Les autorités de contrôle du trafic aérien organisent la circulation aérienne dans les volumes aériens placés sous leur contrôle à partir de plans de vol 4D, qui leur sont soumis à l'avance par les équipages des aéronefs.

Elles vérifient que les différents plans de vol soumis sont compatibles avec la sécurité des différents acteurs avant de les approuver puis surveillent, lors de leurs déroulements, les écarts des aéronefs par rapport aux positions prévues et donnent des consignes de déroutement lorsque ces écarts tendent à des rapprochements entre aéronefs menaçant leur sécurité.

Un plan de vol 4D définit un squelette de trajectoire 3D (latitude longitude, altitude) associé à une chronologie de parcours au moyen d'un enchaînement de points de passage WP ( « WayPoint » en anglo-saxon) qui sont placés, sur le trajet de l'aéronef, aux endroits de changement de contraintes de vol et qui sont associés individuellement à diverses contraintes locales de vol : contraintes d'altitude, de vitesse, de cap de capture, de cap d'échappement, de vitesse sol, de vitesse verticale, de date de passage, etc.. L'enchaînement des points de passage WP définit la projection latérale de la route envisagée. Les contraintes locales de vol déterminent la projection verticale de la route envisagée et la chronologie de parcours. Le suivi d'un plan de vol par un aéronef consiste à rallier les points de passage WP dans l'ordre de leur enchaînement en parcourant entre deux points de passage WP successifs un segment de droite ( « Legs » en anglo- saxon), en fait un segment de grand arc de cercle terrestre, tout en respectant les contraintes locales associées aux points de passage WP délimitant les extrémités du segment.

L'équipage ou le calculateur de gestion du vol FMS d'un aéronef détermine la trajectoire 3D effectivement suivie par l'aéronef en se basant sur le squelette de trajectoire 3D du plan de vol et de la chronologie de parcours précisés dans le plan de vol, et en tenant compte des capacités de manoeuvre de l'aéronef et d'un degré de confort désiré. La prise en compte des capacités de manoeuvre de l'aéronef et du confort désiré se traduit par l'introduction, dans la trajectoire 3D effectivement suivie par l'aéronef de transitions. adoucies entre les segments de droite du squelette de trajectoire 3D du plan de vol. Ces transitions adoucies entraînent des changements de contraintes de vol en des points de passage spécifiques dits pseudo-points de passage PWP qui ne sont pas mentionnés dans le plan de vol.

Les autorités de contrôle du trafic aérien utilisent les plans de vol qui leur sont soumis pour estimer les positions théoriques instantanées des aéronefs dans leurs volumes aériens et évaluer les risques de collision.

L'évaluation des risques de collision se fait en attribuant à chaque aéronef, son propre corridor de protection (un volume en forme de tube placé autour de la position théorique à court terme de l'aéronef et orienté selon le vecteur vitesse théorique de l'aéronef) qui ne doit intercepter aucun autre corridor de protection. La largeur des corridors de protection tient compte des possibilités de transitions adoucies entre deux segments d'un plan de vol.

Pour l'appréciation des écarts entre les positions réelles et théoriques des aéronefs en vue d'un recentrage éventuel de leurs volumes de protection et de possibles commandes d'évitement pour résoudre des risques de collision nouvellement apparus, les autorités de contrôle du trafic aérien font appel à des moyens non-coopératifs de repérage des aéronefs tels que des radars primaires mais également à des moyens coopératifs permettant de demander aux aéronefs des informations sur leurs positions instantanées réelles tels que des transmissions en phonie avec les équipages, des radars secondaires interrogeant des répondeurs embarqués ou le système ATM en relation par transmission de données avec les calculateurs de gestion du vol des aéronefs.

Lorsque le système ATM est utilisé, le calculateur de gestion du vol FMS d'un aéronef fournit sur demande la position instantanée et le vecteur vitesse instantanée de l'aéronef ainsi que des prévisions de date, d'altitude et de vecteur vitesse de franchissement d'un prochain point de passage WP, ce qui permet aux autorités de contrôle du trafic aérien de recaler la position d'un aéronef par rapport à son plan de vol pour le faire cadrer avec la situation réelle.

Compte-tenu des transitions adoucies agrémentant la trajectoire effectivement suivie, un aéronef ne passe pas nécessairement exactement au droit d'un point de passage mentionné dans son plan de vol si le survol du point de passage n'est pas obligatoire. Dans ce cas, l'instant de franchissement d'un point de passage est assimilé à l'instant de passage au plus près.

La présente invention a pour but d'améliorer la précision avec laquelle une autorité de contrôle de trafic aérien appréhende les positions et les trajectoires à court terme des aéronefs en lui permettant de tenir compte des transitions adoucies agrémentant les trajectoires effectives des aéronefs entre les segments consécutifs de leurs plans de vol. Grâce à cette précision accrue, l'autorité de contrôle peut soit améliorer à trafic constant les distances effectives de séparation entre les aéronefs évoluant dans son espace, soit augmenter la densité du trafic pour des distances effectives de séparation entre aéronefs inchangées.

Elle a pour objet un procédé de suivi du déroulement d'un plan de vol d'un aéronef coopératif pourvu d'un calculateur de gestion du vol FMS relié par une liaison de transmission de données à une autorité de contrôle.

Le plan de vol connu de l'autorité de contrôle est constitué d'un enchaînement de points de passage WP associés à des contraintes locales de vol définissant un squelette de trajectoire à suivre et une chronologie de parcours à respecter. L'autorité de contrôle se sert du plan de vol pour estimer la position instantanée de l'aéronef. Le calculateur de gestion du vol FMS construit, à partir du squelette de trajectoire et de la chronologie de parcours précisés dans le plan de vol, une trajectoire effective avec des transitions latérales et verticales adoucies, dimensionnées pour tenir compte des capacités de manoeuvre de l'aéronef et d'une consigne de confort, et repérées au moyen de pseudo-points de passage PWP associés à des contraintes locales de vol, la position d'un pseudo-point de passage PWP marquant le début d'une transition et les contraintes locales de vol associées définissant les propriétés de la transition. Ce procédé est remarquable en ce que le calculateur de gestion du vol FMS de l'aéronef calcule les emplacements des projections des pseudo-points de passage PWP sur le squelette de trajectoire précisé dans le plan de vol et les communique par la liaison de transmission de données à l'autorité de contrôle qui les utilise pour améliorer son estimation de la position instantanée de l'aéronef le long de son plan de vol, et ainsi mieux assurer sa mission d'espacement et séparation des traffics.

Avantageusement, le calculateur de gestion du vol FMS de l'aéronef projette les pseudo-points de passage PWP sur le squelette de trajectoire du plan de vol en conservant les distances, la distance à un point de passage WP de la projection d'un pseudo-point de passage PWP étant égale à celle séparant le pseudo-point de passage PWP projeté du point de la trajectoire effective de l'aéronef le plus proche du point de passage considéré.

Avantageusement, le calculateur de gestion du vol FMS de l'aéronef projette les pseudo-points de passage PWP sur le squelette de trajectoire du plan de vol en conservant les distances mesurées en unité de longueur, la distance à un point de passage WP de la projection d'un pseudo-point de passage PWP étant égale à celle séparant le pseudo-point de passage PWP projeté, du point de la trajectoire effective de l'aéronef le plus proche du point de passage considéré.

Avantageusement, le calculateur de gestion du vol FMS de l'aéronef projette les pseudo-points de passage PWP sur le squelette de trajectoire du plan de vol en conservant équivalentes, les distances mesurées en temps de parcours, le temps du parcours d'un point de passage WP à la projection d'un pseudo-point de passage PWP étant pris égal au temps du parcours du pseudo-point de passage PWP projeté, au point de la trajectoire effective de l'aéronef le plus proche du point de passage considéré.

Avantageusement, le calculateur de gestion du vol FMS de l'aéronef communique à l'autorité de contrôle, avec les emplacements des projections des pseudo-points de passage PWP sur le squelette de trajectoire précisé dans le plan de vol, des indications sur la nature et l'ampleur des changements de consigne locale de vol associées aux pseudo- points de passage PWP projetés.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple. Cette description sera faite en regard du dessin dans lequel : - une figure 1 montre un exemple d'architecture d'un système aéronef- sol convenant à la mise en oeuvre de l'invention, et - une figure 2 est un diagramme montrant une trajectoire réellement suivie à transitions adoucies et la portion de plan de vol correspondante, avec les positions sur la trajectoire réelle considérées comme franchissement des points de passage WP et les positions sur le plan de vol communiquées au contrôle sol comme pseudo-point de passage PWP.

Le système aéronef-sol de contrôle de trafic aérien représenté à la figure 1 comporte une station sol de contrôle du trafic aérien 2 en liaison radioélectrique avec les calculateurs de gestion du vol FMS 30 des aéronefs 1 circulant dans le volume aérien placé sous sa responsabilité.

Le calculateur de gestion du vol FMS 30 est un équipement embarqué de pilotage qui agit sur le comportement d'un aéronef 1, par l'intermédiaire d'un pilote automatique et/ou directeur de vol FD/PA 20 et d'équipements de commande de vol 11.

Brièvement, un aéronef est piloté en jouant sur les orientations de surfaces aérodynamiques mobiles (gouvernes, volets, etc. ) et sur le régime du ou des moteurs de propulsion. Il dispose pour cela d'un premier niveau indispensable d'équipements de pilotage constitué d'actionneurs 10 orientant les surfaces mobiles et ajustant la poussée des moteurs et d'équipements de <BR> <BR> commande de vol 11 (manche, palonniers, manettes, etc. ) qui élaborent des consignes de position pour les actionneurs 10 et qui sont manipulés directement ou indirectement par l'équipage de l'aéronef. A ce premier niveau d'équipements indispensables pour le pilotage s'ajoute un deuxième niveau d'équipements de pilotage constitué par le directeur de vol/pilote automatique FD/AP20 (« Flight Director/automatic Pilot » en anglo-saxon) dont la fonction est de faciliter la tâche de l'équipage en automatisant le suivi de consignes de vol telles que des consignes de cap, d'altitude, de vitesse sol, de vitesse verticale, etc. Le directeur de vol/pilote automatique FD/AP 20 fonctionne selon deux modes principaux : un mode dit « directeur de vol » où il indique au pilote, par l'intermédiaire d'écrans de visualisation EFIS 52 ( « Electronic Flight Instrument System » en anglo-saxon) les ordres à donner aux commandes de vol 11 pour le suivi d'une consigne de vol et un mode dit : « pilote automatique » où il agit directement sur les commandes de vol 11. Après ces premier et deuxième niveaux d'équipements de vol vient un troisième niveau constitué du calculateur de gestion du vol FMS 30 qui a pour fonction de faciliter, jusqu'à automatisation complète, les tâches de préparation et de suivi d'un plan de vol.

Le calculateur de gestion du vol FMS 30 et le directeur de vol /pilote automatique FD/AP 20 sont paramétrables par l'équipage au moyen de deux interfaces homme-machine, l'une 50 dite MCDU (« Multipurpose Control Display Unit » en anglo-saxon) ressemblant à une calculette et permettant un paramétrage fouillé, et l'autre 51 dite FCU ("Flight Control Unit"en anglo-saxon) placée en bandeau à la base du pare-brise du cockpit et permettant un paramétrage succinct mais plus aisé que le MCDU 50. Ils exploitent avec les afficheurs EFIS 52, des informations de vol fournies par des capteurs de vol FS 40 (« flight sensors » en anglo-saxon) tel qu'un altimètre barométrique ou un radioaltimètre, une centrale inertielle ou un récepteur de positionnement par satellites, des sondes de vitesse air, etc..

En plus de ces équipements de pilotage, l'aéronef dispose d'équipements de radiocommunication AATNP 53 ( « Airborne Aeronautical Telecommunication Network Part » en anglo-saxon) lui permettant d'utiliser le réseau de transmission numérique ATN pour des échanges d'informations avec le sol.

De son côté, la station sol de contrôle du trafic aérien 2 comporte un dispositif de gestion du trafic TM 60 (Traffic Management » en anglo- saxon) associé à des équipements de radiocommunication GATNP 61 ( « Ground Aeronautical Telecommunication Network Part » en anglo-saxon).

Lors d'une préparation de mission, l'équipage d'un aéronef choisit, pour se rendre de son point de départ à son point de destination, une trajectoire 3D avec des consignes et contraintes de vitesse qui induisent une chronologie de parcours. La trajectoire 3D avec sa chronologie de parcours est construite à partir d'un squelette constitué d'un enchaînement de segments de grand arc de cercle terrestre reliant les points correspondant à des changements de consignes de vol dits points de passage WP. Les points de passage WP et les contraintes locales de vol qui leur sont associées constituent un document dénommé plan de vol destiné d'une part, aux autorités de contrôle du trafic aérien qui l'utilise pour estimer la position théorique de l'aéronef dans les volumes aériens surveillés et vérifier qu'il n'y a pas de risques de collision avec d'autres aéronefs et, d'autre part, à l'équipage et au calculateur de gestion du vol FMS de l'aéronef qui l'utilisent pour déterminer la trajectoire et la chronologie de parcours effectivement suivies par l'aéronef.

En vue de permettre à la station de contrôle du trafic aérien 2 d'améliorer son estimation de la position de l'aéronef faite à partir du squelette de trajectoire 3D et de la chronologie de parcours précisés dans le plan de vol, le calculateur de gestion du vol FMS 30 d'un aéronef 1 lui fournit, par l'intermédiaire du réseau aéronautique de télécommunication ATN du système ATM (équipements AATNP et GATNP figure 1), des informations sur le déroulement réel du plan de vol telles que la date prévue pour le franchissement d'un prochain point de passage, date d'acquisition d'une altitude donnée, etc..

Les informations sur le déroulement réel du plan de vol communiquées par le calculateur de gestion du vol FMS d'un aéronef à une station de contrôle du trafic aérien dans le nouveau système ATM sont cependant assez restreintes et ne permettent pas au contrôle aérien de tenir compte avec précision des adoucissements de transition entre des segments du plan de vol effectués par un calculateur de gestion du vol FMS en vue de tenir compte des capacités de manoeuvre de l'aéronef et de garantir un certain degré de confort aux passagers de l'aéronef. On se propose d'améliorer l'information d'une station de contrôle du trafic aérien sur le déroulement réel d'un plan de vol en ajoutant aux informations déjà communiquées par le calculateur de gestion du vol FMS d'un aéronef, des informations supplémentaires concernant les adoucissements de transition pratiqués, qui soient faciles à exploiter à partir du plan de vol.

La figure 2 illustre, en projection latérale, une portion de plan de vol LTFP constituée de quatre points de passage consécutifs WPi-2, WPi-1, WPi et WPi+1 avec, pour le dernier un cap d'échappement imposé par exemple, parce qu'il marque une entrée de piste d'atterrissage. Entre et autour de ces quatre points de passage consécutifs WPi-2, WPi-1, WPi et WPi+1 s'enchaînent quatre segments rectilignes : un segment brisé 100 d'arrivée passant par le point de passage WPi-2 au point de passage WPi-1, un premier segment intermédiaire 101 de ralliement s'étendant du point de passage WPi-1 au point de passage WPi, un deuxième segment intermédiaire 102 de ralliement s'étendant du point de passage WPi au point de passage WPi+1 et un segment 103 de sortie quittant le point de passage WPi+1.

Compte tenu du faible écart de cap entre le segment d'arrivée 100 et le deuxième segment intermédiaire de'ralliement 102, des forts écarts de cap du premier segment intermédiaire de ralliement 101 par rapport au segment d'arrivée 100 et au deuxième segment intermédiaire de ralliement 102, le calculateur de gestion du vol FMS choisit, pour l'aéronef, une trajectoire LTFMS aux transitions adoucies, qui redresse l'enchaînement des segments 100,101, 102 du plan de vol pour rester dans le domaine de manoeuvrabilité de l'aéronef et respecter une consigne de confort tout en collant au mieux au plan de vol. De la mme façon, le calculateur de gestion du vol FMS adoucit la transition au dernier point de passage WPi+1 pour la prise du cap d'échappement imposé.

Lorsqu'il élabore, à partir du plan de vol, la trajectoire LTFMS à faire suivre l'aéronef, le calculateur de gestion du vol FMS place, sur cette trajectoire LTFMS, des points particuliers PWPi, j affectés d'une double indexation, une indexation par un indice i repérant le segment rectiligne concerné et un indice j repérant leur ordre de succession sur le segment rectiligne concerné y compris les points de passage. Ces points particuliers PWPi, j, dits pseudo-points de passage qui repèrent des consignes locales de vol différentes de celles associées au point de passage lorsque le pseudo- point est confondu avec un point de passage ou des changements de consignes locales de vol correspondant à des débuts de manoeuvre de transition entre segments, ne sont pas répertoriés dans le plan de vol contrairement aux points de passage WPi-2, WPi-1, WPi, WPi+1.

Sur le segment brisé d'arrivée 100, on distingue deux pseudo- points de passage PWPi-2,2 et PWPi-2, 3, marquant le début et la fin de la manoeuvre de changement de cap de l'aéronef pour passer de la consigne de cap associée au point de passage WPi-2 à celle associée au point de passage WPi-1. Sur le premier segment intermédiaire de ralliement 101, on distingue deux autres pseudo-points de passage, le premier PWPi-1,2 correspondant à un début de manoeuvre de changement de cap de l'aéronef pour passer de la consigne de cap associée au point de passage WPi-1 à celle associée au point de passage WPi et le deuxième PWPi-1,3 correspondant à un début de descente en vue d'atteindre la consigne d'altitude associée au point de passage WPi+1 supposé ici marquer une entrée de piste d'atterrissage. Sur le deuxième segment intermédiaire de ralliement 102, on distingue quatre autres pseudo-points de passage, le premier PWPi, 2 correspondant à une manoeuvre de décélération préparant un atterrissage, le deuxième PWPi, 3 marquant la fin de la manoeuvre de changement de cap effectuée par l'aéronef pour tenir la consigne de cap associée au point de passage WPi, le troisième PWPi, 4 marquant le début d'une manoeuvre de changement de cap pour permettre le survol effectif du point de passage WPi+1 avec le cap imposé et le cinquième PWPi, 5 marquant le début de la manoeuvre de changement de cap permettant de respecter la consigne de cap associée au survol du point de passage WPi+1.

Lors du suivi de la trajectoire LTFMS retenue pour l'aéronef, le calculateur de gestion du vol FMS veille à modifier les consignes locales de vol aux franchissements par l'aéronef de ces pseudo-points de passage PWPi, j.

Pour faciliter et améliorer le suivi, par une station sol de contrôle du trafic aérien, de la progression de l'aéronef le long de son plan de vol, il est prévu dans le système ATM que le calculateur de gestion du vol FMS communique à la station sol, par le réseau aéronautique de transmission numérique ATN, une prévision de date de franchissement du prochain point de passage WPi-2, WPi-1, WPi ou WPi+1 à atteindre. Lorsque, du fait des possibilités d'adoucissement des transitions entre segments d'un plan de vol, l'aéronef prévoit de ne passer qu'à proximité d'un point de passage, son calculateur de vol assimile le franchissement d'un point de passage WP au franchissement du point de la trajectoire effectivement suivie par l'aéronef, considéré comme le plus proche du point de passage WP concerné. Ainsi, le calculateur de gestion du vol FMS donne comme prévision de date de franchissement du point de passage WPi, la date prévue du passage de l'aéronef au point SWPi de sa trajectoire effective LTFMS.

En plus de ces dates de franchissement de points de passage WPi-2, WPi-1, WPi, WPi+1, le calculateur de gestion du vol FMS signale, à la station sol de contrôle du trafic aérien, les emplacements SPWPi-1,3 ; SPWPi, 2 ; SPWPi, 5 des projections des pseudo-points de passage PWPi-1,3 ; PWPi, 2 ; PWPi, 5 qu'il utilise, sur le squelette de trajectoire précisé dans le plan de vol. Lorsqu'il effectue ces projections, il conserve les distances en veillant à ce que la distance entre la projection d'un pseudo-point de passage PWP et un point de passage WP soit égale à celle séparant le pseudo-point de passage PWP projeté, du point de la trajectoire effective de l'aéronef le plus proche du point de passage WP considéré, cette conservation de distance pouvant avoir lieu en unité de longueur ou en unité de temps de parcours.

Les emplacements des projections SPWPi, j des pseudo-points de passage PWPi, j signalés à la station sol de contrôle du trafic aérien sont repérés par les distances, exprimées en unité de longueur ou en temps de parcours, qui les séparent du point de passage WPi qui les précède ou du point de passage WPi+1 qui les suit.

La connaissance des emplacements des projections, sur le plan de vol, des pseudo-points de passage où l'aéronef entame des manoeuvres de transition permet à une station sol de contrôle du trafic aérien d'estimer de manière plus précise la position instantanée d'un aéronef en dehors des moments où il effectue des manoeuvres de transition entre deux segments du plan de vol et d'adopter des couloirs de protection de moindre largeur pour un mme degré de sécurité.

Avantageusement, les informations données par le calculateur de gestion du vol FMS, sur les emplacements des projections, sur le plan de vol, des pseudo-points de passage sont complétées par des indications sur la nature et l'ampleur des changements de consigne locale de vol associées aux pseudo-points de passage projetés afin d'indiquer à la station sol de contrôle du trafic aérien la direction dans laquelle le couloir de protection associé à l'aéronef doit tre déformé pour maintenir la sécurité à un mme niveau. Les indications sur la nature des changements peuvent consister à signaler que l'emplacement indiqué est celui de la projection sur les squelettes de trajectoires latérale et verticale du plan de vol d'un pseudo- point de passage correspondant à un début ou une fin de montée, un début ou une fin de descente, un changement de vitesse verticale, un virage, etc..

Les indications sur l'ampleur des changements peuvent consister sur le rayon de courbure d'un virage et son ouverture (changement de cap recherché), sur le taux de pente adopté en début de montée ou de descente, etc..