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WO2007054482A1 - Procede de predictions de collision avec des obstacles au sol et d'alertes, notamment embarques sur un aeronef. - Google Patents

Procede de predictions de collision avec des obstacles au sol et d'alertes, notamment embarques sur un aeronef. Download PDF

Info

Publication number
WO2007054482A1
WO2007054482A1 PCT/EP2006/068151 EP2006068151W WO2007054482A1 WO 2007054482 A1 WO2007054482 A1 WO 2007054482A1 EP 2006068151 W EP2006068151 W EP 2006068151W WO 2007054482 A1 WO2007054482 A1 WO 2007054482A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
obstacle
point
obstacles
linear
distance
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/068151
Other languages
English (en)
Inventor
Michel Subelet
Sylvain Fontaine
Carine Moncourt
Bernard Fabre
Original Assignee
Thales
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales filed Critical Thales
Priority to US12/092,897 priority Critical patent/US8229662B2/en
Publication of WO2007054482A1 publication Critical patent/WO2007054482A1/fr

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/0073—Surveillance aids
    • G08G5/0086—Surveillance aids for monitoring terrain
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
    • G08G5/04—Anti-collision systems
    • G08G5/045—Navigation or guidance aids, e.g. determination of anti-collision manoeuvers

Definitions

  • a method of predicting collisions with ground obstacles and alerts, in particular on board an aircraft is disclosed.
  • the invention particularly relates to a method for detecting obstacles on the ground.
  • the invention applies to the calculation of the alerts relating to the risk of collision with point or linear obstacles taking into account the trajectory of the aircraft and the altitude of the obstacles.
  • Aircraft are equipped with many instruments including to limit the risk of accidents.
  • CFIT Controlled Flight Into Terrain
  • This system includes a topographic database on terrain terrain.
  • terrain awareness and warning systems do not have the function of predicting collision with obstacles, such as for example man-made obstacles of the electric line type or of the high-rise construction type.
  • obstacles such as for example man-made obstacles of the electric line type or of the high-rise construction type.
  • taking these obstacles into account could significantly improve ground surveillance, particularly during the take-off and landing phases.
  • the subject of the invention is a method for predicting collisions with ground obstacles and alerts, receiving as input at least one obstacle clearance detector and an area for extracting cartographic data. The method comprises the following steps:
  • the list of point-by-point obstacles comprising for each point-by-point obstacle the horizontal distance separating the point-like obstacle from the current position of the aircraft, the horizontal precision as well as the height of the punctual obstacle;
  • a one-off obstacle is extracted from the obstacle database under one of the following conditions:
  • the coordinates of said point obstacle are included in the extraction zone; at least a part of the uncertainty surface of said point obstacle belongs to the extraction zone.
  • a linear obstacle is extracted from the obstacle database under one of the following conditions: the coordinates of each of the ends of said linear obstacle are included in the extraction zone; said linear obstacle intersects the extraction zone.
  • the method includes a filtering step generating a list of obstacles including all linear obstacles. and punctual extracted provided that their height is higher than the lowest point of the obstacle clearance detector received from the input taking into account the level of accuracy of the measurement.
  • the following steps are performed for each linear obstacle: extraction of the information relating to the linear obstacle;
  • the invention has the particular advantages that it is particularly optimized in terms of performance to integrate with existing onboard computers. In addition, it makes it possible to take into account all the obstacles, whatever the level of precision of the coordinates of the obstacles (from 10 feet up to an unknown level).
  • the invention may furthermore be integrated with a system of field knowledge and alerts.
  • FIG. 1 an obstacle collision prediction and warning system according to the invention using data from an obstacle database coupled to a terrain knowledge and warning system;
  • FIG. 2a an obstacle extraction method according to the invention that can be implemented in an obstacle extraction device
  • FIG. 4 an alert generation method for point obstacles according to the invention that can be implemented in an obstacle collision prediction and warning device;
  • FIG. 5a an alert generation method for linear obstacles according to the invention that can be implemented in an obstacle collision prediction and warning device;
  • FIG. 1 illustrates an obstacle collision prediction and warning system according to the invention using data from an obstacle database coupled to a terrain knowledge and warning system.
  • a Terrain Awareness and Warning System is an instrument that can be embarked on board an aircraft. It includes in particular a topographic database on the embankment land terrain. In particular, the topographical database of obstacles can complement the existing data included in the topographic database on terrain terrain.
  • a terrain warning device 4 generally included in a terrain knowledge and warning system, sends a set of parameters to an obstacle extraction device 2.
  • the terrain warning device 4 sends in particular an obstacle clearance detector (or the English expression Clearance Sensor) and a map data extraction area.
  • the obstacle clearance detector represents the altitude of the aircraft predicted over a short period (usually less than one minute).
  • the obstacle clearance detector comprises in particular a table associating with each distance sample with respect to the aircraft its predicted altitude.
  • the obstacle clearance detector is calculated at a frequency dependent on the flight parameters of the aircraft such as its speed, altitude or rate of climb.
  • the map data extraction area is linked to the obstacle clearance detector. Indeed, the geographical extraction zone corresponds to the region considered in the horizontal plane where the aircraft is likely to be short-term.
  • the parameters sent by the warning device 4 allow in particular the extraction device Obstacles 2 to extract from a database of obstacles 1 the topographical data of the obstacles present in the extraction zone according to the flight parameters of the aircraft.
  • the obstacle collision and warning prediction device 3 receives the data extracted from the obstacle database 1 as well as data transmitted by the terrain warning device 4.
  • the device for predicting collisions with an obstacle and alerts 3 has the function of calculating the potential collisions of the aircraft with one or more obstacles according to the flight parameters of the aircraft and if necessary trigger alerts. More particularly, the device for predicting collisions with an obstacle and alerts 3 generates an alert in situations that may lead to a loss-of-control impact accident according to:
  • An obstacle can be a so-called punctual obstacle if it is restricted to a limited geographical area.
  • a point obstacle can be described in particular by its latitude, longitude and height, for example a height expressed above sea level (or the Anglo-Saxon word Above mean sea level height). To this we can add the precision of each of its coordinates and possibly its horizontal extension.
  • An area of uncertainty corresponds to a disk centered on a point obstacle of radius equal to the value of the uncertainty on the coordinates in longitude and latitude of the obstacle.
  • the parameters making it possible to characterize an obstacle depend on the data available for each of the obstacles.
  • An obstacle can still be a so-called linear obstacle if it stretches over a large geographic area. The ends of a linear obstacle can be represented by point obstacles.
  • FIG. 2a shows an obstacle extraction method according to the invention that can be implemented in an extraction device obstacles. Elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • the purpose of the obstacle extraction method according to the invention is to generate a list of obstacles that are relevant to the flight parameters of the aircraft.
  • the obstacle extraction method according to the invention notably receives at input 24 an obstacle clearance detector and a map data extraction zone. In particular, this information can be calculated and provided by an existing field knowledge and warning system.
  • the obstacle extraction method according to the invention has access via a connection to a database of obstacles 1.
  • a list of point obstacles is generated.
  • the list of relevant point obstacles with respect to the flight parameters of the aircraft and the extraction zone received via the input 24 is extracted via a request on the connection 25 to the base of data of obstacles.
  • the list of built-in point obstructions includes, for each point obstacle, the horizontal distance separating the point obstacle from the current position of the aircraft, the horizontal precision as well as the height of the point obstacle.
  • a punctual obstacle present in the environment of the aircraft is included in the list of point obstacles provided that its coordinates are:
  • FIG. 2b illustrates the case where a point hazard is included in the extraction zone. Elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • FIG. 2b shows a diagram whose abscissa axis 32 represents the longitude and the ordinate axis 31 represents the latitude.
  • An extraction zone 34 represents the area on which the obstacles must be extract.
  • a point obstacle 35 is included in the extraction zone 34. The point obstacle 35 being included in the extraction zone, it is therefore included in the list of point obstacles.
  • the list of point obstacles includes in particular the distance between the position of the aircraft 30 and the point obstacle 35 as well as the horizontal accuracy and the height of the point obstacle 35.
  • the horizontal precision makes it possible to calculate the area of uncertainty of the punctual obstacle 35.
  • the uncertainty surface of the punctual obstacle 35 corresponds to the disk centered on the punctual obstacle 35 of radius equal to the value of the horizontal uncertainty.
  • a line 36 passing through the position of the aircraft 30 and the point obstacle 35 intersects at two points the perimeter of the uncertainty surface of the point obstacle 35.
  • the closest point of intersection in distance from the position of the aircraft 30 is the point 37, the point of intersection furthest in distance is the point 38.
  • Figure 2c illustrates the case where a point hazard is not included in the extraction zone, but at least part of its uncertainty surface belongs to the extraction zone. Elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • a pointwise obstacle 40 is not included in the extraction zone 34. However, since the uncertainty surface of the point obstacle 40 is at least partly included in the extraction zone 34, this zone is therefore included in the list of one-off obstacles.
  • a projected position 43 of the point obstacle 40 is obtained by perpendicularly projecting the position of the point obstacle 40 on the extraction surface 34.
  • the list of point obstacles includes in particular the distance between the position of the aircraft 30 and the projected position 43 of the pointwise obstacle 40 as well as the horizontal precision and the height of the pointwise obstacle 40.
  • the horizontal precision makes it possible to calculate the uncertainty surface of the pointwise obstacle 40.
  • uncertainty surface of the point obstacle 40 corresponds to the disk centered on the point obstacle 40 of radius equal to the value of the horizontal uncertainty.
  • the uncertainty surface of the point obstacle 40 intersects the extraction zone 34 at two points. The closest point of intersection in the distance from the position of the aircraft 30 is the point 41, the point of intersection the farthest distance is the point 42. From the horizontal accuracy, it is also possible to determine: the minimum distance between the position of the aircraft 30 and the point obstacle 40 corresponding to the distance between the position of the aircraft 30 and point 41;
  • a list of linear obstacles is generated.
  • the list of linear obstacles relevant to the flight parameters of the aircraft and the extraction zone received via the input 24 is extracted via a request on the connection 25 to the base of data of obstacles.
  • the list of linear obstacles constructed includes for each linear obstacle a list of point obstacles corresponding to each end of the linear obstacle. In order to simplify the calculations, it can be assumed that the height of a linear obstacle is equal to the maximum height of its ends.
  • a linear obstacle present in the environment of the aircraft is included in the list of linear obstacles provided that: the coordinates of each of its ends are included in the extraction zone received via the input 24; the coordinates of at least one of its ends are not included in the extraction zone, but the linear obstacle intersects the extraction zone, as illustrated in FIG. 2d.
  • the two ends can be treated in a similar way to point obstacles.
  • the linear obstacle is included in the list of linear obstacles.
  • FIG. 2d illustrates the case where at least one of the ends of a linear obstacle is not included in the extraction zone, but the linear obstacle intersects the extraction zone. Elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • a linear obstacle 50 has two ends materialized by a pointlike obstacle 51 and a pointlike obstacle 52. The pointwise obstacle 51 is included in the extraction zone 34. The linear obstacle 50 is therefore added to the list of linear obstacles and the punctual obstacle 51 is referenced as one of its ends. The punctual obstacle 52 meanwhile is not included in the extraction zone 34.
  • a new punctual obstacle 53 is therefore created.
  • the obstacle 53 has for coordinates the point of intersection of the linear obstacle 50 with the extraction zone 34, the point of intersection corresponding to the closest point of intersection in distance from the point obstacle 52.
  • the horizontal accuracy of the pointwise obstacle 53 is equal to that of the pointwise obstacle 52.
  • the height of the pointwise obstacle 53 is equal to that of the pointwise obstacle 52.
  • the pointwise obstacle 53 is referenced as Another end of the linear obstacle 50.
  • a reference to the point obstacle 52 is retained in the list of linear obstacles making it possible to find the original ends of the linear obstacle 50.
  • the two ends the linear obstacle 50 represented by two point obstacles 51 and 53, can be treated in a similar manner to the point obstacles.
  • the linear obstacle 50 is included in the list of linear obstacles.
  • a filtering step 23 can in particular be added.
  • the filtering step 23 notably receives in input the list of point obstacles generated in step 21 and the list of linear obstacles generated in step 22.
  • the filtering step 23 generates the list of obstacles 26 comprising all linear and point obstacles included in the obstacle lists generated in steps 21 and 22 provided that their height is higher than the lowest point of the Obstacle Clearance Detector received from Entrance 24.
  • Height for filtering can be expressed above the sea level (or the English expression Above mean sea level height) taking into account the level of accuracy of the measurement. For example, it is desirable to take the most pessimistic case.
  • Figures 3a and 3b show examples where the presence of an obstacle must trigger the generation of alert.
  • the obstacle collision prevention and alerting method according to the invention implemented for example in an obstacle collision prevention and alerting device 3 according to the invention shown in FIG. different alerts depending on:
  • the generated alerts can for example be divided into three categories: warning against an obstacle (or the Anglo-Saxon Obstacle Caution);
  • the warning against an obstacle is an alert trigger when the crew must be informed of a dangerous proximity rate with respect to an obstacle.
  • an alert of this category is triggered, the crew must check the flight path of the aircraft and correct it if necessary. If in doubt, a maneuver to gain altitude must be accomplished by the crew until the alert ceases.
  • This alert category is generated when the long-range obstacle clearance detector (ie an obstacle clearance detector whose horizontal distance from the aircraft is higher than a determined threshold) is positioned for at least one obstacle at a vertical distance less than the minimum clearance distance of an obstacle.
  • This alert category may not be generated if one or more warnings related to an obstacle are generated.
  • Figure 3a illustrates a situation where a warning against an obstacle must be generated. Elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • a short-term obstacle clearance detector 60 that is to say an obstacle clearance detector whose horizontal distance from the aircraft is less than one.
  • threshold 65 determined.
  • an obstacle 61 does not present any particular risk for the aircraft. No alert is triggered.
  • An obstacle 62 presents a danger for the aircraft.
  • the short-term obstacle clearance detector 60 is positioned relative to an obstacle 62 at a vertical distance 63 less than the minimum distance of clearance of an obstacle. This situation, corresponding to the case where a maneuver to gain altitude must be accomplished by the crew immediately to avoid the possible collision with an obstacle. In the case shown in Figure 3a, a warning against an obstacle must be generated.
  • Figure 3b illustrates a situation where an obstacle avoidance warning must be generated. Elements identical to the elements already presented bear the same references. On the ground 64, an obstacle 70 presents a danger for the aircraft. Indeed, the short-term obstacle clearance detector 60 intersects the obstacle 70. This situation, corresponding to the case where the current trajectory of the aircraft is dangerous because of the presence of an obstacle that can not be avoided by a maneuver to take altitude given the current capabilities of the aircraft. An appropriate maneuver must be performed by the crew immediately to avoid any possible collision with an obstacle. This situation may especially occur during landing phases requiring maneuvers at a small distance from the terrain, not allowing to implement standard maneuvers altitude gain. In the case shown in Figure 3b, an obstacle avoidance warning must be generated.
  • FIG. 4 shows an alert generation method for point obstacles according to the invention that can be implemented in an obstacle collision prediction device and alerts 3.
  • the elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • the method notably receives the obstacle clearance detector 60 and the obstacle list 26, which can notably be generated by the obstacle extraction method according to the invention presented in FIG. 2a.
  • the information relating to a one-off obstacle is extracted from the list of obstacles 26 before being used to determine in a step 81:
  • step 81 we thus obtain an interval [d-ha, d + ha] in which is included the real distance between the aircraft 30 and the point obstacle.
  • the vertical distance between the point obstacle and each point included in the obstacle clearance detector 60 is then calculated in a step 82.
  • the interval [d-ha, d + ha] is sampled at a frequency substantially equivalent to that used by the obstacle clearance detector 60.
  • the difference between the elevation of the corresponding point included in the obstacle clearance detector 60 and the height of the obstacle is made. .
  • the smallest value obtained is the vertical distance between the point obstacle and each point included in the obstacle clearance detector 60.
  • the possible vertical alert level to be triggered is calculated from the vertical distance obtained. according to the criteria presented previously. As long as there are one-off obstacles in the list of obstacles 26, all the steps described in FIG. 4 are repeated in step 80. 5
  • FIG. 5a shows an alert generation method for linear obstacles according to the invention that can be implemented in an obstacle collision prediction and warning device 3.
  • the elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • the method notably receives the obstacle clearance detector 60 and the obstacle list 26, which can notably be generated by the obstacle extraction method according to the invention presented in FIG. 2a.
  • the information relating to a linear obstacle is extracted from the list of obstacles 26. If for a given linear obstacle an alarm is triggered during the alert generation method for the linear obstacles according to the invention, the The method is interrupted to resume at step 90 the next linear obstacle present in the list of obstacles 26.
  • Each end of a linear obstacle is particularly represented by a point obstacle. All ends have a height equal to the height of the highest end.
  • FIG. 5b shows a case where one of the ends of a linear obstacle triggers the generation of an alert in step 91.
  • a linear obstacle 100 having two ends E1 and E2 is represented on an abscissa axis 102 representing a distance.
  • the obstacle clearance detector 60 includes in particular a point P whose altitude is lower than that of the other points of the obstacle clearance detector 60.
  • the E2 end having the highest altitude, the E1 end is represented by a point obstacle whose altitude is equal to the altitude of the E2 end.
  • an alert must be triggered.
  • a step 92 calculates the point P, that is to say the point P whose altitude is lower than that of the other points of the clearance detector.
  • the distance d (P) between the position of the aircraft 30 and the point P is then calculated.
  • the distance between the position of the aircraft 30 and the point whose coordinates are those of the end E1 is denoted d (E1).
  • the distance between the position of the aircraft 30 and the point whose coordinates are those of the end E2 is denoted d (E2).
  • a step 93 it is determined whether the distance d (P) lies in the interval [d (E1), d (E2)].
  • the method is repeated in a step 95. If the distance d (P) is in the interval [d (E1), d (E2)], the altitude of the obstacle clearance detector 60 is compared in a step 94 with the distance d (P) and the altitude of the linear obstacle 100. from the comparison the possible alert level to be triggered according to the criteria presented previously. If no alert is triggered, the procedure is repeated in step 95.
  • FIG. 5c shows a case where the profile of the obstacle clearance detector 60 causes the generation of an alert in step 94.
  • the elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • the obstacle clearance detector 60 comprises in particular a point P whose altitude is lower than that of the other points of the obstacle clearance detector 60.
  • the distance d (P) lies in the interval [d (E1) d (E2)].
  • the altitude of the point P is less than the altitude of the linear obstacle 100.
  • an alert must be triggered.
  • a step 95 calculates a point ⁇ .
  • the point ⁇ corresponds to the point of intersection between the segment defined by two ends E1 and E2 of the point obstacle 100 and the straight line, passing through the position of the aircraft 30, perpendicular to the segment defined by two ends E1 and E2 of punctual obstacle 100.
  • a step 96 ensures that:
  • the point ⁇ belongs to the segment defined by two ends E1 and E2 of the point obstacle 100;
  • the distance d (P) lies in the interval [d ( ⁇ ); d (E1)], if d ( ⁇ ) represents the distance between the position of the aircraft 30 and the point ⁇ .
  • the altitude of the obstacle clearance detector 60 is compared with the distance d (P) and the altitude of the linear obstacle 100.
  • the alert level is calculated from the comparison. possible to trigger according to the criteria presented above. so 7
  • Figure 5d shows a case where the profile of the obstacle clearance detector 60 is substantially perpendicular to a linear obstacle. Elements identical to the elements already presented bear the same references.
  • the obstacle clearance detector 60 includes in particular the point ⁇ .
  • the distance d (P) does not lie in the interval [d (E1); d (E2)].
  • the point ⁇ corresponds to the point of intersection between the segment defined by two ends E1 and E2 of the point obstacle 100 and the straight line, passing through the position of the aircraft 30, perpendicular to the segment defined by two ends E1 and E2 of the pointwise obstacle 100.
  • the point ⁇ belongs to the segment defined by two ends E1 and E2 of the pointwise obstacle 100 and the distance d (P), represented by a line 130, is in the interval [d ( ⁇ ) ;from 1 )].
  • the altitude of the obstacle clearance detector 60 at the distance d (P) is lower than the altitude of the linear obstacle 100.
  • a alert must be triggered.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)

Abstract

L'invention concerne notamment un procédé de détection d'obstacles au sol recevant un détecteur de dégagements d'obstacles et une zone d'extraction des données cartographiques . Le procédé comporte les étapes : - d'extraction à partir d'une base de données des obstacles, d'une liste d'obstacles ponctuels ; - extraction à partir d'une base de données des obstacles, d'une liste d'obstacles linéaires ; - détermination en fonction du détecteur de dégagements d'obstacles des risques liés aux obstacles ponctuels extraits et génération d'alerte ; - détermination en fonction du détecteur de dégagements d'obstacles des risques liés aux obstacles linéaires extraits et génération d'alerte. En particulier, l'invention s'applique au calcul des alertes relatives aux risques de collision avec des obstacles ponctuels ou linéaires en tenant compte de la trajectoire de l'aéronef et de l'altitude des obstacles.

Description

Procédé de prédictions de collision avec des obstacles au sol et d'alertes, notamment embarqués sur un aéronef.
L'invention concerne notamment un procédé de détection d'obstacles au sol. En particulier, l'invention s'applique au calcul des alertes relatives aux risques de collision avec des obstacles ponctuels ou linéaires en tenant compte de la trajectoire de l'aéronef et de l'altitude des obstacles. Les aéronefs sont dotés de nombreux instruments visant notamment à limiter les risques d'accidents. Il existe une catégorie d'accidents désignée par le terme d'accidents avec impact sans perte de contrôle ( ou selon l'expression anglo-saxonne Controlled Flight Into Terrain CFIT). Cette catégorie regroupe les accidents au cours desquels un aéronef navigable sous la maîtrise de son équipage percute de façon non intentionnelle le relief, des obstacles ou un plan d'eau sans que l'équipage ne soit conscient de l'imminence de la collision.
Pour limiter le risque lié aux accidents avec impact sans perte de contrôle, de nouveaux instruments de surveillance ont été développés. On peut notamment citer le système de connaissance du terrain et d'alerte (ou selon l'expression anglo-saxonne Terrain Awareness and Warning System ). Ce système comporte notamment une base de données topographiques sur le relief des terrains.
Cependant, les systèmes de connaissance du terrain et d'alerte ne dispose pas de fonction de prédictions de collision avec des obstacles, comme par exemples les obstacles construit par l'homme de type lignes électriques ou encore de type constructions de grande hauteur. Pourtant la prise en compte de ces obstacles permettrait d'améliorer très sensiblement la surveillance au sol, particulièrement lors des phases de décollage et d'atterrissage.
La prise en compte des obstacles dans un système de connaissance du terrain et d'alerte est confrontée à la difficulté de devoir traiter potentiellement un nombre particulièrement élevé d'obstacles dans certaines zones géographiques. De plus, la précision des données topographiques pour les obstacles peut grandement varier d'une source d'information à une autre, ce qui rend le calcul des alertes complexes. La multitude d'obstacle et la variabilité du niveau de précision des coordonnées d'un obstacle est un risque de déclenchement de fausses alertes nuisibles à la bonne information de l'équipage. L'invention a notamment pour but de pallier les inconvénients précités. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de prédictions de collision avec des obstacles au sol et d'alertes, recevant en entrée au moins un détecteur de dégagements d'obstacles et une zone d'extraction des données cartographiques. Le procédé comporte les étapes suivantes :
- extraction à partir d'une base de données des obstacles, d'une liste d'obstacles ponctuels, la liste d'obstacles ponctuels comportant pour chaque obstacle ponctuel la distance horizontale séparant l'obstacle ponctuel de la position actuelle de l'aéronef, la précision horizontale ainsi que la hauteur de l'obstacle ponctuel ;
- extraction à partir d'une base de données des obstacles, d'une liste d'obstacles linéaires, la liste d'obstacles linéaires comportant pour chaque obstacle linéaire une liste d'obstacles ponctuels correspondant à chaque extrémité de l'obstacle linéaire ; - détermination en fonction du détecteur de dégagements d'obstacles des risques liés aux obstacles ponctuels extraits et génération d'alerte
- détermination en fonction du détecteur de dégagements d'obstacles des risques liés aux obstacles linéaires extraits et génération d'alerte.
Avantageusement, un obstacle ponctuel est extrait de la base de données des obstacles à l'une des conditions suivantes :
- les coordonnées dudit obstacle ponctuel sont comprises dans la zone d'extraction ; - au moins une partie de la surface d'incertitude dudit obstacle ponctuel appartient à la zone d'extraction.
Avantageusement, un obstacle linéaire est extrait de la base de données des obstacles à l'une des conditions suivantes : - les coordonnées de chacune des extrémités dudit obstacle linéaire soient comprises dans la zone d'extraction ; ledit obstacle linéaire intersecte la zone d'extraction.
Dans un mode de réalisation, le procédé comporte une étape de filtrage générant une liste d'obstacles comportant tous les obstacles linéaires et ponctuels extrait à la condition que leur hauteur soit plus élevée que le point le plus bas du détecteur de dégagements d'obstacles reçu de l'entrée en tenant compte du niveau de précision de la mesure.
Dans un mode de réalisation, pour déterminer les risques liés aux obstacles ponctuels extraits et générer des alertes, on réalise les étapes suivantes pour chaque obstacle ponctuel :
- extraction des informations relatives à l'obstacle ponctuel ;
- calcul de la distance d entre la position actuelle de l'aéronef et le point dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel ;
- calcul de la distance minimale d-ha entre la position actuelle de l'aéronef et le point dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel en tenant compte notamment de la précision horizontale ;
- calcul de la distance maximale d+ha entre la position actuelle de l'aéronef et le point dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel en tenant compte notamment de la précision horizontale ;
- calcul de la distance verticale entre l'obstacle ponctuel et chaque point compris dans le détecteur de dégagements d'obstacles ;
- calcul à partir de la distance verticale obtenue le niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon un ensemble de critères.
Dans un mode de réalisation, pour déterminer les risques liés aux obstacles linéaires extraits et générer des alertes, on réalise les étapes suivantes pour chaque obstacle linéaires : - extraction des informations relatives à l'obstacle linéaire ;
- traitement des extrémités de l'obstacles linéaire par le procédé de génération d'alerte pour les obstacles ponctuels ;
- calcul, si aucune alerte n'est déclenché à l'étape précédente de traitemet, d'un point P dont l'altitude est inférieure à celle des autres points du détecteur de dégagements d'obstacles et de la distance d(P) entre la position de l'aéronef et le point P ;
- calcul de la distance d(E1 ) entre la position de l'aéronef et le point dont les coordonnées sont celles de l'une des extrémités de l'obstacle linéaire ; - calcul de la distance d(E2) entre la position de l'aéronef et le point dont les coordonnées sont celles d'une autre des extrémités de l'obstacle linéaire ;
- détermination de l'appartenance de la distance d(P) à l'intervalle [d(E1 ),d(E2)] : o si la distance d(P) n'est pas comprise dans l'intervalle [d(E1 ),d(E2)], on reprend le procédé à une étape de calcul d'un point Δ ; o si la distance d(P) est comprise dans l'intervalle [d(E1 ),d(E2)], on passe à une étape de comparaison ;
- comparaison de l'altitude du détecteur de dégagements d'obstacles à la distance d(P) et l'altitude de l'obstacle linéaire puis calcul à partir de la comparaison le niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon un ensemble de critères ; - calcul d'un point Δ correspondant au point d'intersection entre le segment définit par deux extrémités (E1 ,E2) de l'obstacle ponctuel et la droite, passant par la position de l'aéronef, perpendiculaire au segment définit par deux extrémités (E1 , E2) de l'obstacle ponctuel ;
- vérification de l'appartenance du point Δ appartient au segment définit par deux extrémités (E1 , E2) de l'obstacle ponctuel et vérification de l'appartenance de la distance d(P) à l'intervalle [d(Δ) ;d(E1 )], d(Δ) représentant la distance entre la position de l'aéronef et le point Δ ;
- si l'étape de vérification est positive, comparaison de l'altitude du détecteur de dégagements d'obstacles à la distance d(P) et de l'altitude de l'obstacle linéaire puis calcul à partir de la comparaison du niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon l'ensemble des critères
L'invention a notamment pour avantages qu'elle est particulièrement optimisée en termes de performances pour s'intégrer à des calculateurs de bord existant. De plus, elle permet de prendre en compte l'ensemble des obstacles, quel que soit le niveau de précision des coordonnées de l'obstacles (de 10 pieds jusqu'à un niveau inconnu). L'invention peut en outre s'intégrer à un système de connaissance du terrain et d'alertes. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent :
« la figure 1 , un système de prédiction de collision d'obstacles et d'alerte selon l'invention utilisant les données d'une base de données d'obstacles couplé à un système de connaissance du terrain et d'alerte ;
• la figure 2a, un procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention pouvant être mis en œuvre dans un dispositif d'extraction d'obstacles ;
• la figure 2b, le cas où un obstacle ponctuel est inclus dans la zone d'extraction ;
• la figure 2c, le cas où un obstacle ponctuel n'est pas inclus dans la zone d'extraction, mais qu'au moins une partie de sa surface d'incertitude appartient à la zone d'extraction ;
• la figure 2d, le cas où au moins une des extrémités d'un obstacle linéaire n'est pas comprise dans la zone d'extraction, mais que l'obstacle linéaire intersecte la zone d'extraction ;
• la figure 3a, une situation où un avertissement par rapport à un obstacle doit être généré ;
• la figure 3b, une situation où un avertissement d'évitement d'un obstacle doit être généré ;
• la figure 4, un procédé de génération d'alerte pour les obstacles ponctuels selon l'invention pouvant être mis en œuvre dans un dispositif de prédiction de collision avec un obstacle et d'alertes ;
• la figure 5a, un procédé de génération d'alerte pour les obstacles linéaires selon l'invention pouvant être mis en œuvre dans un dispositif de prédiction de collision avec un obstacle et d'alertes ;
• la figure 5b, un cas où l'une des extrémités d'un obstacle linéaire déclenche la génération d'une alerte ; • la figure 5c, un cas où le profil du détecteur de dégagements d'obstacles provoque la génération d'une alerte ;
• la figure 5d, un cas où le profil du détecteur de dégagements d'obstacles est sensiblement perpendiculaire à un obstacle linéaire ; « la figure 5e, le cas illustré par la figure 5d vue de dessus
La figure 1 illustre un système de prédiction de collision d'obstacles et d'alerte selon l'invention utilisant les données d'une base de données d'obstacles couplé à un système de connaissance du terrain et d'alerte.
Un système de connaissance du terrain et d'alerte (ou selon l'expression anglo-saxonne Terrain Awareness and Warning System ) est un instrument qui peut être embarqué à bord d'un aéronef. Il comporte notamment une base de données topographiques sur le relief des terrains embarquée. La base de données topographiques des obstacles peut notamment compléter les données existantes comprises dans la base de données topographiques sur le relief des terrains.
Sur la figure 1 , un dispositif d'alerte terrain 4, généralement inclus dans un système de connaissance du terrain et d'alerte, envoie un ensemble de paramètres à un dispositif d'extraction d'obstacles 2. Le dispositif d'alerte terrain 4 envoie notamment un détecteur de dégagements d'obstacles (ou selon l'expression anglo-saxonne Clearance Sensor) ainsi qu'une zone d'extraction des données cartographiques. Le détecteur de dégagements d'obstacles représente l'altitude de l'aéronef prédite sur une courte période (généralement moins d'une minute). Le détecteur de dégagements d'obstacles comporte notamment une table associant à chaque échantillon de distance par rapport à l'aéronef son altitude prédite. Le détecteur de dégagements d'obstacles est calculé à une fréquence dépendante des paramètres de vol de l'aéronef comme sa vitesse, son altitude ou encore son taux de montée. La zone d'extraction des données cartographiques est liée au détecteur de dégagements d'obstacles. En effet, la zone d'extraction géographique correspond à la région considérée dans le plan horizontal où l'aéronef est susceptible d'être à court terme. Les paramètres envoyés par le dispositif d'alerte 4 permettent notamment au dispositif d'extraction d'obstacles 2 d'extraire d'une base de données d'obstacles 1 les données topographiques des obstacles présents dans la zone d'extraction en fonction des paramètres de vol de l'aéronef. Le dispositif de prédiction de collision avec un obstacle et d'alerte 3 reçoit les données extraites de la base de données d'obstacles 1 ainsi que des données transmises par le dispositif d'alertes terrain 4. Le dispositif de prédiction de collisions avec un obstacle et d'alertes 3 a notamment pour fonction de calculer les collisions potentielles de l'aéronef avec un ou plusieurs obstacles en fonction des paramètres de vol de l'aéronef et le cas échéant déclencher des alertes. Plus particulièrement, le dispositif de prédiction de collisions avec un obstacle et d'alertes 3 génère une alerte dans les situations pouvant aboutir à un accident avec impact sans perte de contrôle suivant :
- taux de descente de l'aéronef dangereux en rapport avec les obstacles présent dans son environnement ; - taux de proximité de l'aéronef dangereux en rapport avec les obstacles présent dans son environnement ;
- situation à risque lors d'une manœuvre de l'aéronef en rapport avec les obstacles présent dans son environnement.
Un obstacle peut être un obstacle dit ponctuel si celui-ci est restreint à une zone géographique limitée. Un obstacle ponctuel peut être décrit notamment par sa latitude, sa longitude ainsi que sa hauteur, par exemple une hauteur exprimée au-dessus du niveau de la mer (ou selon l'expression anglo- saxonne Above mean sea level height). A cela, on peut ajouter la précision de chacune de ses coordonnées et éventuellement son extension horizontale. Une surface d'incertitude correspond à un disque centré sur un obstacle ponctuel de rayon égal à la valeur de l'incertitude sur les coordonnées en longitude et latitude de l'obstacle. Bien entendu, les paramètres permettant de caractériser un obstacle sont fonction des données disponibles pour chacun des obstacles. Un obstacle peut encore être un obstacle dit linéaire si celui-ci s'étend sur une zone géographique importante. Les extrémités d'un obstacle linéaire peuvent être représentées par des obstacles ponctuels.
La figure 2a montre un procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention pouvant être mis en œuvre dans un dispositif d'extraction d'obstacles. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Le procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention a pour objet la génération d'une liste d'obstacles 26 pertinents en regard des paramètres de vol de l'aéronef. Le procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention reçoit notamment en entrée 24 un détecteur de dégagements d'obstacles et une zone d'extraction des données cartographiques. Ces informations peuvent notamment être calculées et fournies par un système de connaissance du terrain et d'alerte existant. Le procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention a accès via une connexion 25 à une base de données des obstacles 1 .
Dans une étape 21 du procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention, une liste d'obstacles ponctuels est générée. La liste d'obstacles ponctuels pertinents en regard des paramètres de vol de l'avion et de la zone d'extraction reçus via l'entrée 24 est extraite par l'intermédiaire d'une requête sur la connexion 25 à destination de la base de données des obstacles. La liste d'obstacles ponctuels construite comporte notamment pour chaque obstacle ponctuel la distance horizontale séparant l'obstacle ponctuel de la position actuelle de l'aéronef, la précision horizontale ainsi que la hauteur de l'obstacle ponctuel. Un obstacle ponctuel présent dans l'environnement de l'aéronef est inclus dans la liste des obstacles ponctuels à condition que ses coordonnées soient :
- soient comprises dans la zone d'extraction reçue via l'entrée 24, cas illustré par la figure 2b ; ne soient pas comprises dans la zone d'extraction, mais qu'au moins une partie de sa surface d'incertitude appartienne à la zone d'extraction, cas illustré par la figure 2c.
La figure 2b illustre le cas où un obstacle ponctuel est inclus dans la zone d'extraction. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. La figure 2b comporte un diagramme dont l'axe des abscisses 32 représente la longitude et l'axe des ordonnées 31 représente la latitude. On représente à un instant donné une position de l'aéronef 30 à partir de laquelle est figurée la trajectoire prédite 33 de l'aéronef sur une courte période comparable à celle du détecteur de dégagements d'obstacles (typiquement moins d'une minute). Une zone d'extraction 34 représente la zone sur laquelle les obstacles doivent être extrait. Un obstacle ponctuel 35 est compris dans la zone d'extraction 34. L'obstacle ponctuel 35 étant compris dans la zone d'extraction, celui-ci est donc inclus dans la liste des obstacles ponctuels. La liste des obstacles ponctuels comporte notamment la distance entre la position de l'aéronef 30 et l'obstacle ponctuel 35 ainsi que la précision horizontale et la hauteur de l'obstacle ponctuel 35. La précision horizontale permet de calculer la surface d'incertitude de l'obstacle ponctuel 35. La surface d'incertitude de l'obstacle ponctuel 35 correspond au disque centré sur l'obstacle ponctuel 35 de rayon égale à la valeur de l'incertitude horizontale. Une droite 36 passant par la position de l'aéronef 30 et l'obstacle ponctuel 35 coupe en deux points le périmètre de la surface d'incertitude de l'obstacle ponctuel 35. Le point d'intersection le plus proche en distance de la position de l'aéronef 30 est le point 37, le point d'intersection le plus éloigné en distance est le point 38. A partir notamment de la précision horizontale, il est donc en outre possible de déterminer : la distance minimale entre la position de l'aéronef 30 et l'obstacle ponctuel 35 correspondant à la distance entre la position de l'aéronef 30 et le point 37 ; - la distance maximale entre la position de l'aéronef 30 et l'obstacle ponctuel 35 correspondant à la distance entre la position de l'aéronef
30 et le point 38.
La figure 2c illustre le cas où un obstacle ponctuel n'est pas inclus dans la zone d'extraction, mais qu'au moins une partie de sa surface d'incertitude appartient à la zone d'extraction. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Un obstacle ponctuel 40 n'est pas compris dans la zone d'extraction 34. Cependant la surface d'incertitude de l'obstacle ponctuel 40 étant au moins en partie comprise dans la zone d'extraction 34, celui-ci est donc inclus dans la liste des obstacles ponctuels. Une position projetée 43 de l'obstacle ponctuel 40 est obtenue en projetant perpendiculairement la position de l'obstacle ponctuel 40 sur la surface d'extraction 34. La liste des obstacles ponctuels comporte notamment la distance entre la position de l'aéronef 30 et la position projetée 43 de l'obstacle ponctuel 40 ainsi que la précision horizontale et la hauteur de l'obstacle ponctuel 40. La précision horizontale permet de calculer la surface d'incertitude de l'obstacle ponctuel 40. La surface d'incertitude de l'obstacle ponctuel 40 correspond au disque centré sur l'obstacle ponctuel 40 de rayon égale à la valeur de l'incertitude horizontale. La surface d'incertitude de l'obstacle ponctuel 40 coupe en deux points la zone d'extraction 34. Le point d'intersection le plus proche en distance de la position de l'aéronef 30 est le point 41 , le point d'intersection le plus éloigné en distance est le point 42. A partir notamment de la précision horizontale, il est donc en outre possible de déterminer : la distance minimale entre la position de l'aéronef 30 et l'obstacle ponctuel 40 correspondant à la distance entre la position de l'aéronef 30 et le point 41 ;
- la distance maximale entre la position de l'aéronef 30 et l'obstacle ponctuel 40 correspondant à la distance entre la position de l'aéronef 30 et le point 42.
Sur la figure 2a, dans une étape 22 du procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention, une liste d'obstacles linéaires est générée. La liste d'obstacles linéaires pertinents en regard des paramètres de vol de l'avion et de la zone d'extraction reçus via l'entré 24 est extraite par l'intermédiaire d'une requête sur la connexion 25 à destination de la base de données des obstacles. La liste d'obstacles linéaires construite comporte notamment pour chaque obstacle linéaire une liste d'obstacles ponctuels correspondant à chaque extrémité de l'obstacle linéaire. Afin de simplifier les calculs, on peut supposer que la hauteur d'un obstacle linéaire est égale à la hauteur maximale de ses extrémités. Un obstacle linéaire présent dans l'environnement de l'aéronef est inclus dans la liste des obstacles linéaires à condition que: les coordonnées de chacune de ses extrémités soient comprises dans la zone d'extraction reçue via l'entrée 24 ; les coordonnées d'au moins une de ses extrémités ne soient pas comprises dans la zone d'extraction, mais que l'obstacle linéaire intersecte la zone d'extraction, cas illustré par la figure 2d.
Dans le cas où les coordonnées de chaque extrémité de l'obstacle linéaire sont comprises dans la zone d'extraction, les deux extrémités, représentées par deux obstacles ponctuels, peuvent être traitées de façon analogue aux obstacles ponctuels. L'obstacle linéaire est inclus dans la liste des obstacles linéaire. La figure 2d illustre le cas où au moins une des extrémités d'un obstacle linéaire n'est pas comprise dans la zone d'extraction, mais que l'obstacle linéaire intersecte la zone d'extraction. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Un obstacle linéaire 50 comporte deux extrémités matérialisées par un obstacle ponctuel 51 et un obstacle ponctuel 52. L'obstacle ponctuel 51 est compris dans la zone d'extraction 34. L'obstacle linéaire 50 est donc ajouter à la liste des obstacles linéaires et l'obstacle ponctuel 51 est référencé comme l'une de ses extrémités. L'obstacle ponctuel 52 quant à lui n'est pas compris dans la zone d'extraction 34. Un nouvel obstacle ponctuel 53 est donc créé. L'obstacle 53 a pour coordonnées le point d'intersection de l'obstacle linéaire 50 avec la zone d'extraction 34, le point d'intersection correspondant au point d'intersection le plus proche en distance de l'obstacle ponctuel 52. La précision horizontale de l'obstacle ponctuel 53 est égale à celle de l'obstacle ponctuel 52. De même, la hauteur de l'obstacle ponctuel 53 est égale à celle de l'obstacle ponctuel 52. L'obstacle ponctuel 53 est référencé comme l'autre extrémité de l'obstacle linéaire 50. Dans un mode de réalisation, une référence vers l'obstacle ponctuel 52 est conservée dans la liste des obstacles linéaires permettant de retrouver les extrémités d'origine de l'obstacle linéaire 50. Les deux extrémités de l'obstacle linéaire 50, représenté par deux obstacles ponctuels 51 et 53, peuvent être traités de façon analogue aux obstacles ponctuels. L'obstacle linéaire 50 est inclus dans la liste des obstacles linéaire.
Dans un mode de réalisation, sur la figure 2a, une étape 23 de filtrage peut notamment être ajouter. L'étape 23 de filtrage reçoit notamment en entrée la liste d'obstacles ponctuels générée à l'étape 21 et la liste d'obstacles linéaires générée à l'étape 22. L'étape 23 de filtrage génère la liste d'obstacles 26 comportant tous les obstacles linéaires et ponctuels compris dans les listes d'obstacles générées aux étapes 21 et 22 à la condition que leur hauteur soit plus élevée que le point le plus bas du détecteur de dégagements d'obstacles reçu de l'entrée 24. La hauteur pour le filtrage peut être exprimée au-dessus du niveau de la mer (ou selon l'expression anglo-saxonne Above mean sea level height) en tenant compte du niveau de précision de la mesure. Il est par exemple souhaitable de prendre le cas le plus pessimiste. Les figures 3a et 3b montrent des exemples où la présence d'un obstacle doit déclencher la génération d'alerte.
Le procédé de prédiction de collision avec un obstacle et d'alerte selon l'invention, mis en œuvre par exemple dans un dispositif de prédiction de collision avec un obstacle et d'alerte 3 selon l'invention représenté sur la figure 1 , peut générer différentes alertes en fonction :
- du niveau de risques de la situation dans laquelle se trouve l'aéronef et - d'une distance minimum de dégagement d'un obstacle (ou selon l'expression anglo-saxonne Minimum Obstacle Clearance Distance) définie comme la distance verticale de sécurité entre l'aéronef et un obstacle. Cette distance est notamment choisie en fonction des caractéristiques de l'aéronef et des normes en vigueur. Les alertes générées peuvent par exemple être réparties en trois catégories : mise en garde par rapport à un obstacle (ou selon l'expression anglo- saxonne Obstacle Caution) ;
- avertissement par rapport à un obstacle (ou selon l'expression anglo- saxonne Obstacle Warning); - avertissement d'évitement d'un obstacle ( ou selon l'expression anglo- saxonne Avoid Obstacle).
La mise en garde par rapport à un obstacle est une alerte déclencher lorsque l'équipage doit être informé d'un taux de proximité dangereux par rapport à un obstacle. Lorsqu'une alerte de cette catégorie est déclenchée, l'équipage doit vérifier la trajectoire de l'aéronef et la corriger si nécessaire. En cas de doute, une manœuvre permettant de prendre de l'altitude doit être accomplie par l'équipage jusqu'à ce que l'alerte cesse. Cette catégorie d'alerte est générée lorsque le détecteur de dégagements d'obstacles à long terme (c'est à dire un détecteur de dégagements d'obstacles dont la distance horizontale par rapport à l'aéronef est plus élevée qu'un seuil déterminé) est positionné pour au moins un obstacle à une distance verticale inférieure à la distance minimum de dégagement d'un obstacle. Cette catégorie d'alerte peut ne pas être générée si un ou plusieurs avertissements par rapport à un obstacle sont générés. La figure 3a illustre une situation où un avertissement par rapport à un obstacle doit être généré. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. A partir de la position de l'aéronef 30 est défini un détecteur de dégagements d'obstacles 60 à court terme, c'est à dire un détecteur de dégagements d'obstacles dont la distance horizontale par rapport à l'aéronef est inférieure à un seuil 65 déterminé. Sur un terrain 64, un obstacle 61 ne présente pas de risque particulier pour l'aéronef. Aucune alerte n'est déclenchée. Un obstacle 62 présente un danger pour l'aéronef. En effet, le détecteur de dégagements d'obstacles à court terme 60 est positionné par rapport à un obstacle 62 à une distance verticale 63 inférieure à la distance minimum de dégagement d'un obstacle. Cette situation, correspondant au cas où une manœuvre permettant de prendre de l'altitude doit être accomplie par l'équipage immédiatement pour éviter la collision éventuelle avec un obstacle. Dans le cas présenté sur la figure 3a, un avertissement par rapport à un obstacle doit être généré.
La figure 3b illustre une situation où un avertissement d'évitement d'un obstacle doit être généré. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Sur le terrain 64, un obstacle 70 présente un danger pour l'aéronef. En effet, le détecteur de dégagements d'obstacles à court terme 60 intersecte l'obstacle 70. Cette situation, correspondant au cas où la trajectoire actuelle de l'aéronef est dangereuse du fait de la présence d'un obstacle qui ne peut être éviter par une manœuvre permettant de prendre de l'altitude étant données les capacités actuelles de l'aéronef. Une manœuvre appropriée doit être accomplie par l'équipage immédiatement pour éviter la collision éventuelle avec un obstacle. Cette situation peut notamment se produire lors de phases d'atterrissage nécessitant des manœuvres à une distance faible du relief, ne permettant pas de mettre en œuvre des manœuvres standards de prise d'altitude. Dans le cas présenté sur la figure 3b, un avertissement d'évitement d'un obstacle doit être généré.
La figure 4 montre un procédé de génération d'alerte pour les obstacles ponctuels selon l'invention pouvant être mis en œuvre dans un dispositif de prédiction de collision avec un obstacle et d'alertes 3. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Le procédé reçoit notamment le détecteur de dégagements d'obstacles 60 et la liste d'obstacle 26, pouvant notamment être générée par le procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention présenté à la figure 2a. Dans une étape 80, les informations relatives à un obstacle ponctuel sont extraites de la liste des obstacles 26 avant d'être utilisées pour déterminer dans une étape 81 :
- la distance d entre la position actuelle de l'aéronef 30 et le point dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel ;
- la distance minimale d-ha entre la position actuelle de l'aéronef 30 et le point dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel en tenant compte notamment de la précision horizontale (ce qui correspond au point 37 sur la figure 2b ou encore le 42 sur la figure
2c) ; la distance maximale d+ha entre la position actuelle de l'aéronef 30 et le point dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel en tenant compte notamment de la précision horizontale (ce qui correspond au point 38 sur la figure 2b ou encore le 42 sur la figure
2c).
A l'issue de l'étape 81 , on obtient donc un intervalle [d-ha, d+ha] dans lequel est comprise la distance réelle entre l'aéronef 30 et l'obstacle ponctuel. On calcule ensuite dans une étape 82 la distance verticale entre l'obstacle ponctuel et chaque point compris dans le détecteur de dégagements d'obstacles 60. Pour cela, on échantillonne l'intervalle [d-ha, d+ha] à une fréquence sensiblement équivalente à celle utilisée par le détecteur de dégagements d'obstacles 60. Pour chaque point de l'intervalle, on effectue la différence entre l'élévation du point correspondant compris dans le détecteur de dégagements d'obstacles 60 et la hauteur de l'obstacle. La plus petite valeur obtenue est la distance verticale entre l'obstacle ponctuel et chaque point compris dans le détecteur de dégagements d'obstacles 60. Dans une étape 83, on calcule à partir de la distance verticale obtenue le niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon les critères présentés précédemment. Tant qu'il reste des obstacles ponctuels dans la liste des obstacles 26, on recommence à l'étape 80 l'ensemble des étapes décrites à la figure 4. 5
La figure 5a montre un procédé de génération d'alerte pour les obstacles linéaires selon l'invention pouvant être mis en œuvre dans un dispositif de prédiction de collision avec un obstacle et d'alertes 3. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Le procédé reçoit notamment le détecteur de dégagements d'obstacles 60 et la liste d'obstacle 26, pouvant notamment être générée par le procédé d'extraction d'obstacles selon l'invention présenté à la figure 2a. Dans une étape 90, les informations relatives à un obstacle linéaire sont extraites de la liste des obstacles 26. Si pour un obstacle linéaire donné une alerte est déclenchée au cours du procédé de génération d'alerte pour les obstacles linéaires selon l'invention, le procédé s'interrompt pour reprendre à l'étape 90 au prochain obstacle linéaire présent dans la liste des obstacles 26. Chaque extrémité d'un obstacle linéaire est notamment représentée par un obstacle ponctuel. Toutes les extrémités ont une hauteur égale à la hauteur de l'extrémité la plus haute. Aussi les extrémités sont traitées dans une étape 91 de manière similaire aux obstacles ponctuels par le procédé de génération d'alerte pour les obstacles ponctuels selon l'invention présenté à la figure 4. Tant qu'il reste des obstacles linéaires dans la liste des obstacles 26, on recommence à l'étape 90. Sur la figure 5b est représenté un cas où l'une des extrémités d'un obstacle linéaire déclenche la génération d'une alerte à l'étape 91 . Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Un obstacle linéaire 100 comportant deux extrémités E1 et E2 est représenté sur un axe des abscisses 102 représentant une distance. Le détecteur de dégagements d'obstacles 60 comporte notamment un point P dont l'altitude est inférieure à celle des autres points du détecteur de dégagements d'obstacles 60. L'extrémité E2 ayant l'altitude la plus élevée, l'extrémité E1 est représentée par un obstacle ponctuel dont l'altitude est égale à l'altitude de l'extrémité E2. Or d'après le procédé mis en œuvre à l'étape 91 , une alerte doit être déclenchée.
Sur la figure 5a, si l'étape 91 ne déclenche aucune alerte, une étape 92 calcule le point P, c'est-à-dire le point P dont l'altitude est inférieure à celle des autres points du détecteur de dégagements d'obstacles 60. La distance d(P) entre la position de l'aéronef 30 et le point P est ensuite calculée. La distance entre la position de l'aéronef 30 et le point dont les coordonnées sont celles de l'extrémité E1 est notée d(E1 ). De même, la distance entre la position de l'aéronef 30 et le point dont les coordonnées sont celles de l'extrémité E2 est notée d(E2). Dans une étape 93, on détermine si la distance d(P) est comprise dans l'intervalle [d(E1 ),d(E2)]. Si la distance d(P) n'est pas comprise dans l'intervalle [d(E1 ),d(E2)], on reprend le procédé à une étape 95. Si la distance d(P) est comprise dans l'intervalle [d(E1),d(E2)], on compare dans une étape 94 l'altitude du détecteur de dégagements d'obstacles 60 à la distance d(P) et l'altitude de l'obstacle linéaire 100. On calcule à partir de la comparaison le niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon les critères présentés précédemment. Si aucune alerte n'est déclenchée, on reprend le procédé à l'étape 95.
Sur la figure 5c est représenté un cas où le profil du détecteur de dégagements d'obstacles 60 provoque la génération d'une alerte à l'étape 94. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Le détecteur de dégagements d'obstacles 60 comporte notamment un point P dont l'altitude est inférieure à celle des autres points du détecteur de dégagements d'obstacles 60. La distance d(P) est comprise dans l'intervalle [d(E1 ) ;d(E2)]. De plus, l'altitude du point P est inférieure à l'altitude de l'obstacle linéaire 100. Or d'après le procédé mis en œuvre à l'étape 94, une alerte doit être déclenchée.
Sur la figure 5a, si l'étape 94 ne déclenche aucune alerte, une étape 95 calcule un point Δ. Le point Δ correspond au point d'intersection entre le segment définit par deux extrémités E1 et E2 de l'obstacle ponctuel 100 et la droite, passant par la position de l'aéronef 30, perpendiculaire au segment définit par deux extrémités E1 et E2 de l'obstacle ponctuel 100. Une étape 96 s'assure que :
- le point Δ appartient au segment définit par deux extrémités E1 et E2 de l'obstacle ponctuel 100 ;
- la distance d(P) est comprise dans l'intervalle [d(Δ) ;d(E1)], si d(Δ) représente la distance entre la position de l'aéronef 30 et le point Δ.
Si ces deux conditions sont remplies, on compare l'altitude du détecteur de dégagements d'obstacles 60 à la distance d(P) et l'altitude de l'obstacle linéaire 100. On calcule à partir de la comparaison le niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon les critères présentés précédemment. Tant 7
qu'il reste des obstacles linéaires dans la liste des obstacles 26, on recommence à l'étape 90 l'ensemble des étapes décrites à la figure 5a.
Sur la figure 5d est représenté un cas où le profil du détecteur de dégagements d'obstacles 60 est sensiblement perpendiculaire à un obstacle linéaire. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Le détecteur de dégagements d'obstacles 60 comporte notamment le point Δ. La distance d(P) n'est comprise dans l'intervalle [d(E1 ) ;d(E2)].
Sur la figure 5e est représenté le cas illustré par la figure 5d vue de dessus. Les éléments identiques aux éléments déjà présentés portent les mêmes références. Le point Δ correspond au point d'intersection entre le segment définit par deux extrémités E1 et E2 de l'obstacle ponctuel 100 et la droite, passant par la position de l'aéronef 30, perpendiculaire au segment définit par deux extrémités E1 et E2 de l'obstacle ponctuel 100. Le point Δ appartient au segment définit par deux extrémités E1 et E2 de l'obstacle ponctuel 100 et la distance d(P), représenté par une ligne 130, est comprise dans l'intervalle [d(Δ) ;d(E1 )]. De plus, l'altitude du détecteur de dégagements d'obstacles 60 à la distance d(P) est inférieure à l'altitude de l'obstacle linéaire 100. Or d'après le procédé mis en œuvre à l'étape 96, une alerte doit être déclenchée.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de prédictions de collision avec des obstacles au sol et d'alertes, recevant en entrée (24) au moins un détecteur de dégagements d'obstacles (60) et une zone d'extraction des données cartographiques caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - extraction (21) à partir d'une base de données des obstacles (1 ), d'une liste d'obstacles ponctuels, la liste d'obstacles ponctuels comportant pour chaque obstacle ponctuel la distance horizontale séparant l'obstacle ponctuel de la position actuelle de l'aéronef, la précision horizontale ainsi que la hauteur de l'obstacle ponctuel ; - extraction (22) à partir d'une base de données des obstacles (1 ), d'une liste d'obstacles linéaires, la liste d'obstacles linéaires comportant pour chaque obstacle linéaire une liste d'obstacles ponctuels correspondant à chaque extrémité de l'obstacle linéaire ;
- détermination en fonction du détecteur de dégagements d'obstacles (60) des risques liés aux obstacles ponctuels extraits (21) et génération d'alerte (80,81 ,82,83) ;
- détermination en fonction du détecteur de dégagements d'obstacles (60) des risques liés aux obstacles linéaires extraits (21) et génération d'alerte (80,81 ,82,83).
2. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'un obstacle ponctuel est extrait (21 ) de la base de données des obstacles (1 ) à l'une des conditions suivantes :
- les coordonnées dudit obstacle ponctuel sont comprises dans la zone d'extraction ;
- au moins une partie de la surface d'incertitude dudit obstacle ponctuel appartient à la zone d'extraction.
3. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce qu'un obstacle linéaire est extrait (22) de la base de données des obstacles (1 ) à l'une des conditions suivantes :
- les coordonnées de chacune des extrémités dudit obstacle linéaire soient comprises dans la zone d'extraction ;
- ledit obstacle linéaire intersecte la zone d'extraction.
4. Procédé selon l'une des quelconques revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte une étape (23) de filtrage générant une liste d'obstacles (26) comportant tous les obstacles linéaires et ponctuels extrait (21 ,22) à la condition que leur hauteur soit plus élevée que le point le plus bas du détecteur de dégagements d'obstacles reçu de l'entrée (24) en tenant compte du niveau de précision de la mesure.
5. Procédé selon l'une des quelconques revendications précédentes caractérisé en ce que pour déterminer les risques liés aux obstacles ponctuels extraits (21 ) et générer des alertes, on réalise les étapes suivantes pour chaque obstacle ponctuel :
- extraction (80) des informations relatives à l'obstacle ponctuel ;
- calcul (81 ) de la distance d entre la position actuelle de l'aéronef (30) et le point dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel ;
- calcul (81 ) de la distance minimale d-ha entre la position actuelle de l'aéronef (30) et le point (37,42) dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel en tenant compte notamment de la précision horizontale ; - calcul (81 ) de la distance maximale d+ha entre la position actuelle de l'aéronef (30) et le point (38, 42) dont les coordonnées sont celles de l'obstacle ponctuel en tenant compte notamment de la précision horizontale ;
- calcul (82) de la distance verticale entre l'obstacle ponctuel et chaque point compris dans le détecteur de dégagements d'obstacles (60)
- calcul (83) à partir de la distance verticale obtenue le niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon un ensemble de critères.
6. Procédé selon la revendication précédentes caractérisé en ce que pour déterminer les risques liés aux obstacles linéaires extraits (22) et générer des alertes, on réalise les étapes suivantes pour chaque obstacle linéaires :
- extraction (90) des informations relatives à l'obstacle linéaire ;
- traitement (91 ) des extrémités (Ei, E2) de l'obstacles linéaire par le procédé de génération d'alerte pour les obstacles ponctuels ; - calcul (92), si aucune alerte n'est déclenché à l'étape précédente de traitemet (91), d'un point P dont l'altitude est inférieure à celle des autres points du détecteur de dégagements d'obstacles (60) et de la distance d(P) entre la position de l'aéronef (30) et le point P ; - calcul de la distance d(E1 ) entre la position de l'aéronef (30) et le point dont les coordonnées sont celles de l'une des extrémités (E1) de l'obstacle linéaire ;
- calcul de la distance d(E2) entre la position de l'aéronef (30) et le point dont les coordonnées sont celles d'une autre des extrémités (E1 ) de l'obstacle linéaire ;
- détermination de l'appartenance (93) de la distance d(P) à l'intervalle [d(E1 ),d(E2)] : o si la distance d(P) n'est pas comprise dans l'intervalle [d(E1),d(E2)], on reprend le procédé à une étape (95) de calcul d'un point Δ ; o si la distance d(P) est comprise dans l'intervalle [d(E1 ),d(E2)], on passe à une étape (94) de comparaison ;
- comparaison (94) de l'altitude du détecteur de dégagements d'obstacles (60) à la distance d(P) et l'altitude de l'obstacle linéaire puis calcul à partir de la comparaison le niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon un ensemble de critères ;
- calcul d'un point Δ (95) correspondant au point d'intersection entre le segment définit par deux extrémités (E1 ,E2) de l'obstacle ponctuel et la droite, passant par la position de l'aéronef (30), perpendiculaire au segment définit par deux extrémités (E1 , E2) de l'obstacle ponctuel ;
- vérification (96) de l'appartenance du point Δ appartient au segment définit par deux extrémités (E1 , E2) de l'obstacle ponctuel et vérification (96) de l'appartenance de la distance d(P) à l'intervalle [d(Δ) ;d(E1)], d(Δ) représentant la distance entre la position de l'aéronef (30) et le point Δ ;
- si l'étape de vérification (96) est positive, comparaison de l'altitude du détecteur de dégagements d'obstacles (60) à la distance d(P) et de l'altitude de l'obstacle linéaire puis calcul à partir de la comparaison du niveau d'alerte éventuelle à déclencher selon l'ensemble des critères.
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