EP1459145A2 - Methode et dispositif de surveillance et de controle automatique de la trajectoire d'un aeronef. - Google Patents

Methode et dispositif de surveillance et de controle automatique de la trajectoire d'un aeronef.

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Publication number
EP1459145A2
EP1459145A2 EP02784931A EP02784931A EP1459145A2 EP 1459145 A2 EP1459145 A2 EP 1459145A2 EP 02784931 A EP02784931 A EP 02784931A EP 02784931 A EP02784931 A EP 02784931A EP 1459145 A2 EP1459145 A2 EP 1459145A2
Authority
EP
European Patent Office
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aircraft
volume
trajectory
coordinates
safety volume
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02784931A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Philippe L. Brigode
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1459145A2 publication Critical patent/EP1459145A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/18—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using automatic pilot
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/20—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using radiated signals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B64D45/0015—Devices specially adapted for the protection against criminal attack, e.g. anti-hijacking systems
    • B64D45/0031—Devices specially adapted for the protection against criminal attack, e.g. anti-hijacking systems means for overriding or restricting access to flight controls
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/10—Simultaneous control of position or course in three dimensions
    • G05D1/101—Simultaneous control of position or course in three dimensions specially adapted for aircraft
    • G05D1/106—Change initiated in response to external conditions, e.g. avoidance of elevated terrain or of no-fly zones

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for automatically piloting an aircraft on board which has been memorized a set of coordinates determining at least one safety volume.
  • Autopilot methods are well known in the aeronautical field. They consist in automatically piloting, therefore without human intervention, an aircraft so that it follows a determined trajectory. This trajectory generally depends on a well-established flight plan.
  • Patent JP 11-044551 further describes a navigation system which makes it possible to take into account dangerous zones, such as a mountain or an area with strong atmospheric disturbances, and to calculate an alternative trajectory which avoids these dangerous zones.
  • dangerous zones such as a mountain or an area with strong atmospheric disturbances
  • the coordinates of these danger zones also called safety volumes, are generally stored on board the aircraft, for example in a navigation database.
  • the alternative trajectory is provided to the automatic pilot, who then takes charge of piloting the aircraft so that it follows this alternative trajectory.
  • the object of the invention is to provide a method and a device for automatically monitoring and controlling the trajectory of an aircraft guaranteeing greater safety.
  • the method of automatic piloting of an aircraft according to the invention is characterized in that the method comprises the following steps:
  • a safety volume can for example be a safety volume around a mountain, but also a safety volume around an area occupied by people, such as for example a residential area. In the latter case, the method according to the invention makes it possible to prevent terrorist acts such as acts intended to cause the aircraft to crash into the occupied area, since the autopilot is engaged automatically and will fly the aircraft according to the zone clearance path.
  • the aircraft does not have to be in flight for the method to apply.
  • the method can effectively be applied when the aircraft is on the ground, for example before a take-off phase or after a landing phase.
  • the relief trajectory will be a ground clearance trajectory.
  • the method according to the invention may also include a step of recording the coordinates of the security volume in storage means on board the aircraft. This also makes it possible to increase security by better controlling the way in which the coordinates are recorded, for example by applying methods of encoding and possibly encryption of the coordinates.
  • the method according to the invention comprises a step of automatic deactivation of any other means of piloting the aircraft once the means of automatic piloting of the aircraft according to the alternate trajectory are activated.
  • no other piloting means makes it possible to modify the trajectory of the aircraft as long as the aircraft is in the safety volume. In the event of an attempt to deliberately crash the aircraft by a terrorist action, this effectively prevents that a person forces the aircraft to crash, for example by manual piloting.
  • Fig.l shows a flowchart of an automatic piloting method according to the state of the art
  • Fig.2a shows a flowchart corresponding to an example of the steps of an automatic piloting method according to the invention
  • Fig.2b shows a flowchart corresponding to an example of an additional step of an automatic piloting method according to the invention
  • Fig.3 shows a vertical sectional view of an example illustrating the principle of the invention
  • Fig.4 shows a perspective view of an example of security volume according to the invention
  • Fig.5a, 5b show examples of relief trajectory according to the invention
  • Fig.6 is a flowchart corresponding to an example of the steps of a preferred method of automatic piloting according to the invention
  • Fig.7 shows a simplified diagram of a known aircraft piloting system
  • Fig.8 shows a block diagram of an example of a steering device according to the invention
  • Fig.9 shows a block diagram of an example of a preferred piloting device according to the invention
  • Fig.10 shows a block diagram of another example of a preferred piloting device according to the invention
  • FIG. 1 shows a flowchart of an automatic piloting method according to the state of the art. Note that the passage from manual piloting to automatic piloting of the aircraft (1) is done manually, that is to say that automatic piloting is activated following an action by a person, generally a pilot. of the aircraft (1).
  • Patent JP 11-044551 further describes the possibility for said trajectory to hold account for hazardous areas, such as mountains or areas with severe atmospheric disturbances, and is therefore calculated or recalculated to avoid such areas. It will easily be understood that this method is only effective if it can be ensured that the automatic piloting is indeed activated and possibly that it remains activated. However, nothing is less certain, in particular in the case of a terrorist action aimed at crashing the aircraft (1) for example.
  • a method which comprises a certain number of steps, as illustrated by an example of a flow diagram in FIG. 2a.
  • the position of the aircraft (1) is then acquired, for example by means of techniques such as GPS, inertial units, radiobeaconing and / or any combination of these techniques and / or other techniques.
  • comparing said position of the aircraft (1) with respect to the safety volume (2) as stored on board the aircraft (1) This comparison is made for each safety volume (2) stored. If the aircraft (1) is not in any of the safety volumes, normal manual or automatic piloting is continued.
  • the method according to the invention can also include an additional step of recording the at least one security volume (2) in storage means (52) on board the aircraft (1), as illustrated in FIG. .2b.
  • a security volume (2) can for example be a mesh volume defined by a set of nodes whose coordinates are stored. It is thus possible, for example, to apply methods of encoding and possibly encryption of said coordinates in order to guarantee better security of these coordinates.
  • Fig.3 shows a vertical sectional view of an example of a safety volume (2) into which an aircraft (1) enters and of the path (3) of clearance of the safety volume (2) imposed on the aircraft ( 1) in application of the automatic piloting method according to the invention.
  • the safety volume (2) is a parallelepiped that the aircraft (1) penetrates by one of its flanks while it is flying substantially in a straight line.
  • the release trajectory (3) corresponds to a simple gain in altitude of the aircraft (1).
  • Fig.4 shows a perspective view of another example of safety volume (2) according to the invention.
  • the safety volume (2) consists of a set of parallelepipeds adjoining each other in order to form a continuous volume.
  • Such a volume can be useful to protect urban areas by example, while providing one or more corridors allowing normal passage of the aircraft (1), for example for a landing at a nearby airport.
  • the release path (3) of the safety volume (2) in application of the automatic piloting method according to the invention is a trajectory which would be obtained if the aircraft (1) was piloted to make it take time to altitude to the maximum of these possibilities, such as for example by actuating a rudder (32) of the aircraft (1) at the maximum of its travel.
  • Figs.5a and 5b show examples of such relief trajectories.
  • a preferred safety volume (2) such as a volume of substantially pyramidal or conical shape, said volume enveloping an area to be protected (5).
  • trajectories (3c, 3d) corresponding respectively to the points and angles of attack of the volume of safety (2) indicated by the trajectories (4c, 4d) of the aircraft (1).
  • Fig.6 is a flowchart corresponding to an example of the steps of preferred methods of automatic piloting according to the invention.
  • a first additional step occurs when the automatic piloting according to the release trajectory (3) of the aircraft (1) has been automatically activated.
  • This first additional step consists in automatically deactivating any other means of piloting the aircraft (1), such as a manual piloting means for example.
  • a manual piloting means for example.
  • terrorist acts such as acts intended to crash an aircraft into an occupied area. It is indeed not necessary that the terrorist can supervise the aircraft and force a trajectory different from the escape trajectory (3) by manual piloting for example.
  • a second additional step also occurs when the automatic piloting according to the release trajectory (3) of the aircraft (1) has been automatically activated.
  • This second additional step consists in not authorizing a deactivation of the autopilot according to the release path (3). For the same reasons, this indeed makes it possible to prevent a terrorist from being able to supervise the aircraft (1) and to force a trajectory different from the alternate trajectory (3) by deactivating the automatic piloting.
  • the aircraft (1) acts completely autonomously and no person on board the aircraft (1) can fly the aircraft (1) for essentially the entire duration of the disengagement trajectory (3).
  • the safety volume (2) can also represent a compulsory volume.
  • the invention therefore also relates to an automatic piloting method the aim of which is to keep the aircraft (1) within the safety volume (2).
  • This method is similar to the method described above, except that in this case the automatic pilot is activated automatically as soon as the aircraft (1) leaves the safety volume (2) in order to pilot the aircraft ( 1) following a reintegration path into the safety volume (2).
  • Such a method can be used for example when it is simpler to define a mandatory safety volume (2) than to define a prohibited safety volume (2), such as during takeoff and / or landing phases of the aircraft (1).
  • an automatic piloting device for an aircraft (1).
  • the device will be described for a conventional airliner, although it is also applicable to any other aircraft (1).
  • an airplane is piloted by means of actuators (30) which respond to orders from control members.
  • Fig.7 shows a simplified diagram of a known aircraft piloting system.
  • a mini-stick which is an example of a control member manipulated by a pilot.
  • the mini-stick sends an order to a flight control computer (21) which provides instructions to servos (22) acting on actuators (30) such as rudder (33), elevator (32) and ailerons ( 31).
  • actuators (30) such as rudder (33), elevator (32) and ailerons ( 31).
  • the actuators (30) respond to his request accordingly, which makes it possible to steer the aircraft.
  • the gas control of the engine (s) (34) When the pilot engages the automatic pilot, it is the latter who gives the orders to the flight control computer (21) according to a well-established flight plan.
  • the device comprises means (42) for receiving the coordinates determining the at least one security volume (2) described above, means (41) for receiving coordinates of position of the airplane (1), and means of comparison (43) between the position of the airplane (1) and the safety volume (2), as indicated in fig.8.
  • the evaluation of the position coordinates of the aircraft (1) relative to the coordinates determining the safety volume (2) makes it possible in fact to determine whether or not the aircraft is in the safety volume (2).
  • the device also comprises means (44) for providing a path for release of the safety volume (2), and means (45) for sending orders to the flight command computer (21) which - in operation - automatically follow to the airplane the release trajectory (3) as soon as the comparison means (43) have determined that the airplane (1) is in the safety volume (2).
  • the automatic pilot device according to the invention automatically takes control of the airplane when the airplane enters the safety volume (2), and it controls the airplane so that it leaves the safety volume (2) .
  • the coordinates determining the at least one safety volume (2) can be stored in existing storage means on the aircraft, such as a navigation database for example.
  • the automatic pilot device comprises its own means (52) for memorizing the coordinates determining the at least one safety volume (2), as can be seen in FIG. 9.
  • the coordinates of the position of the aircraft can come from an existing system, such as a GPS system, an inertial system, a beacon system, or any combination of such systems and / or other systems.
  • the automatic pilot device according to the invention comprises its own means (51) for determining the position coordinates of the aircraft, as can also be seen in FIG. 9. This also makes it possible to ensure greater inviolability of said position coordinates by making it more difficult to supply the device with deliberately erroneous coordinates.
  • the piloting device according to the invention comprises means (60) for automatically deactivating any other means for piloting the airplane when the comparison means (43) have determined - in operation - that the airplane (1) is found in the security volume (2).
  • the piloting device is the only master on board as long as the aircraft is in the safety volume (2).
  • These deactivation means (60) are deactivated when the airplane has left the safety volume (2), which makes it possible from this moment to regain control of the airplane by conventional means, such as by manual piloting. for example.
  • Fig. 10 shows an example of such a device in the case of a system where the piloting commands are supplied to the flight control computer (21) by means of electrical signals coming from the different control means: minimanche ( 20a) and throttles (20b) for manual piloting and automatic piloting system (20c) for normal automatic piloting.
  • the deactivation means (60) automatically disconnect the mini-stick (20a), the throttles (20b) and the system (20c) of automatic piloting, for example by means of switches (60) interrupting the connection between the control means (20a, 20b, 20c) and the flight control computer (21), so that the airplane is only piloted by the piloting device according to the invention and is therefore forced to follow the disengagement trajectory (3) without there being any means of thwarting it.
  • the device automatically reconnects said control means (20a, 20b, 20c), in this case by closing the switches (60), so that the pilot can regain control of the aircraft, for example manually.
  • the device according to the invention does not include means intended to deactivate it, such as an on / off switch for example.
  • the safety volume (2) can also represent a compulsory volume.
  • the invention therefore also relates to an automatic piloting device the purpose of which is to keep the aircraft (1) in the safety volume (2).
  • the comparison means (43) of the device according to the invention comprise means (44) for providing a reinsertion trajectory in the safety volume (2), and means (45) for - in operation - automatically send orders to the flight control computer (21) which automatically make the airplane follow the reinsertion trajectory as soon as the comparison means (43) have determined that the airplane (1) leaves the safety volume (2) .
  • the method of the invention can be described as follows: method consisting in comparing the position of an aircraft (1) with respect to at least one safety volume (2) whose coordinates are stored on board the aircraft (1). As soon as it is detected that the aircraft (1) enters the at least one safety volume (2), automatic piloting means are activated automatically - therefore without human intervention - and pilot the aircraft (1) according to a path (3) for clearing the safety volume (2), until the aircraft (1) has left the safety volume (2).

Landscapes

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Abstract

Méthode consistant à comparer la position d'un aéronef (1) par rapport à au moins un volume de sécurité (2) dont les coordonnées sont mémorisées à bord de l'aéronef (1). Aussitôt qu'il est détecté que l'aéronef (1) pénètre dans l'au moins un volume de sécurité (2), des moyens de pilotage automatique sont activés automatiquement - donc sans intervention humaine - et pilotent l'aéronef (1) selon une trajectoire de dégagement (3) du volume de sécurité (2), jusqu'à ce que l'aéronef (1) soit sorti du volume de sécurité (2).

Description

Méthode et dispositif de surveillance et de contrôle automatique de la trajectoire d'un aéronef
Domaine de l'invention L' invention se rapporte à une méthode et un dispositif de pilotage automatique d'un aéronef à bord duquel a été mémorisé un ensemble de coordonnées déterminant au moins un volume de sécurité.
État de la technique
Des méthodes de pilotage automatique sont bien connues dans le domaine aéronautique. Elles consistent à piloter automatiquement, donc sans intervention humaine, un aéronef afin que celui-ci suive une trajectoire déterminée. Cette trajectoire dépend généralement d'un plan de vol bien établi .
Le brevet JP 11-044551 décrit de plus un système de navigation qui permet de tenir compte de zones dangereuses, telles qu'une montagne ou une zone à fortes perturbations atmosphériques, et de calculer une trajectoire alternative qui évite ces zones dangereuses. Les coordonnées de ces zones dangereuses, encore appelés volumes de sécurité, sont généralement mémorisées à bord de l'aéronef, par exemple dans une base de données de navigation. La trajectoire alternative est fournie au pilote automatique qui se charge ensuite de piloter l'aéronef afin qu'il suive cette trajectoire alternative.
Bien que de telles méthodes de pilotage automatique fonctionnent généralement bien, il est désirable d'améliorer la sécurité de ces méthodes. Résumé de l'invention
Le but de l'invention est de fournir une méthode et un dispositif de surveillance et de contrôle automatique de la trajectoire d'un aéronef garantissant une plus grande sécurité.
A cette fin, la méthode de pilotage automatique d'un aéronef selon l'invention est caractérisée en ce que la méthode comporte les étapes suivantes :
- surveiller si l'aéronef se trouve dans l'au moins un volume de sécurité en comparant des coordonnées de position de l'aéronef par rapport aux coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité; fournir une trajectoire de dégagement de l'au moins un volume de sécurité et automatiquement activer des moyens de pilotage automatique de l'aéronef selon ladite trajectoire de dégagement dès que l'aéronef se trouve dans l'au moins un volume de sécurité;
Dans les méthodes connues, c'est un pilote de l'aéronef qui enclenche le pilote automatique. Il y a donc un risque que le pilote automatique ne soit pas enclenché, soit par oubli, soit par incapacité, soit par empêchement, ou pour toute autre raison liée au facteur humain. La méthode selon l'invention permet de réduire ce risque et de mieux s'assurer que si un aéronef pénètre dans le volume de sécurité, l'aéronef effectuera automatiquement une manœuvre de dégagement dudit volume. En effet, la méthode selon l'invention active automatiquement la manœuvre de dégagement automatique, donc sans intervention humaine. Un tel volume de sécurité peut par exemple être un volume de sécurité autour d'une montagne, mais également un volume de sécurité autour d'une zone occupée par des personnes, telle que par exemple une zone d'habitation. Dans ce dernier cas, la méthode selon l'invention permet d'empêcher des actes terroristes tels que des actes visant à faire s'écraser l'aéronef sur la zone occupée, étant donné que le pilote automatique est enclenché automatiquement et qu'il pilotera l'aéronef selon la trajectoire de dégagement de la zone.
L'aéronef ne doit pas nécessairement être en vol pour que la méthode s'applique. La méthode peut effectivement être appliquée lorsque l'aéronef est au sol, par exemple avant une phase de décollage ou après une phase d'atterrissage. Dans ce cas, la trajectoire de dégagement sera une trajectoire de dégagement au sol.
La méthode selon l'invention peut également comporter une étape d'enregistrement des coordonnées du volume de sécurité dans des moyens de mémorisation à bord de l'aéronef. Ceci permet également d'accroître la sécurité en contrôlant mieux la manière dont les coordonnées sont enregistrées, par exemple en appliquant des méthodes d'encodage et éventuellement d'encryptage des coordonnées.
De préférence la méthode selon l'invention comprend une étape de desactivation automatique de tout autre moyen de pilotage de l'avion une fois les moyens de pilotage automatique de l'aéronef selon la trajectoire de dégagement activés. De cette manière, aucun autre moyen de pilotage ne permet de modifier la trajectoire de l'aéronef tant que l'aéronef se trouve dans le volume de sécurité. Dans le cas d'une tentative d'écrasement volontaire de l'aéronef par une action terroriste, ceci permet en effet d'empêcher qu'une personne ne force l'aéronef à s'écraser par exemple par un pilotage manuel.
Il est également préférable qu'une fois les moyens de pilotage automatique de l'aéronef selon la trajectoire de dégagement activés, ces moyens de pilotage automatiques ne puissent plus être désactivés tant que l'aéronef se trouve dans le volume de sécurité. Dans le cas d'une tentative d'écrasement volontaire de l'aéronef par une action terroriste, ceci permet en effet d'empêcher qu'une personne ne désactive les moyens de pilotage automatique selon la trajectoire de dégagement.
Brève description des figures
Ces aspects ainsi que d'autres aspects de l'invention seront clarifiés dans la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l'invention, référence étant faite aux dessins des figures, dans lesquelles :
Fig.l montre un organigramme d'une méthode de pilotage automatique selon l'état de la technique ; Fig.2a montre un organigramme correspondant à un exemple des étapes d'une méthode de pilotage automatique selon l'invention;
Fig.2b montre un organigramme correspondant à un exemple d'une étape supplémentaire d'une méthode de pilotage automatique selon l'invention ; Fig.3 montre une vue en coupe verticale d'un exemple illustrant le principe de l'invention ;
Fig.4 montre une vue en perspective d'un exemple de volume de sécurité selon l'invention; Fig.5a,5b montrent des exemples de trajectoire de dégagement selon l'invention; Fig.6 est un organigramme correspondant à un exemple des étapes d'une méthode préférée de pilotage automatique selon l'invention;
Fig.7 montre un schéma simplifié d'un système connu de pilotage d'avion; Fig.8 montre un schéma synoptique d'un exemple de dispositif de pilotage selon l'invention; Fig.9 montre un schéma synoptique d'un exemple de dispositif préféré de pilotage selon l'invention; Fig.10 montre un schéma synoptique d'un autre exemple de dispositif préféré de pilotage selon l'invention;
Les figures ne sont pas dessinées à l'échelle.
Généralement, des éléments semblables sont dénotés par des références semblables dans les figures.
Description détaillée de modes de réalisation particuliers
La figure 1 montre un organigramme d'une méthode de pilotage automatique selon l'état de la technique. On remarque que le passage d'un pilotage manuel vers un pilotage automatique de l'aéronef (1) se fait de manière manuelle, c'est à dire que le pilotage automatique est activé suite à une action d'une personne, généralement un pilote de l'aéronef (1).
Une fois en mode de pilotage automatique, l'aéronef (1) suit automatiquement une trajectoire déterminée, selon un plan de vol bien établi. Le brevet JP 11-044551 décrit de plus la possibilité pour que ladite trajectoire tienne compte de zones dangereuses, telles que des montagnes ou des zones à fortes perturbations atmosphériques, et soit donc calculée ou recalculée pour éviter de telles zones. On comprendra aisément que cette méthode n' est efficace que si on peut s'assurer que le pilotage automatique est bel et bien activé et éventuellement qu'il reste activé. Or, rien n'est moins sur, en particulier dans le cas d'une action terroriste visant à faire s'écraser l'aéronef (1) par exemple .
Selon un premier aspect de l'invention, il s'agit d'une méthode qui comporte un certain nombre d'étapes, comme illustré par un exemple d'organigramme dans la fig.2a. Dans cet exemple, on part d'une situation ou l'aéronef (1) est dans un mode de pilotage manuel ou automatique normal. On acquiert ensuite la position de l'aéronef (1), par exemple au moyen de techniques telles que le GPS, les centrales inertielles, le radiobalisage et/ou toute combinaison de ces techniques et/ou d'autres techniques. On compare ensuite ladite position de l'aéronef (1) par rapport au volume de sécurité (2) tel que mémorisé à bord de l'aéronef (1). Cette comparaison est effectuée pour chaque volume de sécurité (2) mémorisé. Si l'aéronef (1) ne se trouve dans aucun des volumes de sécurité, on continue le pilotage manuel ou automatique normal. Par contre, dés qu'il est détecté que l'aéronef (1) se trouve dans un des volumes de sécurité, on fournit une trajectoire de dégagement (3) de ce volume de sécurité (2) et on active automatiquement le pilotage automatique en lui dictant de suivre la trajectoire de dégagement (3), ce qui aura pour effet que l'aéronef (1) quittera automatiquement le volume de sécurité (2) . Tout au long de la manœuvre de dégagement, on continue à acquérir la position de l'aéronef (1) et à comparer cette position au volume de sécurité (2) . Dés que l'aéronef (1) a quitté le volume de sécurité (2), on revient automatiquement au pilotage manuel ou automatique normal .
La méthode selon l'invention peut également comporter une étape supplémentaire d'enregistrement de l'au moins un volume de sécurité (2) dans des moyens de mémorisation (52) à bord de l'aéronef (1), comme illustré à la fig.2b. Un tel volume de sécurité (2) peut par exemple être un volume maillé défini par un ensemble de nœuds dont on mémorise les coordonnées. On peut ainsi par exemple appliquer des méthodes d' encodage et éventuellement d' encryptage desdites coordonnées afin de garantir une meilleure sécurité de ces coordonnées.
La fig.3 montre une vue en coupe verticale d'un exemple de volume de sécurité (2) dans lequel un aéronef (1) pénètre et de trajectoire de dégagement (3) du volume de sécurité (2) imposée à l'aéronef (1) en application de la méthode de pilotage automatique selon l'invention. Dans cet exemple, le volume de sécurité (2) est un parallélépipède que l'aéronef (1) pénètre par un de ses flancs alors qu'il vole substantiellement en ligne droite. Dans un tel cas, la trajectoire de dégagement (3) correspond à une simple prise d'altitude de l'aéronef (1).
La fig.4 montre une vue en perspective d'un autre exemple de volume de sécurité (2) selon l'invention. Dans ce cas, le volume de sécurité (2) est constitué d'un ensemble de parallélépipèdes attenants les uns aux autres afin de former un volume continu. Un tel type de volume peut être utile pour protéger des zones urbaines par exemple, tout en offrant un ou des couloirs permettant le passage normal de l'aéronef (1), par exemple en vue d'un atterrissage sur un aéroport proche.
D'autres types et formes de volumes de sécurité peuvent être imaginés en fonction des conditions de terrain et de protection particuliers, tels que des polyèdres réguliers ou irréguliers ou des corps ronds, voire même des volumes complexes, et sans pour autant se distinguer de l'esprit de l'invention.
De préférence, la trajectoire de dégagement (3) du volume de sécurité (2) en application de la méthode de pilotage automatique selon l'invention est une trajectoire qui serait obtenue si l'aéronef (1) était piloté pour lui faire prendre de l'altitude au maximum de ces possibilités, tel que par exemple en actionnant un gouvernail de profondeur (32) de l'aéronef (1) au maximum de sa course.
Les figs.5a et 5b montrent des exemples de telles trajectoires de dégagement.
Dans la fig.5a, on voit en perspective un volume de sécurité (2) (2a) de forme parallélépipédique et des trajectoires de dégagement (3a, 3b), correspondant respectivement aux points et angles d'attaque du volume de sécurité (2) indiqué par les trajectoires (4a, 4b) de 1' aéronef (1) .
Dans la fig.5b, on voit en coupe verticale un volume de sécurité (2) préféré, tel qu'un volume de forme substantiellement pyramidale ou conique, ledit volume enveloppant une zone à protéger (5) . On y voit aussi des trajectoires de dégagement (3c, 3d) correspondant respectivement aux points et angles d'attaque du volume de sécurité (2) indiqué par les trajectoires (4c, 4d) de 1' aéronef (1) .
D'autres trajectoires de dégagement peuvent être imaginées en fonction de la forme du volume de sécurité (2) et de la position, la vitesse et la direction de l'aéronef (1) lorsqu'il entre dans le volume de sécurité (2), et sans pour autant se distinguer de l'esprit de l'invention.
La fig.6 est un organigramme correspondant à un exemple des étapes de méthodes préférées de pilotage automatique selon l'invention. Comme on peut le voir, selon une méthode préférée, une première étape supplémentaire intervient lorsque le pilotage automatique selon la trajectoire de dégagement (3) de l'aéronef (1) à été automatiquement activé. Cette première étape supplémentaire consiste à désactiver automatiquement tout autre moyen de pilotage de l'aéronef (1), tel qu'un moyen de pilotage manuel par exemple. En effet, bien que dans la plupart des cas il soit désirable que le pilote garde le contrôle de l'aéronef, il peut s'avérer nécessaire que cette possibilité ne lui soit pas offerte. C'est en particulier à nouveau le cas lors d' actes terroristes tels que des actes visant à faire s'écraser un aéronef sur une zone occupée. II ne faut en effet pas que le terroriste puisse superviser l'aéronef et forcer une trajectoire différente de la trajectoire de dégagement (3) par un pilotage manuel par exemple .
Selon une autre méthode préférée, une deuxième étape supplémentaire intervient également lorsque le pilotage automatique selon la trajectoire de dégagement (3) de l'aéronef (1) à été automatiquement activé. Cette deuxième étape supplémentaire consiste à ne pas autoriser une desactivation du pilotage automatique selon la trajectoire de dégagement (3) . Pour les mêmes raisons, ceci permet en effet d'éviter qu'un terroriste ne puisse superviser l'aéronef (1) et forcer une trajectoire différente de la trajectoire de dégagement (3) par une desactivation du pilotage automatique.
Dans une méthode selon l'invention comportant la première et la deuxième étape supplémentaire, l'aéronef (1) agit de manière totalement autonome et aucune personne à bord de l'aéronef (1) ne peut piloter l'aéronef (1) pendant essentiellement toute la durée de la trajectoire de dégagement (3) .
Réciproquement, le volume de sécurité (2) peut également représenter un volume obligatoire. L'invention concerne donc aussi une méthode de pilotage automatique dont le but est de maintenir l'aéronef (1) dans le volume de sécurité (2) . Cette méthode est similaire à la méthode décrite ci-dessus, si ce n'est que dans ce cas le pilote automatique est activé automatiquement dès que l'aéronef (1) quitte le volume de sécurité (2) afin de piloter l'aéronef (1) suivant une trajectoire de réinsertion dans le volume de sécurité (2) . Une telle méthode peut être utilisée par exemple lorsqu' il est plus simple de définir un volume de sécurité (2) obligatoire que de définir un volume de sécurité (2) interdit, tel que lors de phases de décollage et/ou d'atterrissage de l'aéronef (1).
Selon un deuxième aspect de l'invention, il s'agit d'un dispositif de pilotage automatique d'un aéronef (1). Pour des raisons de simplification, le dispositif sera décrit pour un avion de ligne classique, bien qu'il soit également applicable à tout autre aéronef (1) . De manière simplifiée, un avion se pilote au moyen d' actionneurs (30) qui répondent à des ordres provenant d'organes de commande.
La fig.7 montre un schéma simplifié d'un système connu de pilotage d'avion. On y voit un minimanche qui est un exemple d'organe de commande manipulé par un pilote. Le minimanche envoie un ordre à un calculateur de commandes de vol (21) qui fournit des consignes à des servocommandes (22) agissant sur des actionneurs (30) tels que gouvernail de direction (33), gouvernail de profondeur (32) et ailerons (31) . Ainsi, lorsque le pilote manœuvre le minimanche, les actionneurs (30) répondent à sa demande en conséquence, ce qui permet de diriger l'avion. Il en va de même pour la commande des gaz du ou des moteurs (34) . Lorsque le pilote enclenche le pilote automatique, c' est ce dernier qui donne les ordres au calculateur de commandes de vol (21) suivant un plan de vol bien établi.
Dans un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, le dispositif comporte des moyens (42) pour recevoir les coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2) décrit ci-dessus, des moyens (41) pour recevoir des coordonnées de position de l'avion (1), et des moyens de comparaison (43) entre la position de l'avion (1) et le volume de sécurité (2), tel qu'indiqué à la fig.8 . L'évaluation de coordonnées de position de l'avion (1) par rapport aux coordonnées déterminant le volume de sécurité (2) permet en effet de déterminer si l'avion se trouve ou non dans le volume de sécurité (2) . Le dispositif comporte également des moyens (44) pour fournir une trajectoire de dégagement du volume de sécurité (2), et des moyens (45) pour envoyer des ordres au calculateur de commandes de vol (21) qui - en fonctionnement - font automatiquement suivre à l'avion la trajectoire de dégagement (3) dès que les moyens de comparaison (43) ont déterminé que l'avion (1) se trouve dans le volume de sécurité (2) . Ainsi, le dispositif de pilotage automatique selon l'invention prend automatiquement les commandes de l'avion lorsque l'avion pénètre le volume de sécurité (2), et il pilote l'avion afin que celui ci sorte du volume de sécurité (2) .
Les coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2) peuvent être mémorisées dans des moyens de mémorisation existants dans l'avion, tel qu'une base de données de navigation par exemple.
De préférence, le dispositif de pilotage automatique selon l'invention comporte ses propres moyens (52) de mémorisation des coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2), comme on peut le voir à la fig.9. Ceci permet en effet d' assurer une plus grande inviolabilité desdites coordonnées en rendant plus difficile la fourniture au dispositif de coordonnées volontairement erronées.
Les coordonnées de la position de l'avion peuvent provenir d'un système existant, tel qu'un système GPS, un système inertiel, un système de radiobalises, ou toute combinaison de tels systèmes et/ou d'autres systèmes. De préférence, le dispositif de pilotage automatique selon l'invention comporte ses propres moyens (51) de détermination des coordonnées de position de l'avion, comme on peut également le voir à la fig.9. Ceci permet également d'assurer une plus grande inviolabilité desdites coordonnées de position en rendant plus difficile la fourniture au dispositif de coordonnées volontairement erronées . Avantageusement, le dispositif de pilotage selon l'invention comporte des moyens (60) pour automatiquement désactiver tout autre moyen de pilotage de l'avion lorsque les moyens de comparaison (43) ont déterminé - en fonctionnement - que l'avion (1) se trouve dans le volume de sécurité (2). Ainsi, le dispositif de pilotage selon l'invention est le seul maître à bord tant que l'avion se trouve dans le volume de sécurité (2) . Ces moyens (60) de desactivation sont désactivés lorsque l'avion est sorti du volume de sécurité (2), ce qui permet à partir de ce moment de reprendre le contrôle de l'avion par des moyens classiques, tel que par un pilotage manuel par exemple. La fig.10 montre un exemple d'un tel dispositif dans le cas d'un système où les ordres de pilotage sont fournis au calculateur de commandes de vol (21) par le biais de signaux électriques provenant des différents moyens de commande : minimanche (20a) et manettes des gaz (20b) pour le pilotage manuel et système (20c) de pilotage automatique pour le pilotage automatique normal. Lorsque les moyens de comparaison (43) ont détecté que l'avion se trouve dans le volume de sécurité (2), les moyens de desactivation (60) déconnectent automatiquement le minimanche (20a) , les manettes de gaz (20b) et le système (20c) de pilotage automatique, par exemple au moyen d'interrupteurs (60) interrompant la liaison entre les moyens de commande (20a, 20b, 20c) et le calculateur de commandes de vol (21), de manière à ce que l'avion soit uniquement piloté par le dispositif de pilotage selon l'invention et soit donc forcé de suivre la trajectoire de dégagement (3) sans qu'il y ait moyen de la contrecarrer.
Une fois l'avion (1) sorti du volume de sécurité (2), le dispositif reconnecte automatiquement lesdits moyens de commande (20a, 20b, 20c) , dans ce cas en refermant les interrupteurs (60), afin que le pilote puisse reprendre le contrôle de l'avion, par exemple manuellement.
De manière encore plus avantageuse, le dispositif selon l'invention ne comporte pas de moyen destiné à le désactiver tel qu'un interrupteur de marche/arrêt par exemple .
Réciproquement, le volume de sécurité (2) peut également représenter un volume obligatoire. L'invention concerne donc aussi un dispositif de pilotage automatique dont le but est de maintenir l'aéronef (1) dans le volume de sécurité (2) . Dans ce cas, les moyens de comparaison (43) du dispositif selon l'invention comportent des moyens (44) pour fournir une trajectoire de réinsertion dans le volume de sécurité (2), et des moyens (45) pour - en fonctionnement - automatiquement envoyer des ordres au calculateur de commandes de vol (21) qui font automatiquement suivre à l'avion la trajectoire de réinsertion dès que les moyens de comparaison (43) ont déterminé que l'avion (1) sort du volume de sécurité (2).
Selon un troisième aspect de l'invention, il s'agit d'un système de pilotage automatique d'un aéronef (1), tel que décrit dans les revendications.
En résumé, la méthode de l'invention peut être décrite comme suit : méthode consistant à comparer la position d'un aéronef (1) par rapport à au moins un volume de sécurité (2) dont les coordonnées sont mémorisées à bord de l'aéronef (1) . Aussitôt qu'il est détecté que l'aéronef (1) pénètre dans l'au moins un volume de sécurité (2), des moyens de pilotage automatique sont activés automatiquement - donc sans intervention humaine - et pilotent l'aéronef (1) selon une trajectoire de dégagement (3) du volume de sécurité (2), jusqu'à ce que l'aéronef (1) soit sorti du volume de sécurité (2) .

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Méthode de pilotage automatique d'un aéronef (1) à bord duquel a été mémorisé un ensemble de coordonnées déterminant au moins un volume de sécurité (2), caractérisée en ce que la méthode comporte les étapes suivantes : surveiller si l'aéronef (1) se trouve dans l'au moins un volume de sécurité (2) en comparant des coordonnées de position de l'aéronef par rapport aux coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité; fournir une trajectoire de dégagement (3) de l'au moins un volume de sécurité (2) et automatiquement activer des moyens de pilotage automatique de l'aéronef (1) selon ladite trajectoire de dégagement (3) dès que l'aéronef se trouve dans l'au moins un volume de sécurité (2) ;
2. Méthode de pilotage automatique d'un aéronef (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la méthode comporte une étape supplémentaire consistant à enregistrer dans des moyens (52) de mémorisation à bord de l'aéronef l'ensemble des coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2) ;
3. Méthode de pilotage automatique d'un aéronef (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que une fois les moyens de pilotage automatique de l'aéronef (1) selon la trajectoire de dégagement (3) activés, tout autre moyen de pilotage est automatiquement désactivé afin que ces autres moyens ne puissent pas modifier la trajectoire de l'aéronef tant que l'aéronef se trouve dans le volume de sécurité (2);
4. Méthode de pilotage automatique d'un aéronef (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que une fois les moyens de pilotage automatique de l'aéronef (1) selon la trajectoire de dégagement (3) activés, ils ne peuvent plus être désactivés tant que l'aéronef (1) se trouve dans le volume de sécurité (2) ;
5. Méthode de pilotage automatique d'un aéronef (1) à bord duquel a été mémorisé un ensemble de coordonnées déterminant au moins un volume de sécurité (2), caractérisée en ce que la méthode comporte les étapes suivantes : surveiller si l'aéronef (1) se trouve dans l'au moins un volume de sécurité (2) en comparant des coordonnées de position de l'aéronef (1) par rapport aux coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2); fournir une trajectoire de réinsertion dans l'au moins un volume de sécurité (2) et automatiquement activer des moyens de pilotage automatique de l'aéronef (1) selon ladite trajectoire de réinsertion dès que l'aéronef (1) sort de l'au moins un volume de sécurité (2);
6. Méthode de pilotage automatique d'un aéronef (1) selon la revendication 5, caractérisée en ce que la méthode comporte une étape supplémentaire consistant à enregistrer dans des moyens (52) de mémorisation à bord de l'aéronef (1) l'ensemble de coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2);
7. Méthode de pilotage automatique d'un aéronef (1] selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce qu'une fois les moyens de pilotage automatique de l'aéronef (1) selon la trajectoire de réinsertion activés, tout autre moyen de pilotage est automatiquement désactivé afin que ces autres moyens ne puissent pas modifier la trajectoire de l'aéronef (1) tant que l'aéronef (1) ne se trouve pas dans le volume de sécurité (2) ;
8. Méthode de pilotage automatique d'un aéronef (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'une fois les moyens de pilotage automatique de l'aéronef (1) selon la trajectoire de réinsertion activés, ils ne peuvent plus être désactivés tant que l'aéronef (1) ne se trouve pas dans le volume de sécurité (2) ;
9. Dispositif de pilotage automatique d'un aéronef (1), l'aéronef étant équipé de moyens (21) de contrôle de trajectoire dudit l'aéronef, caractérisé en ce que le dispositif comporte : - des premiers moyens (41) de réception de coordonnées d'une position de l'aéronef (1), des seconds moyens (42) de réception de coordonnées déterminant au moins un volume de sécurité (2), des moyens de comparaison (43) des coordonnées de la position de l'aéronef (1) et des coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2), des moyens (44) pour fournir une trajectoire de dégagement (3) du volume de sécurité (2), des moyens d'envoi d'ordres (45) aux moyens (21) de contrôle de trajectoire, sous la dépendance desdits moyens de comparaison (43) et desdits moyens (44) pour fournir une trajectoire de dégagement (3), tels que lorsque - en fonctionnement - les moyens de comparaison (43) ont déterminé que la position de l'aéronef (1) se trouve dans l'au moins un volume de sécurité (2), les moyens d'envoi d'ordres (45) envoient automatiquement des ordres aux moyens (21) de contrôle de trajectoire faisant suivre à l'aéronef (1) la trajectoire de dégagement (3) du volume de sécurité (2) .
10. Dispositif de pilotage automatique d'un aéronef (1) selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens (52) de mémorisation des coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2), fournissant - en fonctionnement - les coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2) aux premiers moyens (41) de réception ;
11. Dispositif de pilotage automatique d'un aéronef (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens (51) de détermination des coordonnées de position de l'aéronef (1), fournissant - en fonctionnement - les coordonnées de position de l'aéronef (1) aux seconds moyens (42) de réception ;
12. Dispositif de pilotage automatique d'un aéronef (1) selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre des moyens (60) de desactivation de tout autre moyen d'envoi d'ordres aux moyens (21) de contrôle de trajectoire, ladite desactivation ayant lieu automatiquement - en fonctionnement - lorsque les moyens de comparaison (43) ont déterminé que la position de l'aéronef (1) se trouve dans l'au moins un volume de sécurité (2);
13. Système de pilotage automatique d'un aéronef (1), caractérisé en ce que le système comporte : des moyens (21) de contrôle de trajectoire dudit l' aéronef (1) , des premiers moyens (41) de réception de coordonnées d'une position de l'aéronef (1), des seconds moyens (42) de réception de coordonnées déterminant au moins un volume de sécurité (2), - des moyens de comparaison (43) des coordonnées de la position de l'aéronef (1) et des coordonnées déterminant l'au moins un volume de sécurité (2), des moyens (44) pour fournir une trajectoire de dégagement (3) du volume de sécurité (2), - des moyens d'envoi d'ordres (45) aux moyens (21) de contrôle de trajectoire, sous la dépendance desdits moyens de comparaison (43) et desdits moyens (44) pour fournir une trajectoire de dégagement (3), tels que lorsque - en fonctionnement - les moyens de comparaison (43) ont déterminé que la position de l'aéronef (1) se trouve dans l'au moins un volume de sécurité (2), les moyens d'envoi d'ordres (45) envoient automatiquement des ordres aux moyens (21) de contrôle de trajectoire faisant suivre à l'aéronef (1) la trajectoire de dégagement (3) du volume de sécurité (2) .
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Effective date: 20060719