La sécurité aérienne et LabWindows/CVI : formation d'ingénieurs

Author(s):
Bertrand Spitz - ENAC

Industry:
Aerospace/Avionics, University/Education, Telecommunications

Products:
LabWindows/CVI, GPIB, Instrument Drivers/IVI, Data Acquisition

The Challenge:
Rénover et améliorer un simulateur d’ILS (Instrument Landing System) pour la formation des ingénieurs du contrôle de la navigation aérienne.

The Solution:
Utiliser LabWindows/CVI pour faire varier les paramètres de simulation via des cartes d’E/S numériques et récupérer des mesures réalisée par un analyseur ILS, via une liaison série.

Basée à Toulouse, l'ENAC (Ecole Nationale de l'Aviation Civile) forme chaque année plus de 1300 personnes qui deviendront les futurs cadres techniques et principaux acteurs de l'aviation civile. Une cinquantaine d'ingénieurs électroniciens y apprend le fonctionnement de l'ILS, système normalisé permettant l'atterissage aux instruments, en cas de brouillard notamment.

Un ILS se compose d’un "Localiseur", d’un "Glide" et d’un "Récepteur". Le Localiseur consiste en une série de 6 à 25 antennes émettrices (108 à 112 MHz) disposées en bout de piste d’atterrissage, perpendiculairement à celle-ci. Le Glide est un mât de 2 ou 3 antennes émettrices (331 à 335 MHz) installé sur le bord de la piste. Quant au Récepteur, il est situé dans l’avion et reçoit les signaux émis par le Localiseur et le Glide afin de déduire la position de l’appareil par rapport à la piste.

Pourquoi un simulateur
Pour former les personnes chargées de l’installation et de la maintenance d’un système ILS, l’ENAC s’appuie sur un système de simulation du Localiseur, qui permet d’éviter les déplacements sur le terrain. Ce système se compose de 13 émetteurs, d’atténuateurs et de déphaseurs numériques, et d’un récepteur de mesures ISL.

La puissance et la phase des signaux reçus sont fonction de la distance et de l’azimut du Récepteur par rapport aux antennes du Localiseur. C’est pourquoi le système comprend 13 atténuateurs et 13 déphaseurs dont on fait varier les paramètres pour simuler l’approche de l’avion. Le récepteur de mesures ISL (modèle Artus) effectue les mesures après atténuation et déphasage. Le principal objectif de l’application est de simuler l’approche de l’avion en modifiant progressivement les paramètres des atténuateurs et des déphaseurs, de mesurer les signaux de sortie et d’obtenir ainsi diverses informations comme par exemple la variation du signal mesuré en fonction de l’azimut. Les instructeurs peuvent ainsi introduire des pannes ou des défauts afin que les stagiaires apprennent à les interpréter et à les corriger.

Une rénovation complète
Auparavant, le système de simulation faisait appel à des cartes d’E/S numériques "maison" pilotées par un microprocesseur 8086 et les mesures étaient transmises en analogique à un enregistreur papier. Quant à l’interface utilisateur, elle se résumait à un pupitre.
Nous avons décidé de rénover l’application en utilisant un PC équipé de trois cartes d’E/S numériquesNational Instruments (2 cartes PCI-DIO-96 et 1 carte PCI-DIO-32), pour commander les atténuateurs et déphaseurs, et d’un logiciel de pilotage du système.

Aujourd’hui, c’est un programme écrit avec LabWindows/CVI 4.0 qui gère les opérations de façon automatique : pilotage des cartes d’E/S numériques, commande du récepteur de mesures ILS et acquisition des données mesurées, le tout via le port RS-232 du PC, Puis traitement des données et affichage des résultats.

Nous avons choisi LabWindows/CVI par confiance dans la souplesse et l’ouverture du langage C, et parce que le logiciel permet de créer des interfaces graphiques en très peu de temps. Un cours de formation sur LabWindows/CVI nous a permis d’obtenir une application modulaire et optimisée, notamment au niveau de la communication RS-232.

LabWindows/CVI 5 pour aller plus loin
Prochaine étape, le simulateur du système Glide fera également appel à une application LabWindows/CVI, mais cette fois dans sa version 5.0, dont les nouvelles fonctionnalités vont être mises à profit, comme la possibilité d’avoir deux axes Y sur un même graphe et de réaliser des affichages 3D en OpenGL. Les cartes d’E/S numériques seront cette fois-ci des boîtier USB, plus pratiques d’emploi.
A plus long terme, l’équipe travaille sur la réalisation d’un simulateur de propagation 100% logiciel. Autre axe d’évolution, le système actuel sera enrichi d’un brouilleur pour observer par exemple les perturbations éventuelles d’une station FM voisine. Il pourra également tenir compte de la présence à proximité de la piste de bâtiments comme des hangars, dont les effets sur les signaux ILS seront modélisés.
Suite à nos travaux, deux autres sections de l’ENAC envisagent de réaliser des simulateurs sur le même principe que celui du Localiseur ILS. Ce sera pour simuler les systèmes VOR (VHF Only Range) Doppler, qui émettent des radiales pour baliser les routes aériennes, et les systèmes DME (Distance Measuring equipment) qui donnent la distance d’un avion par rapport à la station.

Novembre 1999

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Bertrand Spitz
ENAC
7, avenue Edouard Belin, BP 4005
Toulouse Cedex 4 31055
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Tel: (33) 05 62 17 42 58

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