : - un module d'estimation (4), configuré pour déterminer une estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC) ainsi qu'une 15 estimation d'une erreur du paramètre (P1) de masse courante, à partir : o de mesures des paramètres relatifs au vol fournis par les capteurs (C1, C2,..., CN), o de paramètres relatifs au vol initialisés dans l'étape d'initialisation (El ) ou estimés à l'itération précédente de l'étape 20 d'estimation (E2) et o des statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2,..., CN), le module d'estimation (4) étant également configuré pour générer des résidus (ri) qui sont fonctions des valeurs des paramètres relatifs au vol mesurées et estimées et de termes d'innovation qui correspondent à la différence entre 25 une valeur de paramètre de vol mesurée et ladite valeur estimée ; - un premier module de transmission (7) configuré pour : o transmettre à un dispositif utilisateur (6) et à un module de détection (5) un signal représentatif de l'estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC) ainsi que de de 3066755 76 l'estimation de l'erreur du paramètre (P1) de masse courante, déterminées dans l'étape d'estimation (E2), o envoyer audit module de détection un signal représentatif des résidus générés dans l'étape d'estimation (E2) audit module de 5 détection (5) ; - un module de détection (5) configuré pour déterminer les différents statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2,..., CN) et au paramètre (P1) correspondant à la masse courante d'aéronef (AC), à partir : o de l'estimation des valeurs des résidus déterminés dans l'étape 10 d'estimation (E2) , o de l'estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol de l'aéronef (AC) déterminés dans l'étape d'estimation (E2), o des mesures des paramètres relatifs au vol fournies par les capteurs (C1, C2, CN), 15 o de l'estimation de l'erreur du paramètre (P1) de masse courante déterminée par le module d'estimation (4), o desdits statuts déterminés à l'itération précédente ou initialisés à l'étape d'initialisation (El) ; - un deuxième module de transmission (8) configuré pour transmettre au 20 dispositif utilisateur (6) et, à l'itération suivante, au module d'estimation (4) les différents statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2,..., CN) et le statut associé audit paramètre (P1) correspondant à la masse courante.\n<CLM>\1\tDispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le module d'estimation (4) comprend : 25 - un sous-module d'adaptation (41) configuré pour déterminer une variance et/ou un booléen de validité associés à chacune des mesures des paramètres relatifs au vol fournies par les capteurs (C1, C2,..., CN) ainsi que des paramètres de paramètres de réglage associés à l'algorithme d'estimation utilisé dans un sous-module d'estimation (42), à partir : 30 o desdites mesures des paramètres relatifs au vol et 3066755 77 o à partir des statuts associés à chacun desdits capteurs (C1, C2,..., CN) ; le sous-module d'adaptation (41) étant également configuré pour corriger la masse courante de l'aéronef (AC) à partir d'une erreur de masse estimée à 5 l'itération précédente ou initialisée par le module d'initialisation (3), et d'un statut associé au paramètre (P1) correspondant à la masse, - le sous-module d'estimation (42) configuré pour déterminer l'estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol ainsi qu'une estimation de l'erreur de ladite masse, à partir : o o des mesures des paramètres relatifs au vol fournis par lesdits capteurs (C1, C2,..., CN), o des paramètres relatifs au vol estimés à l'itération précédente ou initialisés à l'étape (E1) d'initialisation et o à partir de la variance et/ou du booléen de validité de chacune 15 des mesures des paramètres relatifs au vol et des paramètres de réglage déterminés dans la sous-étape d'adaptation (E21), le sous-module d'estimation (42) étant également configuré pour générer des résidus à partir des paramètres relatifs au vol estimés et mesurés et des innovations. 20\n<CLM>\1\tDispositif selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le module de détection (5) comprend : - un sous-module de détection (51) configuré pour déterminer : o le statut commun associé au capteur (C1) configuré pour mesurer l'angle d'incidence (a) de l'aéronef (AC) et au 25 paramètre (P1) correspondant à la masse courante et o le statut associé aux autres capteurs (C2, C3, CN), à partir : o des mesures des paramètres relatifs au vol fournis par lesdits capteurs (C2, C3, CN), 3066755 78 o de l'estimation des valeurs des paramètres relatifs au vol ainsi que de l'erreur de masse, o des statuts associés à chacun desdits capteurs (C2, C3, CN) et à un paramètre (P1) correspondant à une masse courante 5 d'aéronef (AC) déterminés à l'itération précédente ou initialisées par le module d'initialisation (3), o des résidus ; - un sous-module de validation (52) configuré pour déterminer le statut associé au paramètre (P1) correspondant à la masse courante et le statut 10 associé au capteur (C1) configuré pour mesurer l'angle d'incidence (a), à partir : o du statut commun associé au capteur (C1) configuré pour mesurer l'angle d'incidence (a) de l'aéronef (AC) et au paramètre (P1) correspondant à la masse courante, 15 o des statuts associés aux autres capteurs (C2, C3,..., CN), o des paramètres relatifs au vol estimés, o de l'erreur de masse estimée, o des paramètres relatifs au vol mesurés, o des résidus générés dans la sous-étape (E22) d'estimation et 20 o d'un coefficient de portance (CL) fourni à partir d'une modélisation embarquée alimentée par les paramètres relatifs au vol estimés et mesurés par lesdits capteurs (C1, C2, CN).\n<CLM>\1\tAéronef, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de surveillance et d'estimation 1 25 de paramètres de vol d'un aéronef (AC), tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 11 à 13.