FR2946447A1

FR2946447A1 - Procede pour permettre un atterrissage sur piste decalee

Info

Publication number: FR2946447A1
Application number: FR0902729A
Authority: FR
Inventors: Thierry Boulay
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2009-06-05
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2010-12-10
Anticipated expiration: 2029-06-05
Also published as: US8682510B2; EP2438455A1; US20120265377A1; WO2010139799A1; FR2946447B1

Abstract

1 - Procédé pour déterminer la distance d'un aéronef à une piste décalée (15) lors d'un atterrissage par approche décalée, la piste décalée (15) étant située à une distance D d'une piste principale (11) équipée d'au moins une balise élévation (12), caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : ● Déterminer la hauteur h à laquelle se trouve l'aéronef (1), hauteur déterminée par rapport à un point T1 de la piste décalée (15), hauteur mesurée par un radioaltimètre équipant l'aéronef, ● Déterminer l'angle d'élévation φ du mode MLS en utilisant les informations de la balise élévation (12) fournie par une balise élévation (12) équipant ladite piste principale (11), ● Déterminer la valeur de la distance p de l'avion à la balise azimut (10) en utilisant la formule suivante ● Utiliser ladite distance p afin d'obtenir un point de localisation de l'aéronef dans un repère piste décalée (15).

Description

PROCEDE POUR PERMETTRE UN ATTERRISSAGE SUR PISTE DECALEE

L'objet de l'invention concerne un procédé pour déterminer une distance entre un aéronef et la balise azimut d'une piste principale équipée de balises en azimut et en élévation pour atterrir sur une piste décalée de la piste principale, c'est-à-dire située à une distance d de la piste, les pistes étant disposées parallèlement l'une par rapport à l'autre. L'invention est utilisée, par exemple, dans le domaine de l'aéronautique pour 10 la radionavigation.

Dans le cadre des atterrissages automatiques ou semi-automatiques, l'objectif de la radionavigation est d'amener l'aéronef dans un espace, aligné avec l'axe de la piste d'atterrissage et avec une pente de descente de 3° 15 (typique mais programmable). A la connaissance du Demandeur, ceci est habituellement réalisé grâce à un équipement embarqué, par exemple un récepteur multi mode plus connu sous l'abréviation anglo-saxonne MMR (Multi Mode Receiver), qui réceptionne les signaux de différents systèmes de navigation tels que : le système d'instrumentation d'atterrissage ou ILS 20 (abréviation anglo-saxonne de "Instrument Landing System"), le système MLS (acronyme de l'expression anglo-saxonne "Microwave Landing System"), le système FLS ("Flight landing system") et le système de positionnement GLS ("Global landing system"). Le système d'atterrissage hyperfréquence appelé MLS est un système d'aide à l'approche et à 25 l'atterrissage aux instruments, destiné à fournir à un aéronef sa position en coordonnées sphériques dans un repère lié à la piste d'atterrissage, c'est-à- dire un angle d'azimut, un angle de site élévation). Les angles d'azimut et de site étant connus des Hommes de métier travaillant dans ce domaine ne seront pas explicités. Le MLS, tel que normalisé par l'organisation mondiale 30 OACI, transmet des signaux de guidage latéral, c'est-à-dire un angle d'azimut, et de guidage vertical, c'est-à-dire un angle de site (élévation), en utilisant une technique de faisceaux battants à temps référencé et un signal multiplexé dans le temps. L'utilisation d'un signal multiplexé dans le temps

permet la transmission des signaux de guidage latéral et vertical sur le même canal de radiofréquence sans créer d'interférences entre les signaux de guidage latéral et les signaux de guidage vertical. Les signaux de guidage sont émis sur une fréquence voisine de 5 Giga Hertz (GHz) par une station azimut et une station site. La station azimut est placée en fin de piste tandis que la station site est située sur le côté de la piste, à environ 300 mètres du seuil de début de piste. Chaque station transmet un faisceau battant étroit, balayant en aller et retour à vitesse angulaire constante l'espace de couverture suivant la coordonnée angulaire considérée. Une antenne et un récepteur de bord de l'aéronef reçoivent le faisceau battant une première fois lors du balayage aller et une deuxième fois lors du balayage retour. Il est ainsi possible de déterminer l'angle d'azimut ou l'angle de site par la relation linéaire suivante : 9=(T-To).z (1) où 6 est l'angle d'azimut ou l'angle de site, T un intervalle de temps entre la réception des passages aller et retour du faisceau battant, 1 la valeur de l'intervalle de temps T pour un angle 9 nul et v la vitesse angulaire de balayage.

To et v sont des constantes définies par les normes internationales sur le MLS connues de l'art antérieur.

Les approches décalées sont des approches qui sont réalisées en utilisant les signaux MLS de la piste principale (où sont situées les balises MLS), mais pour l'aide à l'atterrissage sur une piste parallèle à cette piste et couverte par les signaux des balises. Ce type d'approche est décrit dans la norme D0226 (précédemment dans la norme D0198), normes connues de l'Homme du métier dans le domaine de la radionavigation. Les algorithmes proposés par la norme D0226 imposent d'obtenir une information de distance. Cette information de distance est obtenue soit via un dispositif de mesure plus connu sous l'acronyme anglo-saxon DME

(abréviation anglo-saxonne de Distance Mesuring Equipement), soit via des informations GPS (en suivant par exemple le procédé décrit dans la demande déposée par le demandeur FR 07 09035). Une telle manière de procéder présente notamment comme inconvénient de devoir équiper l'avion d'un dispositif supplémentaire ce qui peut s'avérer onéreux.

L'idée de la présente invention consiste notamment à obtenir l'information de distance par l'utilisation conjointe d'équipements déjà présents dans un avion, un équipement MMR et un radioaltimètre qui permet de fournir l'information hauteur de l'aéronef par rapport au point du sol le plus proche. L'invention concerne un procédé pour déterminer la distance d'un aéronef à une piste décalée lors d'un atterrissage par approche décalée, la piste décalée étant située à une distance D d'une piste principale équipée d'au moins une balise élévation, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : • Déterminer la hauteur h à laquelle se trouve l'aéronef, hauteur déterminée par rapport à un point Ti de la piste décalée, hauteur mesurée par un radioaltimètre équipant l'aéronef, • Déterminer l'angle d'élévation du mode MLS en utilisant les 20 informations de la balise élévation fournie par une balise élévation équipant ladite piste principale, • Déterminer la valeur de la distance p de l'avion à la balise azimut en utilisant la formule suivante h ûD2 Tan(ç9) Cos(9) i P= +h2 t~ i 25 où 0 et cp sont les angles décodés par le MMR correspondant respectivement à l'angle entre l'avion et la balise azimut, et l'angle entre l'avion et la balise élévation et D2 est définie comme la distance entre la balise azimut et la balise élévation suivant l'axe des x, avec x, y et z les coordonnées de l'avion dans le repère de la balise élévation • Utiliser ladite distance p afin d'obtenir un point de localisation de l'aéronef dans un repère piste décalée.

D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif annexé des figures qui représentent : • La figure 1 un aéronef équipé d'un radio altimètre, • La figure 2, une représentation d'une piste principale équipée de io balises et d'un avion amorçant sa descente au niveau d'une piste décalée de la piste principale équipée, • La figure 3, un schéma montrant une piste d'atterrissage, la couverture de l'antenne, les points de toucher au sol de l'avion, • La figure 4, un schéma de principe pour la reconstruction de la 15 distance de l'avion.

Sur la figure 1 est représenté un avion 1 équipé d'un radioaltimètre 2 adapté à fournir une information de hauteur Ho, prise comme étant la distance la plus courte entre l'avion 1 et un point S au sol. La distance Ho, ou h sur la 20 figure 4 est une distance considérée comme perpendiculaire au sol lors de l'approche de l'avion pour l'atterrissage. L'avion 1 est aussi équipé d'un dispositif de réception multi mode ou MMR, qui permet d'effectuer des approches radioguidées de piste d'atterrissage. Ce récepteur permet notamment le guidage par de nombreux moyens 25 connus du Domaine, tels que les modes systèmes précités ILS, MLS, MLSCC, FLS et GLS. L'exemple donné à titre illustratif et non limitatif de l'invention de la figue 2 concerne plus particulièrement l'utilisation du mode MLS. Ce mode permet le centrage sur une piste principale grâce à deux balises, une balise azimut 10 30 et une balise élévation 12. La balise azimut 10 fournit une information d'écart angulaire horizontal par rapport à la piste principale équipée 11 et la balise élévation ou balise site 12 fournit une information d'écart angulaire vertical

par rapport au point de pose des roues de l'avion sur la piste. La figure 2 présente aussi le seuil 14 de la piste ou point de toucher des roues de l'avion. La balise azimut 12 permet par exemple une mesure d'angle entre -40° et +40° et la balise élévation (site) entre 0,9° et 15°. Ces valeurs n'étant données qu'à titre indicatif pour illustrer l'invention sans en limiter la portée. L'idée de la présente invention consiste notamment à utiliser la hauteur h de l'avion fournie par le radioaltimètre situé sur l'avion et l'angle fourni par la balise élévation du mode MLS équipant la piste principale afin de déterminer io la distance d entre l'avion 1 et la balise azimut 10, ceci afin de permettre son atterrissage sur une piste décalée 15 d'une distance D par rapport à la piste principale équipée. h est la hauteur determinée par rapport à un point Ti de la piste décalée.

15 La figure 3 schématise une piste d'atterrissage Pa, un point de toucher au sol de l'avion Ts, la position de la balise élévation 12 et la position de la balise azimut 10. Elle montre aussi la couverture de l'antenne faisceau balise.

La figure 4 schématise le diagramme de détermination de la distance p 20 lorsque l'avion se trouve au point A, la balise azimut B, le point C étant le point sur la piste et pris à la verticale de l'avion. Les balises azimut et élévation sont positionnées dans un même plan P, elles ont donc les mêmes coordonnées selon l'axe z. Le procédé dispose dans le repère de la balise élévation 12, Dl et D2 sont 25 fournit par le data link des données suivantes: p2 =12+h' xùD2 COS(0) = h Tan(ço) = ù x Soit h x= Tan(ço) et

h ùD2 1= Tan(ço) Cos( 0) D' ou P= avec • Les coordonnées x, y et z sont les coordonnées de l'avion dans le repère de la balise élévation 12. • La distance D2 est définie comme la distance entre la balise azimut 10 et la balise élévation12 suivant l'axe des x. • La distance Dl est définie comme la distance entre la balise azimut 10 et la balise élévation 12 suivant l'axe des y. • Le data link : est défini comme étant une transmission RF de données reçues et décodées par le MMR. Les donnée issues de cette transmission indiquent le positionnement géométrique de la piste principale et des balises 10, 12. Les données du data link permettent de déterminer les distances Dl et D2. • Les angles 0 et cf) sont les angles décodés par le MMR correspondant 15 respectivement à l'angle entre l'avion 1 et la balise azimut 10, et cp l'angle d'élévation entre l'avion 1 et la balise élévation 12.

Le procédé et le système selon l'invention présentent comme avantages de reconstruire une information de distance à partir des informations conjointes 6 1 ( i h ùD2 Tan( ç9) Cos(0) +h' d'équipements déjà présents sur un avion, par exemple un MMR et un radioaltimètre et d'utiliser cette valeur distance dans les algorithmes de reconstruction connus de l'art antérieur. Ils évitent l'utilisation d'équipements supplémentaires pouvant générer des 5 perturbations électroniques et aussi rendre le dispositif plus coûteux.

Claims

REVENDICATIONS1 - Procédé pour déterminer la distance d'un aéronef à une piste décalée (15) lors d'un atterrissage par approche décalée, la piste décalée (15) étant située à une distance D d'une piste principale (11) équipée d'au moins une balise élévation (12), caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : • Déterminer la hauteur h à laquelle se trouve l'aéronef (1), hauteur déterminée par rapport à un point T1 de la piste décalée (15), hauteur 10 mesurée par un radioaltimètre équipant l'aéronef, • Déterminer l'angle d'élévation cp du mode MLS en utilisant les informations de la balise élévation (12) fournie par une balise élévation (12) équipant ladite piste principale (11), • Déterminer la valeur de la distance p de l'avion à la balise azimut (10) 15 en utilisant la formule suivante : 11 ùD2 Tan(çp) +h` Cos(0) I" où 0 et cp sont les angles décodés par le MMR correspondant respectivement 20 à l'angle entre l'avion (1) et la balise azimut (10) et l'angle entre l'avion (1) et la balise élévation (12) et D2 est définie comme la distance entre la balise azimut (10), et la balise élévation (12) suivant l'axe des x, avec x, y et z les coordonnées de l'avion dans le repère de la balise élévation (12) • Utiliser ladite distance p afin d'obtenir un point de localisation de 25 l'aéronef dans un repère piste décalée (15).
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on utilise la distance p dans un algorithme de reconstruction tel que celui décrit dans la norme DO198 ou DO226 P=