SYSTEME DE DETECTION DE CORPS ETRANGERS SUR LES PISTES D'AEROPORTS Description : L'invention traite d'un système de détection d'objets indésirables dits corps étrangers sur les pistes d'aéroport. Ces pistes sont sujettes à diverses surveillances. L'une d'entre elle est précisément la surveillance de l'absence d'objet indésirable. En effet, il n'est pas rare que de tels objets, principalement en provenance d'aéronef, jonchent le sol. Ils peuvent résulter d'un éclatement de pneu, d'une queue d'empennage qui heurte le sol au décollage, d'un élément qui se détache de l'aéronef dans les phases à haute sollicitation que sont le décollage et l'atterrissage ou d'un élément résultant d'une négligence de la maintenance, tel qu'un outil oublié sur l'aile de l'aéronef. Des éléments d'autres provenances, tel qu'un caillou ou un morceau de bitume qui se détache de la piste peuvent aussi se présenter.

La présence de tels éléments sur la piste peut tre dangereuse pour les aéronefs qui entrent en contact avec eux. Les pneus supportent déjà d'énormes contraintes liées à la pression, à la charge ainsi qu'à la force centrifuge. Un corps indésirable qui heurte un pneu peut le pousser à l'éclatement voire tre projeté contre l'aéronef et l'endommager, parfois mme de manière fatale provoquant ainsi des drames humains et d'énormes pertes économiques.

Parmi les mesures de surveillance des pistes, il y a bien évidemment l'observation visuelle depuis la tour de contrôle qui ne peut tre opérée que de jour, par bonne visibilité et pour des d'objets d'une dimension minimale. D'autres observations à partir de véhicules parcourant la piste sont régulièrement pratiquées. Des systèmes de surveillance automatique permettant de détecter l'apparition d'intrus et en particulier de terroristes ou d'animaux existent mais ces systèmes ne perçoivent pas les petits objets solides.

Le but de cette invention est bien évidemment d'améliorer la sécurité en détectant ce genre d'élément perturbateur et dangereux. On peut aisément imaginer un contrôle entre deux passages d'aéronef ce qui permet aussi d'espacer les visites à partir des véhicules parcourant la piste et par là d'augmenter la disponibilité de la piste.

L'invention proposée est un prolongement de recherches qui ont été menées dans le domaine de la surveillance et d'alerte de la présomption de corps en danger dans les piscines et dont l'aboutissement est perceptible dans les brevets CH 691151 puis EP 0 764 316 B1. Les principales différences pour la surveillance d'une piste d'aviation résident dans le fait que le médium de base est de l'air plutôt que de l'eau, l'objet à déceler est de bien plus petite taille et que la surface à surveiller n'est pas parfaitement plane et implique donc de travailler sur un volume fin plutôt que sur plan.

L'invention est basée sur la vision rasante de la piste et ceci sous divers angles afin de s'adapter à sa forme. Dans le présent document et pour faciliter la compréhension, il est mentionné des formes légèrement convexes ou concaves alors qu'en réalité, les formes sont plutôt planes et les pistes alignées obliquement par rapport au sol afin de faciliter l'écoulement de l'eau.

La première vision proposée correspond, par analogie, à celle d'un homme qui pose sa tte à mme le sol et observe la piste. L'opération peut-tre facilitée en mettant de l'autre côté de la piste ou mme à l'intérieur de la piste des bandes blanches ou réfléchissantes afin de bien mettre en évidence le contour que forme la surface de la piste.

Quelques exemples de réalisation de l'invention apparaîtront dans la description suivante présentée à titre d'exemple non limitatif, au moyen de rayons lumineux, et fait en regard des figures annexées qui représentent : - La figure 1 : Dessin du profil transversal d'une piste avec du côté droit, plusieurs sources lumineuses placées à différents niveaux et de l'autre côté, plusieurs détecteurs des signaux émis en face et placés eux aussi à plusieurs niveaux.

- La figure 2 : Dessin du profil transversal d'une piste avec à gauche, un dispositif d'émission d'un spot à hauteur variable (H), ce dernier étant réfléchi à droite de la piste par un réflecteur (R) du type « catadioptre » pour tre ensuite saisi dans un dispositif de réception lui mme placé à proximité immédiate de l'émetteur.

- La figure 3 : Dessin du profil transversal selon la figure 2, les dispositifs d'émission et de réception étant placés sur un système à balayage.

- La figure 4 : Dessin d'une vue en plan de plusieurs dispositifs à balayage angulaire A, B..., Z correspondants aux images précédentes et permettant de surveiller une des moitiés de la largeur de la piste - La figure 5 : Dessin de l'image perçue par l'un des dispositifs à balayage de la figure 3 avec en abscisse (Abs.) l'angle de travail, en ordonnée (Ord.) la hauteur du rayon émis et en hauteur (Haut.) l'amplitude ou la hauteur du signal reçu.

- La figure 6 : Dessin d'une vue en plan de plusieurs dispositifs A, B..., Z et A', B'....., Z'placés des deux côtés de la piste et permettant ainsi de surveiller la totalité de la largeur de la piste.

- La figure 7 : Dessin d'un dispositif complet avec un des capteurs correspondants à la fig. 3, un microprocesseur de traitement du capteur et le calculateur central dit « Host » qui pilote les divers capteurs et récolte leurs informations puis fait la synthèse afin de signaler le lieu de détection d'un corps étranger.

- La figure 8 : Dessin du profil transversal d'une piste légèrement concave avec une bande de signalisation (S) incrustée dans le bitume et comportant deux zones de réflexion et sur la droite, la coupe d'un fil (F) lui aussi incrusté dans le bitume et pouvant générer un émission thermique décelable par des dispositifs sensibles à l'infrarouge et placés de chaque côté de la piste.

- La figure 9 : Dessin d'une vue en plan d'une section de la piste (1) avec position d'une bande de réflexion du type (S) et/ou d'un fil chauffant (F) incrustés dans le bitume.

- La figure 10 : Dessin du profil transversal d'une piste avec émission lumineuse d'un côté (E) et scrutation à partir d'une autre position (P) des contrastes lumineux correspondants aux zones éclairées et ombrées (OMB).

La figure 1 représente le profil transversal d'une piste (1) légèrement convexe avec du côté droit, plusieurs sources lumineuses placées à différents niveaux et de l'autre côté, plusieurs détecteurs des signaux émis et placés eux aussi à plusieurs niveaux.

L'analyse d'une ligne transversale peut-tre effectuée en activant d'abord la lampe d'émission (2) peut en enregistrant l'état des récepteurs (4 à 7). La mesure peut se poursuivre en déclenchant l'émetteur inférieur (2) puis en enclenchant l'émetteur du niveau supérieur (3) et ainsi de suite s'il devait y avoir plus d'émetteurs.

La figure 2 présente un système basé sur le mme principe que la figure 1 toutefois, l'émetteur est placé à gauche de la piste, il peut avantageusement prendre la forme d'un laser (L). dans le cas présent, le rayon du laser est émis en direction verticale et un miroir le renvoie à l'horizontale. L'axe du laser est mû par un dispositif électromagnétique (EM) permettant ainsi de le déplacer de quelques minutes d'angle. Le rayon du laser est envoyé contre un réflecteur placé de l'autre coté de la piste. Ce réflecteur est optimisé pour renvoyer la lumière en direction de son origine.

Avantageusement, II sera du type catadioptrique ou à bille. Ce système permet donc de voir en face de la piste le point d'impact de la lumière, ce dernier pouvant agir à différentes hauteurs (H) en fonction du signal électrique de commande de l'électro- aimant (EM).

La figure 3 présente la mme base que la figure 2, toutefois, le signal réfléchi par le réflecteur (R) est renvoyé vers un dispositif de mesure constitué d'un miroir de déflexion, d'une lentille de focalisation, et d'un détecteur du signal reçu avantageusement constitué d'une caméra d'un type équivalent aux caméras CCD matricielles ou linéaires. On notera que l'usage de 2 ou 3 sources de rayonnement et de lentilles cylindriques plutôt que sphériques permettent de travailler avec des raies lumineuses, émises à des hauteurs différentes plutôt que des rayons émis du mme point. Ceci permet aussi de remplacer avantageusement le dispositif électromagnétique de positionnement.

L'ensemble du dispositif est placé sur un axe de rotation afin de permettre un balayage angulaire de la mesure. La figure 4 présente 4 dispositifs à balayage (A à Z) permettant d'analyser 4 secteurs différents de la piste.

Le balayage est produit par un moteur contrôlé en position (M). La mesure de la position peut-tre obtenue à partir des informations données par un codeur angulaire (CA) La figure 5 donne une idée de l'image perçue par l'un des dispositifs à balayage de <BR> <BR> la figure 3 avec en abscisse : l'angle de travail (Abs. ), en ordonnée (Ord) la hauteur (H) du rayon émis et en hauteur (Haut), le niveau inférieur du rayon reçu.

La figure 7 représente un système dans sa globalité. Un calculateur principal dit « Host » et en relation, au travers d'un réseau, avec l'ensemble de sous-systèmes de mesure placés sur les abords de la piste. Le calculateur principal reconstitue l'image globale de la piste à partir des informations reçues par chacun des sous-systèmes.

Les principaux paramètres d'entrée du calculateur principal sont désignés par P1 à Pn. Parmi ces paramètres il y a les informations en provenance du système de surveillance des roulements sur la piste et qui indiquent qu'un aéronef est en phase d'atterrissage ou de décollage dans le sens x ou y de la piste ceci afin de masquer, dans le calculateur central, les alarmes intempestives dues à la détection de ces objets. II y a aussi les informations d'environnement et climatiques et en particulier les informations de quantité d'eau sur la piste (mesurée par un dispositif annexe basé sur l'observation des réflexions lumineuses), de la valeur de l'éclairement, du niveau du brouillard, de la présence de la neige etc. Ces informations transfèrent par le calculateur central en direction de chacun des sous-système afin d'adapter les mesures aux conditions du moment.

Chacun des sous-système est équipé d'un microprocesseur uP lequel comporte un module de communication (Com). Ce module de communication est relié au calculateur principal. Un module de pilotage (Pil) gère le balayage de la tte de mesure en envoyant les tensions nécessaires à alimenter le moteur (M), en lisant la position au moyen des impulsions en provenance du codeur angulaire (CA), et en envoyant sur l'électroaimant, les tensions correspondant aux hauteurs à mesurer.

Ce mme module de pilotage reprend l'information du capteur optique CCD et la dépose en mémoire. La combinaison de l'information du capteur optique CCD avec les informations de position et de hauteur du rayon lumineux permettent de créer l'image du segment surveillé telle que présentée en fig 5.

Cette image sera ensuite comparée avec l'image de référence. Il s'agit de l'image idéale prise dans les meilleures conditions environnementales et mémorisée dans la mémoire dite (Ref). Lorsque les conditions environnementales évolues en fonction de la pluie, du brouillard, ou du niveau d'éclairage, l'image de référence servant à la comparaison sera corrigée dans le sens correspondant au changement et ceci en combinant plus ou moins proportionnellement les images saisies dans des conditions similaires (Cor) avec l'image de référence de base.

Ces comparaisons sont traitées par le microprocesseur (uP) qui peut identifier les écarts ou les différences par rapport aux comparaisons des saisies précédentes et qui, après analyse de la variation, du contour des parties variables, déclare des ensembles du type objets virtuels. Ces derniers sont pris en charge par des algorithmes surveillant la dimension de ces ensembles, la position, l'évolution dans le temps, dans l'espace. Lorsque le microprocesseur déclare qu'il y a présence probable d'un corps étranger, ses caractéristiques dimensionnelles et sa position sont transmises au calculateur central.

Le calculateur central reçoit les informations de présence probable d'un corps étranger en provenance de chacun des sous-système et dans un système de coordonnés angulaires. Il retravaille de manière à ne présenter qu'une seule information contenant les caractéristiques dimensionnelles et la position sur le piste.

De mme, il génère des alarmes soit A1 pour signaler qu'il y a un objet dangereux et A2 pour signaler que le système est en erreur ou qu'il n'est plus en mesure de travailler car la piste est trop mouillée ou recouverte de brouillard épais ou de neige.

Le dispositif de détection décrit ci-dessus peut tre doublé d'un système de vision du type projecteur infrarouge et lunette ou équivalent ou d'une caméra possédant une télécommande et de très fortes capacités de grossissement. Lors du signalement d'une alerte, ce deuxième système de vision (Cont) sera pointé automatiquement ou manuellement sur le lieu de l'objet déclaré et donnant ainsi, à l'office de contrôle, un deuxième moyen de vérification de la véracité de l'alarme originale.

Le pointage manuel peut-tre effectué sur la base de l'information du lieu présenté sur un écran graphique un tableau numérique indiquant les coordonnées du lieu ou encore un autre système similaire.

Une autre approche d'aide à la localisation à des fins de vérification est réalisée par un dispositif tel que, lorsqu'il y a signalement d'un objet, le rayon du système de balayage ayant permis de détecter l'objet, passe en mode pulsé avec son propre rayon, voire envoie un rayon auxiliaire, ce dernier pointant sur l'objet de manière à faciliter la vérification de l'origine de l'alarme par un opérateur travaillant à l'oeil ou avec l'aide d'un deuxième système de vision Il peut s'agir là de systèmes similaires à ceux qu'utilisent les militaires et qui permettent à l'officier de tir, qui pointe un rayon infrarouge sur la cible, d'indiquer aux tireurs équipés de lunettes infrarouges l'objet à viser. Ce système pouvant travailler de nuit ou de jour avec des rayons pulsés.

Avantageusement, il peut aussi tre construit un système unique placé sur rail et opérant un balayage linéaire plutôt qu'un multitude de systèmes à balayage angulaire. Ce dernier cas est particulièrement intéressant lorsque la piste est continue sur l'un de ces côtés.

Les croisements de pistes ou de chemins de roulage seront résolus en combinant les réflecteurs placés sur le côté opposé avec des réflecteurs placés sur les fragments des tronçons de croisement ou avec des réflecteurs incrustés dans le bitume et placés sur les points de croisement.