FR2568017A1

FR2568017A1 - Systeme de navigation par satellites pour determiner des reperes dans le temps et delivrer des informations supplementaires

Info

Publication number: FR2568017A1
Application number: FR8511098A
Authority: FR
Inventors: Siefgried Starker
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1984-07-20
Filing date: 1985-07-19
Publication date: 1986-01-24
Also published as: GB2162013B; GB2162013A; JPH083522B2; FR2568017B1; GB8516917D0; JPS6140578A; DE3426851C1; US4652884A

Abstract

DANS UN SYSTEME DE NAVIGATION PAR SATELLITES POUR DETERMINER DES REPERES CODES DANS LE TEMPS ET DELIVRER DES INFORMATIONS SUPPLEMENTAIRES, UN NOMBRE PLUS IMPORTANT DE SATELLITES DE NAVIGATION N EN REVOLUTION, OU "STATIONS AU SOL", DELIVRENT SEULEMENT UN SIGNAL TEMPOREL A IDENTIFICATION CODEE. TOUTES LES INFORMATIONS NECESSAIRES A LA DETERMINATION DE POSITIONS, A LA LOCALISATION A LA NAVIGATION SONT DELIVREES PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN NOMBRE RESTREINT DE SATELLITES SYNCHRONES M A SYNCHRONISATION TELLURIQUE OU A QUASI-SYNCHRONISATION TELLURIQUE.

Description

l.2568017

SYSTEME DE NAVIGATION PAR SATELLITES POUR DETERIMINER

DES REPERES DANS LE TEMPS ET DELIVRER DES INFORMATIONS

SUPPLEMENTAIRES

La présente invention se rapporte à. un système de na-

vigation par satellites destiné à déterminer des repères co-

dés dans le temps, et à délivrer des informations supplé-

mentaires à des fins de détermination de positions, de loca-

lisation, de navigation et processus analogues.

Lors de la navigation de véhicules ou, respectivement, en vue de cette navigation, la position et la vitesse propres

doivent être déterminées dans un système de référence donné.

En tant que points de référence, l'on utilise habituellement des balises radio occupant des positions fixes connues avec précision. L'exactitude croissante de la détermination des positions de satellites permet d'employer également des

satellites en tant que points de référence pour une localisa-

tion et une navigation de haute précision. L'emploi de satel-

lites confère des avantages considérables, parce que l'utili-

sation de fréquences plus élevées permet d'atteindre de plus grandes précisions dans la mesure des positions, parce que le balayage de grandes régions de la surface terrestre rend possibles des systèmes fonctionnant dans un plus grand espace et par conséquent plus économiques, et parce que les points de référence tridimensionnels des satellites autorisent une

détermination des positions tridimensionnelle et par conse-

quent complète, de sorte qu'il est possible de répondre à de

nombreuses exigences de l'utilisateur.

Cependant, à la différence de balises radio terrestres, une complexité supplémentaire particulière s'avère nécessaire du fait que les positions des satellites varient en permanence, et que l'exploitation et la synchronisation d'émetteurs de signaux temporels de grande stabilité à bord de satellites exigent des mesures particulières. Par conséquent, un récepteur

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de signaux de localisation de satellites doit également rece-

voir en permanence une information relative à la position du

satellite et à la condition du chronomètre de bord à lins-

tant de l'émission de la position, de telle sorte qu'il puis-

se déterminer sa position propre sur la base des signaux reçus. Pour la transmission d'informations entre des navires et des stations terrestres, on utilise actuellement des satellites équatoriaux à synchronisation tellurique,qui sont

totalement indépendants de systèmes de navigation existants.

Pour la transmission d'appels de détresse, des expériences ont été menées avec des satellites à révolution polaire et

avec des satellites équatoriaux à synchronisation tellurique.

Des propositions ont déjà été faites en vue de la propaga-

tion d'informations à l'aide de satellites géostationnaires,

et d'une interrogation simultanée des positions de véhicules.

Par l'expression "navigation par satellites", il faut en

général comprendre, dans l'acception particulière, la déter-

mination de la position propre et également, si besoin est,

du mouvement propre d'un véhicule à l'aide de satellites.

Dans ce cas, la position propre est fondamentalement détermi-

née, tout comme dans des systèmes de localisation radio ter-

restres, par la durée et/ou par des variations intervenant dans la durée d'ondes électromagnétiques entre le véhicule et plusieurs points de référence. Pour pouvoir effectuer une

détermination bidimensionnelle ou tridimensionnelle des po-

sitions, il est nécessaire de procéder, selon qu'on applique un système bidirectionnel ou monodirectionnel, à des mesures de deux à quatre points de référence qui doivent par ailleurs présenter, pour permettre d'atteindre de grandes précisions de mesure par rapport au véhicule naviguant, une disposition

géométrique favorable. Etant donné que ces dispositions géométri-

ques favorables ne peuvent pas être obtenues d'une manière satisfaisante pour toute la surface de la terre avec des satellites à synchronisation tellurique, l'on utilise en règle générale, pour des systèmes de navigation par satellites ceinturant la terre, des satellites en révolution sans aucune synchronisation tellurique et dont les trajectoires sont plus

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basses que celles de satellites synchrones.

Le système de navigation par satellites de ce genre le

plus connu, constituant jusqu'à présent le seul système opé-

rationnel, est le "TRANSIT-SYSTEM". Dans ce système, un sec-

teur spatial comprend cinq satellites polaires qui délivrent

un signal temporel à deux fréquences différentes, conjointe-

ment aux données propres se rapportant à la trajectoire. Il est possible de déterminer les positions de véhicules en mouvement lent, par intervalles temporels respectifs plus O10 grands, en mesurant ou en exploitant respectivement l'effet Doppler pendant une période transitoire durant de deux à dix heures. Toutefois, pour qu'un nombre suffisant de satellites

puisse être reçu à tout instant et à chaque lieu de la sur-

face de la terre en vue d'une détermination de positions (quatre satellites simultanément visibles sont par exemple nécessaires dans le cas d'une localisation unidirectionnelle à trois dimensions), un nombre plus important de satellites de ce type doit être constamment en orbite autour de la terre dans des plans de trajectoires différents. Par exemple, dans un système actuellement en construction aux Etats-Unis d'Amérique, appelé "NAVSTAR-GPS" (Global Positioning System) et devant être mis en service approximativement en 1987 ou

1988, l'on avait envisagé jusque-là 24 satellites de navi-

gation de ce genre, nombre qui a été ramené récemment à 18 pour des raisons pécuniaires. Dans des variantes de systèmes européens, portant les dénominations "NAVSATQ" et "'GRANAS1" et ne se trouvant à l'heure actuelle qu'au stade expérimental,

le même nombre de satellites de navigation sera nécessaire.

Dans les deux systèmes européens à l1études, une réduction

des coûts globaux, par rapport au système américain "NAVSTAR-

GPS", est recherchée en diminuant la complexité des satelli-

tes individuels, moyennant en contre-partie une complexité sensiblement plus grande au sol. Dans les deux cas, il a été

proposé des satellites de navigation qui ne sont pas équipés.

d'oscillateurs de haute stabilité représentant un facteur financier considérable dans le système américain de navigation

"NAVSTAR-GPS".

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A la place, les signaux temporels synchrones nécessaires aux mesures unidirectionnelles des distances sont émis au

sol, puis transmis conjointement aux informations supplémentai-

res précitées, par un nombre plus important de stations au sol réparties sur la terre, aux satellites de navigation et,

de là, au véhicule naviguant. La réalisation et l'exploita-

tion du système vaste et complexe au sol provoquent à nouveau la perte d'une grande partie des économies obtenues sur les satellites. La simplification de ces stations au sol, prévue dans le système européen "GRANAS" par une détermination de

la position propre des satellites, ne laisse également entre-

voir qu'une faible variation intervenant dans les coûts

globaux, car elle implique à nouveau concomitamment la né-

cessité d'une complexité sensiblement plus grande des satel-

lites. Un autre système de navigation par satellites "GLONAS" est actuellement construit par l'Union soviétique, système

dont on sait seulement qu'il présente une très forte simili-

tude avec le système américain "NAVSTAR-GPS".

Tous les systèmes de navigation par satellites actuel-

lement existants et à l'étude ont pour caractéristique com-

mune qu'un nombre plus important de satellites identiques en révolution délivrent, en plus de signaux de localisation

sous la forme de repères dans le temps, différentes informa-

tions spécifiques aux satellites, c'est-à-dire des informa-

tions supplémentaires qui sont nécessaires à l'interpréta-

tion desdits signaux temporels à des fins de localisation et de navigation, qui sont corrigées de temps à autre par un dispositif de contrôle au sol, puis sont de nouveau mémorisées dans les satellites. A cela s'ajoutent des informations pour l'acquisition d'autres satellites de navigation et pour la correction de la propagation, ou bien l'émission du signal de- localisation à une seconde fréquence porteuse. De surcroît, les systèmes connus et proposés jusqu'à présent sont limités

à la détermination de la position individuelle et de la vi-

tesse de véhicules et sont mutuellement incompatibles, étant donné qu'un utilisateur a besoin d'équipements différents

pour recevoir des satellites de navigation de systèmes divers.

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Par suite de la grande complexité de chaque satellite de navigation individuel résultant de ces fonctions, les coûts d'un système global international devant être mis sur pied sont élevés en conséquence,parce qu'un nombre de satellites de ce type compris entre 18 et 24 est nécessaire pour un

balayage global suffisant.

L'invention vise par conséquent à créer un système de na-

vigation par satellites qui soit moins onéreux, dans lequel notamment les coûts relatifs aux satellites de navigation soient considérablement réduits, et qui permette en outre de transmettre encore quelques informations supplémentaires (comme des alertes et des appels de détresse à un instant

considéré),ainsi qu'une communication, voire même une coopé-

ration avec d'autres systèmes.

Conformément à l'invention, dans un système de naviga-

tion par satellites du type susmentionné, cet objet est at-

teint par le fait qu'un nombre plus important de satellites en révolution, qualifiés de "satellites de navigation" ou de "stations au sol", délivrent seulement un signal temporel à identification codée; et par le fait que la répartition de toutes les informations nécessaires à la détermination de positions, à la localisation et à la navigation, y compris toutes les données relatives aux satellites de navigation

en révolution et aux stations au sol, est assurée par l'inter-

médiaire d'un nombre restreint de satellites à synchronisa-

tion tellurique ou à quasi-synchronisation tellurique quali-

fiés de "satellites synchrones".

Selon d'autres perfectionnements avantageux de l'inven-

tion, une information provenant des satellites synchrones

peut être délivrée, conjointement à un signal temporel, exac-

tement à la fréquence à laquelle les satellites de navigation délivrent leurs signaux temporels. En outre, la référence dans le temps entre les différents signaux des satellites peut être établie du fait que chacun des satellites synchro-' nes délivre son code temporel à deux fréquences différentes, l'une de ces fréquences servant à la transmission temporelle

à l'utilisateur, l'autre fréquence étant destinée à la trans-

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mission temporelle aux satellites de navigation simples. La

délivrance du signal temporel par les satellites de naviga-

tion simples peut avoir lieu seulement à une fréquence por-

teuse unique; et, pour des corrections éventuellement néces-

saires résultant d'influences ou de perturbations ionosphé-

riques, seuls peuvent être utilisés les signaux des satel-

lites synchrones délivrés aux deux fréquences différentes.

Quelques-uns parmi les satellites de navigation peuvent assu-

rer la poursuite de la transmission des-données et des infor-

mations supplémentaires reçues par un satellite synchrone lorsque, par exemple, cela est nécessaire à l'alimentation de zones polaires. Une coopération avec des satellites de balisage en révolution faisant partie d'autres systèmes peut être obtenue par une adaptation de l'une des fréquences et

de différents codes temporels. Toutes les fonctions du nom-

bre prévu de satellites de navigation peuvent aussi être

remplies par des stations au sol, commandées de manière ana-

logue par un satellite synchrone. En vue d'une surveillance

automatique, des véhicules individuels peuvent être sollici-

tés les uns après les autres par des informations délivrées par une station de contrôle au sol conjointement au signal de navigation,par l'intermédiaire de l'un des satellites synchrones, de telle sorte qu'ils émettent leur position et leur identification à une autre fréquence porteuse. Le signal temporel délivré par l'un des satellites synchrones de la

part d'un véhicule naviguant peut être utilisé en vue du main-

tien automatique d'une liaison de communication, et cela de

telle sorte que la direction du signal de navigation inci-

dent soit déterminée par repérage, et que le diagramme d'an-

tenne en faisceau d'un dispositif de communication du véhicule naviguant soit répercuté au satellite synchrone considéré, à

l'aide des valeurs directionnelles mesurées. Enfin, un sys-

tème de navigation global peut comporter au moins trois sa-

tellites à synchronisation tellurique ou à quasi-synchronisation tellurique dotés de dispositifs associés de contrôle au sol

pouvant être, à chaque fois, exploités indépendamment par ré-

gions; et un nombre plus important de satellites en révolution

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de tous les systèmes partiels peuvent être utilisés en commun,

sous la forme des satellites synchrones avec leurs disposi-

tifs associés de contrôle au sol.

Dans le système de navigation par satellites conformément à l'invention, les fonctions de satellites actuels de navi- gation sont réparties entre des satellites en révolution et

des satellites à synchronisation tellurique ou à quasi-

synchronisation tellurique qualifiés de "satellites synchro-

nes"; l'on obtient de la sorte une diminution considérable du prix du système global, du fait que la fonction et par conséquent la conception des satellites de navigation sont

simplifiées dans une très large mesure 5 et du fait qu'un nom-

bre restreint de satellites particuliers à synchronisation

tellurique ou à quasi-synchronisation tellurique (satelli-

tes synchrones) accomplissent toutes les missions qui sortent

du cadre précité, y compris quelques fonctions supplémentai-

res et, plus précisément, des fonctions que des systèmes de navigation par satellites actuellement existants ne peuvent

pas remplir. Ainsi, grâce au système conformément à linven-

tion, des alertes ou des informations supplémentaires à un instant considéré peuvent, par exemple, être délivrées à

des véhicules équipés de dispositifs correspondants de récep-

tion et d'interprétation; des appels de détresse peuvent, de préférence, être transmis automatiquement et, avec le système selon l'invention, une communication entre des utilisateurs et une station de contrôle au sol est rendue possible d'une

manière particulièrement simple.

Grâce au système de navigation par satellites conformé-

ment à l'invention, la fonction du nombre inévitablement grand

des satellites spéciaux de navigation jusqu'à présent en ré-

volution peut, plus fortement encore que dans les systèmes américains ou européens à l'étude (comme "NAVSTAR"" ou "GRANAS"),

être réduite au strict nécessaire, c'est-à-dire à la délivran-

ce d'un signal temporel. Dans le système selon l'invention,

il suffit que l'information relative aux données de trajec-

toire de tous les satellites soit délivrée aux utilisateurs, concurremment aux informations supplémentaires précitées, par

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l'intermédiaire d'un seul et unique satellite judicieusement

à synchronisation tellurique ou à quasi-synchronisation tel-

lurique, qui demeure ensuite en permanence ou au moins très longtemps dans le champde vision d'une station de contrôle au sol. Lorsqu'un tel satellite synchrone délivre, conjointement à l'information mentionnée ciavant, un signal temporel qui

peut être reçu par l'utilisateur lorsqu'il est émis à la fré-

quence porteuse (fl), et qui synchronisé les signaux des

satellites de navigation lorsqu'il est émis à une autre fré-

quence (f2), cet agencement de base simple permet d'attein-

dre,dans la zone de superposition des satellites synchrones, non seulement une détermination des positions, mais également

l'accomplissement d'autres fonctions se rapportant à la na-

vigation et décritesci-après.

Etant donné que seule une partie de la surface terres-

tre peut être couverte par un satellite à synchronisation tellurique ou à quasi-synchronisation tellurique, un système de réalisation globale conformément à l'invention requiert

au moins trois satellites synchrones de ce genre pour la dis-

tribution globale des informations.

L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins schématiques annexés sur lesquels:

la figure 1 illustre les fonctions principales du sys-

tème conformément à l'invention au cours de la détermination de la position d'un utilisateur; la figure 2 montre un procédé de mesure unidirectionnelle

des distances, destiné à mesurer des trajectoires de satelli-

tes et à comparer d'éventuels chronomètres de bord à un chro-

nometre de sol, les satellites de navigation simplifiés con-

tinuant seulement d'émettre une fréquence porteuse; la figure 3 représente une détermination de la position propre d'un utilisateur à l'aide du système selon l'invention, de simples satellites de navigation étant remplacés par des postes transpondeurs au sol; la figure 4 illustre l'exécution d'une surveillance et la

délivrance d'un appel de détresse à l'aide du système confor-

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mément à,l'invention; et la figure 5 montre un système selon l'invention, couvrant toute la surface de la terre et comprenant au moins trois

satellites synchrones munis de stations associées de contrô-

le au sol et de stations réceptrices de surveillance. La figure 1 illustre les fonctions les plus importantes

du système de navigation par satellites conformément à l'inven-

tion, au cours d'une détermination de la position d'un utili-

sateur P. Cette figure 1 montre un satellite à synchronisa-

tion tellurique ou à quasi-synchronisation tellurique, quali-

fié de "satellite synchrone" M, ainsi que trois satellites simples en révolution désignés par "satellites de navigation" N1 à N3. L'utilisateur P, illustré sous la forme d'un navire

croisant, se trouve sur la surface E de la terre qui est re-

présentée en tant que surface circulaire,et sur laquelle sont en outre indiquées une station K de contrôle au sol et

des stations de surveillance m associées à cette dernière.

De plus, les différentes jonctions entre le satellite synchro-

ne M, les trois satellites de navigation N1 à N3, l'utilisa-

teur P ainsi que la station K de contrôle au sol sont figu-

rées, schématiquement, par différentes lignes en traits pleins

ou en pointillés portant des désignationscorrespondantes.

L'utilisateur P reçoit, à une fréquence fl, des signaux temporels provenant des trois satellites de navigation N1 à N3 et du satellite synchrone M; ces signaux peuvent être différenciés les uns des autres par des codes mutuellement orthogonaux, qui sont indiqués avec plus de précision sur les "lignes de jonction" individuelles. Le signal délivré par le

satellite synchrone M renferme en outre toutes les informa-

tions I nécessaires à une détermination de position et à la poursuite de la navigation. Cette information Is provient de

la station K de contrôle au sol, laquelle délivre en permanen-

ce l'information I au satellite synchrone M, à une autre s fréquence f3' En même temps, un signal temporel ayant un

code KM est appliqué à la fréquence f3 au satellite synchro-

ne M, ce qui permet d'assurer la référence temporelle entre

un chronomètre terrestre incorporé dans la station de con-

trôle K et le temps du satellite synchrone M.

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Lorsque les satellites de navigation N1 à N3 engendrent, à l'aide d'un oscillateur de bord stable incorporé dans le satellite considéré, le signal de temps devant être délivré, la stabilité des oscillateurs de bord peut, dans le système conformément à l'invention, être plus mauvaise d'environ un

ordre de grandeur que, par exemple, dans le système de navi-

gation américain "NAVSTAR-GPS" à l'étude car, dans le systè-

me selon l'invention, l'actualisation des paramètres des satellites et des chronomètres peut avoir lieu dans des laps de temps considérablement plus courts, tandis que cela n'est en général possible qu'à un rythme de 24 heures dans ledit

système "NAVSTAR-GPS". Cependant, dans le système de naviga-

tion conformément à l'invention,- il est aussi fondamentalement possible d'avoir recours à des satellites de navigation d'autres systèmes lorsque la fréquence fl utilisée en tant que fréquence porteuse, ainsi que les codes temporels KNi

(i = 1, 2, 3,..., n),sont mutuellement harmonisés.

Dans le système selon l'invention, il est pleinement pos-

sible de faire l'économie, dans les satellites de navigation individuels N1 à N3, de ce qu'on appelle des "oscillateurs d'horloge". La commande des signaux temporels des satellites de navigation peut avoir lieu à partir du satellite synchrone

M lorsque les codes temporels KM sont émis à une autre fré-

quence d'émission f2. Un transpondeur régénératif situé dans le satellite de navigation considéré Ni (i = 1, 2, 3,..., n-l, n) a alors seulement pour objet de veiller à ce que le code KN reçu et le code Kn émis débutent en même temps. Etant donné que l'utilisateur P connaît à chaque instant la position de tous les satellites de navigation Ni grâce à l'information Is,

cet utilisateur P peut également calculer le retard avec le-

quel l'émission du code KNi par le satellite Ni a eu lieu,par rapport à l'émission du code KM par le satellite synchrone M.

En procédant à une correction correspondante des durées uni-

directionnelles mesurées, l'1utilisateur P obtient alors un jeu de valeurs mesurées pouvant être interprété exactement de la même façon qu'un jeu de valeurs mesurées qui aurait été renfermé par quatre satellites ayant des chronomètres de bord il 2568017

en synchronisme parfait.

A la différence de systèmes respectivement classiques

ou à l'étude, il est possible de se dispenser d'un oscilla-

teur de grande stabilité,dans le satellite synchrone Mlors-

que les signaux temporels appliqués au satellite synchrone M par la station K de contrôle au sol sont directement utilisés pour la commande du rythme d'horloge de tous les satellites de navigation Ni. L'on assure ainsi d'une manière simple la cohésion temporelle de tous les signaux'de navigation au

voisinage d'une station K de contrôle au sol ou d'un satelli-

te synchrone M, ce qui supprime concomitamment toutes les difficultés rencontrées jusqu'à présent avec des chronomètres

de bord.

La mesure des trajectoires du satellite synchrone M et des satellites de navigation Ni, ainsi que la comparaison entre d'éventuels chronomètres de bord et un chronomètre terrestre dans la station de contrôle K, ont commodément lieu

d'après le procédé connu de mesure unidirectionnelle des dis-

tances illustré schématiquement sur la figure 20 Quatre sta-

tions réceptricesde surveillance synchronisées m mesurent, par rapport à un temps de référence au soi, le temps d'arrivée des signaux temporels provenant des satellites individuels (c'est-à-dire du satellite synchrone M et des différents satellites de navigation Ni), puis transmettent le résultat de cette mesure à la station de contrôle K, laquelle calcule sur cette base les trajectoires des satellites et d'éventuels

écarts d'un temps à bord.

Pour pouvoir mesurer et corriger des influences pertur-

batrices de la ionosphère, les satellites de navigation en

révolution délivrent à chaque fois, dans des systèmes exis-

tantsdes signaux temporels à deux fréquences différentes.

Toutefois, dans le système selon l'invention, il suffit que les satellites de navigation Ni délivrent leur signal temporel à une seule et unique fréquence fl, du fait que l'influence effective de la ionosphère peut être déterminée à tout instant par des signaux temporels du satellite synchrone M diffusés à deux fréquences. Cette information peut être directement

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-acquise par un utilisateur, en cas de besoin, par une récep-

tion de la seconde fréquence f2' En général cependant, il devrait s'avérer suffisant et également plus économique qu'un utilisateur effectue ses corrections de propagation avec les valeurs qui sont continuellement présentes dans les stations de surveillance m et dans la station K de contrôle au sol, et qui lui sont communiquées en permanence avec l'information

I (voir la figure 1).

* Ainsi, à cause de l'introduction d'un satellite synchrone

M, les différents satellites de navigation Ni ne doivent émet-

tre qu'une fréquence et l'utilisateur doit seulement rece-

voir cette fréquence unique; toutefois, une correction de la propagation peut malgré tout être exécutée conformément au

procédé connu à deux fréquences.

Dans le système de navigation selon l'invention, toutes

les fonctions des différents satellites de navigation Ni peu-

vent aussi être accomplies par des stations individuelles au sol. A cet égard, il est particulièrement intéressant de disposer de stations terrestres à transpondeursrégénératifs, qui convertissent seulement en fréquence et en code le signal temporel reçu par un satellite synchrone M, pour le rediffuser

ensuite. Etant donné que la position de ces stations indivi-

duelles au sol demeure constante dans un système de coordonnées fixe par rapport à la terre, il n'est pas nécessaire et, en

particulier, pas non plus judicieux de transmettre en perma-

nence ces positions par l'intermédiaire du satellite synchrone.

Par conséquent, la position et l'identification des transpon-

deurs individuels (Ti) au sol sont, d'une manière connue, commodément modulées en fonction du signal temporel considéré

de ces transpondeurs.

Il convient à présent de décrire, à l'appui de la figure 3, une détermination de la position propre d'un utilisateur P à l'aide d'un satellite synchrone M, lorsque cet utilisateur détermine ses coordonnées de position par réception de signaux de trois transpondeurs T1 T3 au sol (c'est-à-dire fl + KT ' fl + KT et fl + KT) ainsi que d'un signal fl + KM délivre par le satellite synchrone M. Dans le cas o l'utilisateur P souhaite ou doit respectivement désigner sa position dans

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deux dimensions seulement, il suffit qu'il reçoive les signaux provenantdes trois transpondeurs T1 à T3 au sol; dans ce cas cependant, au moins l'un des trois transpondeurs T1 à T3 doit également diffuser l'information I renfermée par le s satellite synchrone M. Une implantation de tels postes transpondeurs terrestres Ti revêt un intérêt toutes les fois qu'une navigation précise dans un espace relativement réduit est nécessaire par rapport à des points fixes existants, par exemple pour des aéronefs à proximité d'un aéroport, pour des navires dans une région

portuaire et littorale, ainsi que pour des véhicules terres-

tres. Lors de la mise à contribution de tels postes transpon-

deurs terrestres Ti, il est particulièrement avantageux de pouvoir disposer de plus grandes puissances d'émission; que

les distances entre l'émetteur (c'est-à-dire les transpon-

deurs terrestres Ti) et l'utilisateur P soient plus modestes;

que des influences ionosphériques soient pratiquement suppri-

mées lorsque l'éloignement entre les postes transpondeurs Ti n'est pas trop grand;et qu'il soit possible de créer, pour des zones déterminées, une implantation et par conséquent une géométrie en permanence optimales de points fixes de référence. Une autre possibilité d'application et d'utilisations, que n'offrent pas les systèmes de navigation par satellites existants et à l'étude, consiste en une surveillance et en la délivrance d'un appel de détresse. La surveillance peut être assurée d'une manière simple par une station K de contrôle

au sol, par le fait que les véhicules surveillés sont interro-

gés à un rythme déterminé de telle sorte qu'ils diffusent leur position conjointement à leur identification considérée, à une autre fréquence porteuse (par exemple f4)o Commodément,

cette émission de la position conjointement à l'identifica-

tion du véhicule a lieu par voie entièrement automatique.

L'interrogation exige en outre un nombre relativement res-

treint de bits d'adressage dans le cadre de l'information I s délivrée par la station K de contrôle au sol. L'on obtient de la sorte que les véhicules devant être surveillés fassent

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connaître les uns après les autres leur position, selon un rythme devant être déterminé par la station K de contrôle au sol. Dans ce cas, les récepteurs de ces données de position délivrées par chaque véhicule peuvent être constitués aussi bien par des véhicules voisins, que par des stations B de surveillance proches ou bien, notamment, par la station K de contrôle au sol qui renferme, à une autre fréquence porteuse (par exemple f5), les données de position et l'identification du véhicule sur la boucle de dérivation-du satellite synchrone M, après l'exécution préalable d'une conversion. Des appels de détresse peuvent alors être également transmis à la station

K de contrôle au sol, sur le même canal d'information.

Outre les transmissions d'informations décrites jusque-là

et prises en considération, ayant lieu dans des bandes étroi-

tes et pouvant être effectuées d'après une technique dite -

"à spectre dispersé" et à l'aide d'antennes à très faibles faisceaux installées sur les véhicules, il est nécessaire, dans de nombreux cas, de disposer également d'un trajet de

communication à bande plus large entre la station K de contrô-

le au sol et les utilisateurs P sous la forme de véhicules.-

Dans ce cas, sur le véhicule utilisateur P considéré, un dia-

gramme d'antenne à plus grande focalisation doit demeurer orienté vers le satellite dit "de communication" avec la plus grande précision possible et sans aucune interruption, même lorsque les véhicules accomplissent les mouvements les plus

divers. Cet objet peut également être atteint à l'aide du si-

gnal de navigation délivré par un satellite synchrone M, en déterminant la direction du signal incident et en utilisant cette direction en tant que direction de référence pour la commande automatique de l'antenne. Cette commande ultérieure de l'antenne "de communication" est particulièrement simple lorsque le satellite synchrone remplit également la fonction du satellite de communication; cependant, elle peut également

être réalisée moyennant une complexité supplémentaire relati-

vement modeste lorsqu'on utilise, en guise de satellite de communication, un autre satellite à synchronisation tellurique

dont la position approximative par rapport au satellite synchro-

ne M est connue.

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Toutes les fonctions du système selon l'invention qui ont été décrites jusqu'à présent sont limitées, à chaque fois, à la zone de la surface terrestre pouvant être balayée par un satellite synchrone M. Cependant, pour couvrir toute la surface E de la terre, il est nécessaire de prévoir au moins trois satellites synchrones Mi équipés de stations correspondantes Ki de contrôle au sol, ainsi que de stations associées réceptrices de surveillance mijo A cette fin, la figure 5 illustre schématiquement trois satellites synchrones M1 à M3, un nombre plus important de satellites de navigation N1 à Nn en révolution et, sur la surface E de la terre, trois stations de contrôle K1 à K3 et un certain nombre de stations réceptrices de surveillance m 2 à m 3 Judicieusementp les stations de surveillance ml,2' m',2; m139 l3 et m23 m'23 sont alors disposées de façon qu'elles reçoivent à 2,3 chaque fois deux satellites synchrones Mi, M2 7 M1, M3 ou M2, M3, et qu'elles délivrent les valeurs mesurées à deux

respectives parmi les stations K1 à K3 de contrôle au sol.

L'on obtient ainsi le meilleur raccordement possible des sys-

tèmes partiels individuels les uns aux autres. Pour des rai-

sons de redondance et par suite de la transmission d'informa-

tions d'un système partiel au système suivant (c'est-à-dire d'une station Ki de contrôle au sol et de la station réceptrice de surveillance mij qui lui est associée), il faudra veiller à ce que le nombre des satellites synchrones Mi soit choisi supérieur à trois, et à ce que les stations Ki de contrôle au sol captent, dans la mesure du possible, deux satellites

synchrones Mi respectifs.

Néanmoins, à l'aide de satellites synchrones occupant une position stationnaire précise au-dessus d'un point de l'équateur, il est seulement possible de détecter des régions ayant jusqu'à environ 80 de latitude nord et de latitude sudo Pour alimenter également en informations les régions polaires avec le système de navigation conformément à l'invention,

il est possible d'équiper quelques-uns des satellites de navi-

gation N. en révolution polaire (c'est-à-dire sur des trajec-

toires passant par le p1e) de transpondeurs spciaux pour la toires passant par le pôle) de transpondeurs spéciaux pour la

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transmission de l'information Is reçue par le satellite syn-

chrone; ou bien que les satellites synchrones Mi accusent des trajectoires inclinées par rapport à l'équateur. Dans le cas mentionné en dernier lieu, les satellites synchrones Mi se trouvent alors en partie au- dessus de l'hémisphère terres- tre nord et en partie au-dessus de l'hémisphère terrestre sud, et accomplissent différents mouvements par rapport à un point fixe sur la surface de la terre. Ces trajectoires, qualifiées de "quasi-synchrones", peuvent être optimalisées quant à la détection de zones polaires et elles ont déjà été amplement

décrites dans la littérature spécialisée.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système décrit et représenté, sans sortir

du cadre de l'invention.

Claims

REVENDICATIONS

1. Système de navigation par satellites destiné à déter-

miner des repères codés dans le temps, et à délivrer des in-

formations supplémentaires à des fins de détermination de po-

sitions, de localisation, de navigation et processus analogues, système caractérisé par le fait qu'un nombre plus important -

de satellites en révolution, qualifiés de "satellites de navi-

gation" (Ni) ou de "stations au sol" (Ti), délivrent seule-

ment un signal temporel à identification codée; et par le fait que la répartition de toutes les informations nécessaires à la détermination de positions, à la localisation et à la

navigation, y compris toutes les données relatives aux sa-

tellites de navigation (Ni) en révolution et aux stations au

sol (Ti), est assurée par l'intermédiaire d'un nombre res-

treint de satellites à synchronisation tellurique ou à quasi-

synchronisation tellurique qualifiés de "satellites synchrones" (M).

2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une information provenant des satellites synchrones

(M) est délivrée, conjointement à un signal temporel, exacte-

ment à la fréquence (fl) à laquelle les satellites de navi-

gation (N) délivrent leurs signaux temporels.

3. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la référence temporelle entre les différents signaux des satellites est établie du fait que chacun des satellites synchrones (M) délivre son code temporel à deux fréquences différentes (fl. f2),,l'une (fl) de ces fréquences servant à

la transmission temporelle à l'utilisateur et l'autre fré-

quence (f2) permettant la transmission temporelle aux satel-

lites de navigation simples (Ni).

4. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'émission du signal temporel par les satellites de

navigation simples (Ni) a lieu seulement à une fréquence por-

teuse unique; et par le fait que, pour des corrections éventuel-

lement nécessaires résultant d'influences ou de perturbations

ionosphériques, seuls sont utilisés les signaux des satelli-

tes synchrones (M) délivrés aux deux fréquences différentes

(fl, f2).

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5. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que quelquesuns parmi les satellites de navigation (N) assurent la poursuite de la transmission des données et des informations supplémentaires reçues par un satellite synchrone (M) lorsque, par exemple, cela est nécessaire à l'alimenta- tion de zones polaires,

6. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une coopération avec des satellites de balisage en révolution,appartenant à d'autres systèmes, peut être obtenue

par une adaptation de l'une (f1) des fréquences et de diffé-

rents codes temporels (KNi).

7. Système selon l'une des revendications 1, 4 ou 5,

caractérisé par le fait que toutes les fonctions du nombre prévu de satellites de navigation (Ni) peuvent aussi être remplies par des stations au sol (Ti) commandées de manière

analogue par un satellite synchrone (M).

8. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, en vue d'une surveillance automatique, des véhicules individuels peuvent être sollicités les uns à la suite des autres par une information (Is) délivrée par une station de contrôle au sol conjointement au signal de navigation,par l'intermédiaire de l'un des satellites synchrones (M), de

telle sorte qu'ils émettent leur position et leur identifi-

cation à une autre fréquence porteuse (f4).

9. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le signal temporel délivré par l'un des satellites

synchrones (M) et provenant d'un véhicule naviguant est uti-

lisé en vue du maintien automatique d'une liaison de communi-

cation, et cela de telle sorte que la direction du signal de navigation incident soit déterminée par repérage, et que le

diagramme d'antenne en faisceau d'un dispositif de communi-

cation du véhicule naviguant soit répercuté au satellite synchro-

ne considéré (M), à l'aide des valeurs directionnelles mesurées.

10. Système selon la revendication 1, caractérisé par Le fait qu'un système de navigation global comprend au moins

trois satellites (M) à synchronisation tellurique ou à quasi-

synchronisation tellurique dotés de dispositifs associés (K)

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de contrôle au sol pouvant être, à chaque fois, exploités indépendamment par régions; et par le fait qu'un nombre plus important de satellites (N.) en révolution appartenant à tous les systèmes partiels sont utilisés en commun, sous la forme des satellites synchrones (M) avec leurs dispositifs associés

de contrôle au sol.