FR2836554A1

FR2836554A1 - Pilotless helicopter remotely controlled landing system having three fixed mechanisms on bridge of boat RF linked to three matching mechanisms

Info

Publication number: FR2836554A1
Application number: FR0202301A
Authority: FR
Inventors: Salaberry Bernard Lucien Ch De; Pierre Eugene Marcel Maillard
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-08-29

Abstract

The pilotless helicopter positioning system has a fixed mechanism placed on the boat bridge. There are two or three RF links between the helicopter and the fixed mechanism.

Description

DISPOSITIF DE LOCALISATION POUR SYSTEME D'AERONEF SANS PILOTE La présente invention concerne la réalisation d'un dispositif de localisation d'un aéronef sans pilote destiné notamment à faciliter l'atterrissage précis dudit aéronef par mauvais temps sur une surface réduite, le pont d'un bateau par exemple. The present invention relates to the production of a device for locating an unmanned aircraft intended in particular to facilitate the precise landing of said aircraft in bad weather on a reduced surface, the flight deck. a boat for example.

Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il utilise les moyens de télémesure et de télécommande préexistant à bord de l'aéronef sans pilote en ajoutant le minimum de moyens supplémentaires, tant sur la plate-forme d'atterrissage que sur l'aéronef, et ceci tout en assurant une grande précision et une grande sécurité d'emploi. This device is characterized by the fact that it uses the telemetry and remote control means pre-existing on board the unmanned aircraft by adding the minimum of additional means, both on the landing platform and on the aircraft, and this while ensuring high precision and security of use.

Le dispositif est destiné notamment à l'atterrissage automatique des hélicoptères sans pilote sur le pont d'un bateau. Il permet de localiser très précisément l'hélicoptère par rapport au pont du bateau. The device is intended in particular for the automatic landing of unmanned helicopters on the deck of a boat. It makes it possible to locate the helicopter very precisely in relation to the deck of the boat.

Les moyens d'approche classiques tels que l'ILS par exemple, utilisés pour l'atterrissage des avions sur les aéroports, émettent, à partir du sol, des faisceaux radioélectriques que les avions détectent et à partir desquels leur position est déterminée par rapport à une trajectoire d'atterrissage idéale. Conventional approach means such as the ILS, for example, used for landing aircraft at airports, emit radio beams from the ground that the aircraft detect and from which their position is determined relative to an ideal landing path.

Ces moyens, bien adaptés à l'atterrissage des avions sur des aéroports ne donnent pas leur position avec une précision suffisante pour être utilisés pour des atterrissages automatiques sur bateau. These means, which are well suited to landing planes at airports, do not give their position with sufficient precision to be used for automatic boat landings.

Le GPS, utilisé en mode différentiel, permet théoriquement d'obtenir des précisions qui seraient suffisantes pour l'atterrissage automatique, mais il n'est pas considéré comme suffisamment sûr pour être utilisé seul dans cette fonction. The GPS, used in differential mode, theoretically allows to obtain details which would be sufficient for the automatic landing, but it is not considered as sufficiently safe to be used alone in this function.

Il existe d'autres dispositifs de localisation radioélectriques tels que des radars de suivi mais, jusqu'ici, aucun d'entre eux n'a été valablement proposé pour une application à l'atterrissage automatique d'un hélicoptère sur le pont d'un bateau. There are other radio localization devices such as tracking radars but, so far, none of them has been validly proposed for an application to the automatic landing of a helicopter on the deck of a boat.

De nombreux dispositifs optiques ont également été envisagés pour localiser ou guider les hélicoptères à l'atterrissage. Ces dispositifs peuvent être très efficaces par beau temps, mais ils deviennent rapidement inutilisables par temps de pluie, de brouillard ou de neige. Numerous optical devices have also been envisaged to locate or guide the helicopters upon landing. These devices can be very effective in good weather, but they quickly become unusable in rain, fog or snow.

Le brevet français n 2 801 109 décrit un système de radar passif permettant la localisation d'aéronefs à voilure tournante. Ce système utilise la réflexion sur les pales des ondes émises par un émetteur de radiodiffusion pour localiser l'hélicoptère. Sa gamme de précision est très loin de pouvoir satisfaire le besoin pour l'atterrissage automatique. French Patent No. 2 801 109 describes a passive radar system for locating rotary wing aircraft. This system uses the reflection on the blades of the waves emitted by a broadcasting transmitter to locate the helicopter. Its range of precision is far from being able to satisfy the need for automatic landing.

Le dispositif selon l'invention apporte un avantage décisif car, outre sa simplicité, il n'impose pas, dans sa version de base, d'installer de moyens supplémentaires sur l'aéronef puisqu'il utilise les liaisons de données montantes, télécommande, et descendantes, télémesure, pour effectuer la localisation de l'aéronef. Les moyens à rajouter à ce dispositif pour lui conférer des fonctions plus perfectionnées, sont simples et peu onéreux. The device according to the invention provides a decisive advantage because, in addition to its simplicity, it does not require, in its basic version, to install additional means on the aircraft since it uses uplink data links, remote control, and descending, telemetry, to locate the aircraft. The means to add to this device to give it more sophisticated functions are simple and inexpensive.

L'invention consiste tout d'abord à utiliser les signaux émis par la télémesure ou la radiosonde de l'aéronef et reçus par au moins deux antennes de réception, placées à bord du bateau pour en mesurer le déphasage et déterminer la direction de l'émission. Une émission en retour de ces signaux, convenablement codés, vers l'aéronef, par la télécommande, permet à celui-ci de déterminer sa position par rapport au pont du bateau. The invention consists first of all in using the signals transmitted by the telemetry or the radiosonde of the aircraft and received by at least two receiving antennas placed on board the boat to measure the phase shift and determine the direction of the program. A return transmission of these signals, suitably coded, to the aircraft, by the remote control, allows the latter to determine its position relative to the deck of the boat.

L'invention concerne donc un dispositif de localisation pour système d'aéronef sans pilote du type comprenant : - au moins un aéronef, - des moyens fixes de mise en oeuvre de l'aéronef, installés sur le pont d'un bateau, - des liaisons de données radioélectriques, The invention therefore relates to a location device for an unmanned aircraft system of the type comprising: - at least one aircraft, - fixed means for operating the aircraft, installed on the deck of a boat, - radio data links,

caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux et de préférence trois liaisons radioélectriques entre l'aéronef d'une part et au moins deux et de préférence trois points sensiblement séparés les uns des autres et placés sur une zone de préférence proche des moyens fixes de mise en oeuvre dudit aéronef. characterized in that it comprises at least two and preferably three radio links between the aircraft on the one hand and at least two and preferably three points substantially separated from each other and placed in an area preferably close to the fixed means of implementation of said aircraft.

Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ciaprès, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 est un schéma de principe du dispositif selon l'invention,
La figure 2 est un schéma synoptique simplifié des moyens de réception et de calcul installé à bord du bateau,
La figure 3 est un schéma synoptique simplifié des moyens d'émission installés à bord de l'hélicoptère,
La figure 4 est un schéma de principe d'une première variante du dispositif de la figure 1,
La figure 5 est un schéma synoptique simplifié des moyens de réception et de calcul installé à bord du bateau dans la première variante de la figure 4,
La figure 6 est un schéma synoptique simplifié des moyens d'émission installés à bord de l'hélicoptère dans la première variante de la figure 4,
La figure 7 est une représentation schématique simplifiée des signaux émis par l'hélicoptère et reçus par les moyens du bateau,
La figure 8 est une représentation schématique simplifiée d'une variante des signaux émis par l'hélicoptère et reçus par les moyens du bateau pour le dispositif de la figure 1, Embodiments of the invention will be described below, by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawings in which:
FIG. 1 is a block diagram of the device according to the invention,
FIG. 2 is a simplified block diagram of the reception and calculation means installed on board the boat,
FIG. 3 is a simplified block diagram of the transmission means installed on board the helicopter,
FIG. 4 is a block diagram of a first variant of the device of FIG. 1,
FIG. 5 is a simplified block diagram of the reception and calculation means installed on board the boat in the first variant of FIG. 4,
FIG. 6 is a simplified block diagram of the transmission means installed on board the helicopter in the first variant of FIG. 4,
FIG. 7 is a simplified schematic representation of the signals transmitted by the helicopter and received by the means of the boat,
FIG. 8 is a simplified schematic representation of a variant of the signals emitted by the helicopter and received by the means of the boat for the device of FIG. 1,

La figure 9 est une représentation du principe de localisation dans le cas d'un dispositif selon l'invention utilisant deux antennes,
La figure 10 est une représentation du principe de localisation dans le cas d'un dispositif selon l'invention utilisant trois antennes,
La figure 11 est une représentation du principe de localisation dans le cas d'un dispositif selon l'invention utilisant quatre antennes,
La figure 12 est un schéma de principe du dispositif correspondant à la variante des signaux de la figure 8,
La figure 13 est un schéma de principe d'une version perfectionnée du dispositif de la figure 1,
La figure 14 est un schéma synoptique simplifié des moyens de réception et de calcul installés à bord du bateau dans la version perfectionnée de la figure 13,
La figure 15 est un schéma synoptique simplifié des moyens d'émission installée à bord de l'hélicoptère dans la version perfectionnée de la figure 13,
La figure 16 est un schéma synoptique simplifié des moyens de réception et de calcul installés à bord du bateau, utilisant des antennes combinées émission et réception de la version perfectionnée de la figure 13,
La figure 17 est une représentation du principe de localisation dans le cas de la version perfectionnée de la figure 13 et utilisant deux antennes,
La figure 18 est une représentation du principe de localisation dans le cas de la version perfectionnée de la figure 13 et utilisant trois antennes, FIG. 9 is a representation of the location principle in the case of a device according to the invention using two antennas,
FIG. 10 is a representation of the location principle in the case of a device according to the invention using three antennas,
FIG. 11 is a representation of the location principle in the case of a device according to the invention using four antennas,
FIG. 12 is a block diagram of the device corresponding to the variant of the signals of FIG. 8,
FIG. 13 is a block diagram of an improved version of the device of FIG. 1,
FIG. 14 is a simplified block diagram of the reception and calculation means installed on board the boat in the improved version of FIG. 13,
FIG. 15 is a simplified block diagram of the transmission means installed on board the helicopter in the improved version of FIG. 13,
FIG. 16 is a simplified block diagram of the reception and calculation means installed on board the boat, using combined transmitting and receiving antennas of the improved version of FIG. 13,
FIG. 17 is a representation of the location principle in the case of the improved version of FIG. 13 and using two antennas,
FIG. 18 is a representation of the localization principle in the case of the improved version of FIG. 13 and using three antennas,

La figure 19 est un schéma de principe d'une variante de la version perfectionnée du dispositif de la figure 13,
La figure 20 est un schéma synoptique simplifié d'une variante des moyens de réception et de calcul installés à bord du bateau, utilisant des antennes commutées séquentiellement sur un seul émetteur et un seul récepteur, de la version perfectionnée de la figure 13, et
La figure 21 est un schéma de principe d'un perfectionnement du dispositif de la figure 13. FIG. 19 is a block diagram of a variant of the improved version of the device in FIG. 13,
FIG. 20 is a simplified block diagram of a variant of the reception and calculation means installed on board the boat, using antennas switched sequentially on a single transmitter and a single receiver, of the improved version of FIG. 13, and
FIG. 21 is a block diagram of an improvement of the device of FIG. 13.

Ainsi que le montre la figure 1, dans un premier mode de réalisation de l'invention, un aéronef représenté par un hélicoptère 1 est muni d'un émetteur 2 représenté par son antenne 3. Cet émetteur 2 sera de préférence un émetteur de télémesure préexistant sur l'hélicoptère. Un bateau 4, ayant un axe de symétrie 5 et comportant une plage arrière 6 sur laquelle l'hélicoptère pourra se poser, est muni de deux et de préférence trois ou mieux encore quatre récepteurs 7,8, 9 et 10, représentés par leurs antennes, respectivement 11, 12,13 et 14. Une liaison dite descendante 59, appelée encore liaison de données descendante, est ainsi établie entre l'antenne 3 et lesdites antennes 11, 12,13 et 14. L'un des récepteurs, 7 par exemple, sera de préférence un récepteur d'une liaison de données descendante de télémesure préexistant entre l'hélicoptère 1 et le bateau 4. As shown in FIG. 1, in a first embodiment of the invention, an aircraft represented by a helicopter 1 is provided with a transmitter 2 represented by its antenna 3. This transmitter 2 will preferably be a pre-existing telemetry transmitter on the helicopter. A boat 4, having an axis of symmetry 5 and having a rear platform 6 on which the helicopter can land, is provided with two and preferably three or better still four receivers 7,8, 9 and 10, represented by their antennas , respectively 11, 12, 13 and 14. A so-called downlink 59, also called a downlink data link, is thus established between the antenna 3 and said antennas 11, 12, 13 and 14. One of the receivers, 7 by example, will preferably be a receiver of a pre-existing telemetry downlink between the helicopter 1 and the boat 4.

Les antennes 11, 12,13 et 14 sont placées sur le bateau à des emplacements qui dépendent de la configuration de celui-ci. Dans le cas de deux antennes 11 et 12, celles-ci doivent être éloignées entre-elles au maximum et placées de préférence symétriquement par rapport à l'axe 5 du bateau. Elles peuvent évidemment être également placées à l'avant et à l'arrière du bateau ou encore entre un mât et un autre point quelconque du bateau. Dans le cas de trois antennes 11, 12 et 13, les distances entre chacune doivent également être les plus grandes possibles et il est souhaitable que les lignes qui les joignent The antennas 11, 12, 13 and 14 are placed on the boat at locations which depend on the configuration thereof. In the case of two antennas 11 and 12, these must be spaced apart as much as possible and preferably placed symmetrically with respect to the axis 5 of the boat. They can obviously also be placed at the front and rear of the boat or between a mast and any other point on the boat. In the case of three antennas 11, 12 and 13, the distances between each must also be as large as possible and it is desirable that the lines which join them

forment un triangle à trois angles aigus. Il est aussi préférable que l'une d'elle 13 soit placée dans un plan vertical contenant l'axe 5 du bateau et que les deux autres soient placées symétriquement par rapport audit plan vertical. form a triangle with three acute angles. It is also preferable that one of them 13 is placed in a vertical plane containing the axis 5 of the boat and that the other two are placed symmetrically with respect to said vertical plane.

Dans le cas de quatre antennes 11, 12,13 et 14, il est préférable qu'elles ne soient pas toutes les quatre dans le même plan mais au contraire qu'elles forment entre elles une pyramide non nécessairement régulière mais dont le volume soit aussi grand que possible. In the case of four antennas 11, 12, 13 and 14, it is preferable that they are not all four in the same plane but on the contrary that they form between them a pyramid which is not necessarily regular but whose volume is also as big as possible.

Les récepteurs, 7,8, 9 et 10 dans le cas de quatre antennes, placés sur le bateau 4, sont reliés à un calculateur central 15, figure 2. Ce calculateur central 15 est lui-même relié à une centrale de navigation 16 du bateau 4 qui lui communique des indications de navigation dudit bateau, à savoir par exemple, la position, le cap, la vitesse ainsi que les angles de roulis, tangage et lacet de celui-ci. L'émetteur 2 de l'hélicoptère 1 reçoit des informations d'un calculateur 17 de pilotage et de navigation, figure 3. Ces informations contiennent de préférence une information d'altitude. The receivers, 7, 8, 9 and 10 in the case of four antennas, placed on the boat 4, are connected to a central computer 15, FIG. 2. This central computer 15 is itself connected to a navigation center 16 of the boat 4 which communicates to it the navigation indications of said boat, namely for example, the position, the heading, the speed as well as the roll, pitch and yaw angles thereof. The transmitter 2 of the helicopter 1 receives information from a control and navigation computer 17, FIG. 3. This information preferably contains altitude information.

Une première variante du dispositif de la figure 1 consiste à remplacer la liaison descendante 59 par une liaison montante 60, encore appelée liaison de donnée montante, ainsi que le montre la figure 4. Dans ce cas, les récepteurs sont remplacés par au moins deux, et de préférence trois ou mieux encore quatre émetteurs 27,28, 29 et 30, reliés chacun à une antenne respectivement 11, 12,13 et 14, figure 5. L'émetteur de l'hélicoptère 1 est remplacé par un récepteur 39 capable de recevoir les émissions du bateau et relié à un décodeur 41, lui-même relié au calculateur de pilotage et navigation 17, figure 6. A first variant of the device in FIG. 1 consists in replacing the downlink 59 by an uplink 60, also called an uplink data link, as shown in FIG. 4. In this case, the receivers are replaced by at least two, and preferably three or better still four transmitters 27, 28, 29 and 30, each connected to an antenna respectively 11, 12, 13 and 14, FIG. 5. The transmitter of helicopter 1 is replaced by a receiver 39 capable of receive the boat's emissions and connected to a decoder 41, itself connected to the steering and navigation computer 17, FIG. 6.

L'un des émetteurs, 27 par exemple, sera de préférence celui d'une liaison de données montante de télécommande de l'hélicoptère 1, préexistante entre le bateau 4 et ledit hélicoptère. Dans ce cas, un message de télécommande est élaboré par un codeur de télécommande 45. Ce message de télécommande est transmis au calculateur 15 qui le complète par One of the transmitters, 27 for example, will preferably be that of an uplink remote control data link from helicopter 1, preexisting between boat 4 and said helicopter. In this case, a remote control message is produced by a remote control encoder 45. This remote control message is transmitted to the computer 15 which completes it with

les indications de navigation du bateau fournie par la centrale de navigation 16. Il est ensuite envoyé à l'ensemble des émetteurs installés sur le bateau. the navigation instructions of the boat provided by the navigation center 16. It is then sent to all the transmitters installed on the boat.

Ainsi que le montre la figure 7, les signaux émis par l'émetteur 17 de l'hélicoptère 1 ou par les émetteurs 27 à 30 du bateau 4 dans le cas de la variante, s'ils peuvent être modulés, en amplitude ou en fréquence, par une simple sinusoïde, sont de préférence modulés par des trains d'impulsions 18. Ce sera généralement le cas s'il s'agit de l'émetteur de télémesure ou de l'émetteur de télécommande préexistants. Ces signaux sont reçus par chacun des récepteurs du bateau 7 à 10, ou par le récepteur 39 de l'hélicoptère dans le cas de la variante, sous forme de trains d'impulsions identiques 51,52, 53 et 54, avec chacun, par rapport à

l'instant d'émission et dû aux temps de parcours, un retard $1, 2 dans le cas de deux récepteurs 7 et 8 ou émetteurs 27 et 28, $1, $2, $3 dans le cas de trois récepteurs 7, 8 et 9 ou émetteurs 27, 28 et 29, $1, $2, $3, $4 dans le cas le plus favorable de quatre récepteurs 7,8, 9 et 10 ou émetteurs 27, 28,29 et 30. Ces retards dépendent de la distance qui sépare l'antenne 3 de l'hélicoptère 1 de chacune des antennes 11, 12, 13 et 14 du bateau 1.

As shown in FIG. 7, the signals emitted by the transmitter 17 of the helicopter 1 or by the transmitters 27 to 30 of the boat 4 in the case of the variant, if they can be modulated, in amplitude or in frequency , by a simple sinusoid, are preferably modulated by pulse trains 18. This will generally be the case if it is the pre-existing telemetry transmitter or remote control transmitter. These signals are received by each of the receivers of the boat 7 to 10, or by the receiver 39 of the helicopter in the case of the variant, in the form of identical pulse trains 51, 52, 53 and 54, with each, by compared to

the instant of transmission and due to travel times, a delay $ 1, 2 in the case of two receivers 7 and 8 or transmitters 27 and 28, $ 1, $ 2, $ 3 in the case of three receivers 7, 8 and 9 or transmitters 27, 28 and 29, $ 1, $ 2, $ 3, $ 4 in the most favorable case of four receivers 7,8, 9 and 10 or transmitters 27, 28,29 and 30. These delays depend on the distance between the antenna 3 of the helicopter 1 of each of the antennas 11, 12, 13 and 14 of the boat 1.

Les retards < )) ! à 4 permettent de calculer la position relative de l'hélicoptère 1 par rapport au bateau 4. Dans le cas de la liaison descendante 59, c'est le calculateur 15 du bateau qui mesure les retards et effectue ce calcul. Dans le cas de la variante utilisant la liaison montante 60, c'est le décodeur 41 mesure ces retards et en envoi le résultat au calculateur de pilotage et navigation 17. Delays <))! to 4 are used to calculate the relative position of the helicopter 1 with respect to the boat 4. In the case of the downlink 59, it is the computer 15 of the boat which measures the delays and performs this calculation. In the case of the variant using the uplink 60, it is the decoder 41 which measures these delays and sends the result to the steering and navigation computer 17.

Dans le cas où l'on utiliserait que deux antennes, 11 et 12 par exemple, figure 9, l'écart $1 - $2 permet de calculer un hyperboloïde de révolution sur lequel se trouve l'hélicoptère 1. Cet hyperboloïde coupe un plan contenant le plan du pont 6 suivant une hyperbole 19 et un plan horizontal situé à une hauteur h, hauteur de l'hélicoptère 1, incluse dans le message In the case where we would use only two antennas, 11 and 12 for example, figure 9, the difference $ 1 - $ 2 makes it possible to calculate a hyperboloid of revolution on which the helicopter is located 1. This hyperboloid cuts a plane containing the plan of the bridge 6 following a hyperbola 19 and a horizontal plane located at a height h, height of the helicopter 1, included in the message

de télémesure, suivant une autre hyperbole 20, ayant deux asymptotes 21 et 22, et sur laquelle ledit hélicoptère se situe. Lorsque celui-ci est suffisamment éloigné du bateau, il se situe sensiblement sur l'une des deux asymptotes 21 ou 22. telemetry, according to another hyperbola 20, having two asymptotes 21 and 22, and on which said helicopter is located. When the latter is sufficiently far from the boat, it is situated substantially on one of the two asymptotes 21 or 22.

On en déduit qu'il se trouve donc dans l'une des deux directions correspondantes. We deduce that it is therefore in one of the two corresponding directions.

Le doute entre les deux directions peut être levé en tenant compte des mouvements de lacet du bateau. The doubt between the two directions can be removed by taking into account the yaw movements of the boat.

Lorsqu'il se rapproche, l'incertitude sur sa direction exacte et sa position ne peut être levée qu'avec l'aide d'une troisième antenne, 13 par exemple ainsi que le représente la figure 10. L'un des écarts $1 - $3 ou $2 - $3, permet de calculer un second hyperboloïde de révolution qui coupe le précédent suivant une courbe asymptotique 23 sur laquelle se situe l'hélicoptère. Cette courbe coupe le plan de hauteur h au point 24 où se trouve ledit hélicoptère. La précision du positionnement est d'autant meilleure que l'altitude de l'hélicoptère 1 est grande ou qu'il se rapproche du bateau. When it gets closer, the uncertainty about its exact direction and position can only be removed with the help of a third antenna, 13 for example as shown in Figure 10. One of the differences $ 1 - $ 3 or $ 2 - $ 3, allows to calculate a second hyperboloid of revolution which cuts the previous one following an asymptotic curve 23 on which the helicopter is located. This curve intersects the height plane h at point 24 where said helicopter is located. The positioning accuracy is all the better the higher the altitude of helicopter 1 or the closer it gets to the boat.

Enfin, dans le cas de quatre antennes, figure 11, l'écart $1 - $4 par exemple, permet de calculer un troisième hyperboloïde qui va couper le premier hyperboloïde déjà calculé, par exemple, selon une autre courbe asymptotique 25. Cette courbe coupe obligatoirement la courbe précédente en un point 26 ou se trouve l'hélicoptère. La aussi, compte tenu du relativement faible écartement réalisable entre les antennes du bateau, on ne peut pas obtenir la distance de l'hélicoptère avec une grande précision lorsque celui-ci est encore loin du bateau. Dès qu'il se rapproche, il devient possible de connaître sa distance et donc sa position exacte avec une précision qui augmente au fur et à mesure que cette distance diminue. Finally, in the case of four antennas, figure 11, the difference $ 1 - $ 4 for example, allows to calculate a third hyperboloid which will cut the first hyperboloid already calculated, for example, according to another asymptotic curve 25. This curve necessarily cuts the previous curve at a point 26 where the helicopter is located. Also, given the relatively small spacing achievable between the antennas of the boat, it is not possible to obtain the distance from the helicopter with great precision when the latter is still far from the boat. As soon as it gets closer, it becomes possible to know its distance and therefore its exact position with a precision which increases as this distance decreases.

Une seconde variante du dispositif ci-dessus consiste à recevoir, figure 12, toujours sur au moins deux antennes 11, 12, et de préférence trois, 11,12, 13, ou mieux encore quatre antennes 11,12, 13 et 14, des signaux 43, représentés par des A second variant of the above device consists in receiving, in FIG. 12, still on at least two antennas 11, 12, and preferably three, 11, 12, 13, or better still four antennas 11, 12, 13 and 14, signals 43, represented by

liaisons descendantes 61, émis par un altimètre radioélectrique, ou radiosonde 42, porté par l'hélicoptère 1 et qui mesure sa hauteur h. En effet, ces signaux 43 sont, le plus souvent, modulés en fréquence par une dent de scie 44, figure 5, selon un procédé bien connu. Dans le cas de quatre antennes, les signaux 55,56, 57 et 58, reçus par les antennes du bateau ont un retard 1, 2, 3 et 4 par rapport au signal 43 émis. downlinks 61, emitted by a radio altimeter, or radiosonde 42, carried by the helicopter 1 and which measures its height h. Indeed, these signals 43 are, most often, frequency modulated by a sawtooth 44, FIG. 5, according to a well known method. In the case of four antennas, the signals 55, 56, 57 and 58, received by the antennas of the boat have a delay 1, 2, 3 and 4 with respect to the signal 43 transmitted.

Ils permettent donc de déterminer, comme précédemment, et en fonction du nombre d'antennes, la direction où se trouve l'hélicoptère 1, et lorsque celui est assez proche, sa position exacte par rapport au bateau. They therefore make it possible to determine, as before, and as a function of the number of antennas, the direction in which the helicopter 1 is located, and when that is close enough, its exact position relative to the boat.

Il faut noter que la direction d'émission de la radiosonde 42 se trouve orientée vers le bas. Cependant la directivité de l'émission est relativement étendue pour que le fonctionnement soit encore possible lorsque l'hélicoptère est fortement incliné en roulis. Pour cette raison, et du fait que la puissance émise par la radiosonde est très importante, la puissance reçue sur les antennes des récepteurs du bateau sera le plus souvent largement suffisante pour une bonne localisation. Dès que l'hélicoptère sera proche du bateau, la puissance reçue par les antennes sera très importante et l'erreur due au bruit de réception très faible. It should be noted that the direction of transmission of the radiosonde 42 is oriented downward. However, the directivity of the emission is relatively wide so that operation is still possible when the helicopter is strongly tilted in roll. For this reason, and the fact that the power emitted by the radiosonde is very large, the power received on the antennas of the boat's receivers will most often be largely sufficient for good localization. As soon as the helicopter is close to the boat, the power received by the antennas will be very large and the error due to reception noise very low.

Un premier perfectionnement, au premier mode de réalisation de l'invention décrit ci-dessus et à sa première variante, ainsi que le montrent les figures 13,14, 15 et 16, consiste à utiliser simultanément la liaison descendante 59 et la liaison montante 60 pour réaliser une liaison bidirectionnelle 63 entre le bateau 4 et l'hélicoptère 1, liaison qui peut bien entendu utiliser avantageusement l'émission de télémesure et l'émission de télécommande préexistantes entre ledit bateau et ledit hélicoptère. Il sera possible de retransmettre audit hélicoptère des informations sur sa direction et de lui permettre de calculer sa distance par rapport au bateau. A first improvement, in the first embodiment of the invention described above and in its first variant, as shown in FIGS. 13, 14, 15 and 16, consists in simultaneously using the downlink 59 and the uplink 60 to make a bidirectional link 63 between the boat 4 and the helicopter 1, a link which can of course advantageously use the telemetry transmission and the pre-existing remote control transmission between the said boat and the said helicopter. It will be possible to retransmit to said helicopter information about its direction and allow it to calculate its distance from the boat.

Dans ce but, et comme précédemment, un message de télécommande, élaboré par un codeur de télécommande 45, figure 14, est envoyé au calculateur 15 qui le complète par un message de datation donnant le temps écoulé entre la réception du dernier message For this purpose, and as before, a remote control message, produced by a remote control encoder 45, FIG. 14, is sent to the computer 15 which supplements it with a dating message giving the time elapsed between the reception of the last message

de télémesure reçu de l'hélicoptère et l'émission du message de télécommande. Il y ajoute également des informations de cap, de roulis, de tangage et de vitesse du bateau en provenance de la centrale de navigation 16. Pour des raisons de sécurité, ces informations peuvent être cryptées par tout moyens adaptés. telemetry received from the helicopter and sending the remote control message. It also adds heading, roll, pitch and speed information of the boat coming from the navigation center 16. For security reasons, this information can be encrypted by any suitable means.

L'ensemble du message est envoyé à au moins deux et de préférence trois, ou mieux encore quatre émetteurs 27,28, 29 et 30, fonctionnant sur des fréquences différentes et reliés chacun à une antenne 31,32, 33 et 34. Le système peut être organisé en mode duplex, figure 16, à l'aide de coupleurs d'antenne 35,36, 37 et 38 reliant chaque antenne 11, 12,13 et 14 à chacun des émetteurs 27 à 30 d'une part et à chacun des récepteurs 7 à 10 d'autre part, de telle sorte que les antennes d'émission soient les mêmes que les antennes de réception 11, 12,13 et 14, et qu'ainsi la liaison soit bidirectionnelle. The entire message is sent to at least two and preferably three, or better still four transmitters 27, 28, 29 and 30, operating on different frequencies and each connected to an antenna 31, 32, 33 and 34. The system can be organized in duplex mode, figure 16, using antenna couplers 35, 36, 37 and 38 connecting each antenna 11, 12, 13 and 14 to each of the transmitters 27 to 30 on the one hand and to each receivers 7 to 10 on the other hand, so that the transmitting antennas are the same as the receiving antennas 11, 12, 13 and 14, and so that the link is bidirectional.

Pour la réception, figure 15, l'hélicoptère 1 est muni d'un récepteur 39 de préférence relié à l'antenne 3 par un coupleur 40, capable de recevoir simultanément autant de fréquences différentes qu'il y a d'émetteurs sur le bateau 1. For reception, FIG. 15, the helicopter 1 is provided with a receiver 39 preferably connected to the antenna 3 by a coupler 40, capable of simultaneously receiving as many different frequencies as there are transmitters on the boat 1.

Les signaux issus de ce récepteur 39 sont envoyés comme précédemment à un décodeur de distance 41 qui a déjà reçu les messages issus de l'émetteur 2 de l'hélicoptère. Ce décodeur 41 calcule le temps total écoulé entre l'émission de la télémesure et la réception de chacun des messages de télécommande reçus sur chacune des fréquences. Il en soustrait le temps écoulé entre la réception et l'émission sur le bateau pour déterminer le temps total de l'aller et retour des deux à quatre messages reçus tl, t2, t3 et t4. Il en déduit la distance D qui sépare l'hélicoptère 1 du bateau 4 par :

D = (tl + t2)/4. V dans le cas de deux réceptions, D = (tl + t2 + t3)/6. V ou D = (tl + t2 + t3 + t4)/8. V dans le cas de trois ou quatre réceptions, où V est la vitesse de la lumière. The signals from this receiver 39 are sent as before to a distance decoder 41 which has already received the messages from the transmitter 2 of the helicopter. This decoder 41 calculates the total time elapsed between the transmission of the telemetry and the reception of each of the remote control messages received on each of the frequencies. It subtracts the time between reception and transmission on the boat to determine the total time for the outward and return journey of the two to four messages received tl, t2, t3 and t4. He deduces the distance D which separates helicopter 1 from boat 4 by:

D = (tl + t2) / 4. V in the case of two receptions, D = (tl + t2 + t3) / 6. V or D = (tl + t2 + t3 + t4) / 8. V in the case of three or four receptions, where V is the speed of light.

Le décodeur 41 transmet au calculateur de pilotage et navigation 17 la distance D ainsi calculée ainsi que les écarts de temps de parcours mesurés entre les réceptions. The decoder 41 transmits to the steering and navigation computer 17 the distance D thus calculated as well as the differences in travel time measured between the receptions.

Dans le cas de deux réceptions, ainsi que le montre la figure 17, à l'aide de l'écart de temps de parcours tl-t2, de la In the case of two receptions, as shown in Figure 17, using the travel time difference tl-t2, the

distance D, de son altitude h et des informations de positionnement du bateau 4, le calculateur de pilotage et navigation 17 détermine l'une des deux positions possibles 46 et 47 de l'hélicoptère 1 par rapport audit bateau. Il lève l'indétermination entre les deux positions par exemple en provoquant un ordre de déplacement de l'hélicoptère vers le bateau dans l'une des directions possibles. Dans le cas de trois réceptions ou plus, figure 15, à l'aide des écarts de temps de parcours tl-t2, tl-t3, tl t4, par exemple, de la distance D et des informations de positionnement du bateau, il détermine la position de l'hélicoptère par rapport à celui-ci et le cap à prendre pour le rejoinre. Du fait du calcul de la distance D par mesure du temps d'aller et retour des signaux, il est possible de n'utiliser que deux écarts tl-t2, et tl-t3 et donc seulement trois antennes sur le bateau pour localiser avec précision l'hélicoptère. Une quatrième antenne peut néanmoins s'avérer utile pour palier une défaillance et améliorer la fiabilité du système. Pour cette raison, le récepteur 10, l'émetteur 30, le coupleur d'antenne 38 ainsi que les antennes 14 et 35, qui ne sont pas nécessaires au fonctionnement nominal du dispositif mais en améliorent les performances et la fiabilité, sont représentés en traits interrompus sur les figures 14,16 et 20. distance D, from its altitude h and from the positioning information of the boat 4, the steering and navigation computer 17 determines one of the two possible positions 46 and 47 of the helicopter 1 relative to said boat. It lifts the indeterminacy between the two positions for example by causing an order to move from the helicopter to the boat in one of the possible directions. In the case of three or more receptions, Figure 15, using the travel time differences tl-t2, tl-t3, tl t4, for example, the distance D and the positioning information of the boat, it determines the position of the helicopter in relation to it and the course to take to reach it. Due to the calculation of the distance D by measuring the time to go and return the signals, it is possible to use only two deviations tl-t2, and tl-t3 and therefore only three antennas on the boat to locate with precision the helicopter. A fourth antenna may nonetheless prove useful in overcoming a failure and improving the reliability of the system. For this reason, the receiver 10, the transmitter 30, the antenna coupler 38 as well as the antennas 14 and 35, which are not necessary for the nominal operation of the device but improve its performance and reliability, are shown in lines. interrupted in Figures 14, 16 and 20.

Ce système peut encore être perfectionné en faisant calculer, dans l'hélicoptère 1, par le décodeur 41 par exemple, le temps écoulé entre la réception du dernier message de télécommande et l'envoi du message de télémesure suivant. Ce temps est incorporé au message de télémesure de sorte que le même calcul de la distance D peut être fait à l'arrivée du message sur le bateau. Ainsi la distance D entre le bateau et l'hélicoptère est calculée à la fois par l'hélicoptère et par le bateau et les informations peuvent être comparées pour améliorer les performances du système. This system can be further improved by having the decoder 41, for example, calculated in the helicopter 1, the time elapsed between the reception of the last remote control message and the sending of the next telemetry message. This time is incorporated into the telemetry message so that the same calculation of the distance D can be made when the message arrives on the boat. Thus the distance D between the boat and the helicopter is calculated both by the helicopter and by the boat and the information can be compared to improve the performance of the system.

Il est possible de n'utiliser qu'un seul émetteur 27, de préférence l'émetteur de télécommande préexistant et donc une seule fréquence pour les émissions du bateau et un récepteur It is possible to use only one transmitter 27, preferably the pre-existing remote control transmitter and therefore a single frequency for boat emissions and a receiver

mono-fréquence 39 pour transmettre la télécommande et les messages complémentaires en effectuant cette transmission de façon séquentielle. Pour cela, figure 20, le coupleur d'antenne de l'émetteur 27 est relié à un commutateur d'antenne 48 commandé par un séquenceur 49. Le séquenceur oriente, au travers du commutateur 48, un premier message vers une première antenne, 11 par exemple. Le message suivant est transmis par la seconde antenne 12, un troisième message suit sur la troisième antenne 13 etc. Le cycle recommence ensuite. A l'arrivée, le récepteur 39 et le décodeur 41, figure 15, reconstituent les temps de parcours respectifs des trois messages dans le cas de trois antennes d'émission, pour calculer sa position par rapport au bateau. Du fait que le bateau et l'hélicoptère se déplacent, les écarts tl-t2, t2-t3, tl-t3 sont erronés et doivent être corrigés d'une valeur égale respectivement à 1/3, 1/3 et 2/3 de la variation du temps de parcours entre deux cycles. mono-frequency 39 to transmit the remote control and additional messages by carrying out this transmission sequentially. For this, in FIG. 20, the antenna coupler of the transmitter 27 is connected to an antenna switch 48 controlled by a sequencer 49. The sequencer directs, through the switch 48, a first message to a first antenna, 11 for example. The following message is transmitted by the second antenna 12, a third message follows on the third antenna 13 etc. The cycle then begins again. On arrival, the receiver 39 and the decoder 41, FIG. 15, reconstruct the respective travel times of the three messages in the case of three transmit antennas, to calculate its position relative to the boat. As the boat and the helicopter are moving, the deviations tl-t2, t2-t3, tl-t3 are erroneous and must be corrected by a value equal to 1/3, 1/3 and 2/3 respectively the variation in travel time between two cycles.

De la même façon, le premier mode de réalisation de la figure 1 utilisant la liaison descendante 59 et le mode de réalisation perfectionné utilisant la liaison bidirectionnelle 61 peut être arrangé pour travailler avec une réception séquentielle des informations reçues de l'hélicoptère en n'utilisant qu'un seul récepteur 7, de préférence le récepteur de télémesure, et en commutant son entrée séquentiellement à l'aide du commutateur 48 sur chacune des antennes de réception. Likewise, the first embodiment of Figure 1 using the downlink 59 and the improved embodiment using the bidirectional link 61 can be arranged to work with sequential reception of the information received from the helicopter by not using only one receiver 7, preferably the telemetry receiver, and by switching its input sequentially using the switch 48 on each of the receiving antennas.

A noter que, en cas de défaillance de la télémesure, les signaux de la radiosonde tels que décrits dans la première variante peuvent être utilisés, en mode secours, pour transmettre à l'hélicoptère, par la télécommande, les informations temporelles nécessaires au calcul de la distance par l'hélicoptère, figure 19. Note that, in the event of a telemetry failure, the signals from the radiosonde as described in the first variant can be used, in emergency mode, to transmit to the helicopter, by the remote control, the time information necessary for the calculation of distance by helicopter, Figure 19.

Un autre perfectionnement peut être apporté au système pour améliorer sa précision. En effet, la précision du calcul des angles va dépendre de la précision de la mesure des déphasages entre les signaux reçus par les trois antennes du bateau d'une Another improvement can be made to the system to improve its accuracy. Indeed, the accuracy of the calculation of the angles will depend on the accuracy of the measurement of the phase shifts between the signals received by the three antennas of the boat of a

part et de l'égalité entre les retards apportés par les liaisons entre le calculateur 15, les émetteurs 27 à 30 et les antennes 11 à 14. Ces déphasages et ces retards peuvent varier faiblement dans le temps mais suffisamment pour créer des erreurs importantes. Une variation de 1 nanoseconde peut en effet entraîner une erreur équivalente à 30 cm sur la distance et une erreur angulaire de 1 degré sur la position d'un hélicoptère arrivant par l'arrière avec des antennes distantes entre elle de 20 m. share and equality between the delays provided by the links between the computer 15, the transmitters 27 to 30 and the antennas 11 to 14. These phase shifts and these delays can vary slightly over time but enough to create significant errors. A variation of 1 nanosecond can indeed lead to an error equivalent to 30 cm in distance and an angular error of 1 degree in the position of a helicopter arriving from the rear with antennas 20 m apart.

Pour connaître ces variations et les compenser, un ensemble d'émission, ou d'émission et réception supplémentaire, muni d'une antenne 66 est placé sur le bateau, de préférence à l'arrière. Cet ensemble peut émettre par une liaison 65, de préférence bi-directionnelle, vers les autres antennes du bateau, 11 à 14, de préférence par intermittence et sur commande, des signaux analogues à ceux émis par l'hélicoptère. To know these variations and to compensate for them, an additional transmission or transmission and reception assembly, provided with an antenna 66, is placed on the boat, preferably aft. This assembly can transmit by a link 65, preferably bi-directional, to the other antennas of the boat, 11 to 14, preferably intermittently and on command, signals similar to those emitted by the helicopter.

Le calculateur du bateau, connaissant la position de cette nouvelle antenne détermine et corrige les erreurs de déphasage apportées par chacun des récepteurs et de leurs liaisons. Il corrige donc les erreurs de localisation du système dues à la réception des signaux sur le bateau. De la même façon, le récepteur supplémentaire, du même type que celui de l'aéronef, reçoit les messages émis par le bateau vers l'hélicoptère, mesure leur déphasage et envoi l'information correspondante au calculateur du bateau qui commande les corrections à imposer aux émissions et donc corrige les erreurs de localisation dues à l'émission. The boat's computer, knowing the position of this new antenna, determines and corrects the phase shift errors made by each of the receivers and their links. It therefore corrects system localization errors due to reception of signals on the boat. In the same way, the additional receiver, of the same type as that of the aircraft, receives the messages sent by the boat to the helicopter, measures their phase shift and sends the corresponding information to the boat's computer which controls the corrections to be imposed. emissions and therefore corrects localization errors due to the emission.

Il faut noter qu'une calibration initiale de ces erreurs de localisation peut être faite avec l'hélicoptère lui-même avant son décollage. Mais qu'il est intéressant de pouvoir la vérifier périodiquement pendant la mission de l'hélicoptère pour éviter toute dérive due par exemple aux variations de température. It should be noted that an initial calibration of these location errors can be made with the helicopter itself before takeoff. But it is interesting to be able to check it periodically during the helicopter mission to avoid any drift due for example to temperature variations.

Le dispositif décrit ci-dessus et ses perfectionnements peuvent évidemment être utilisés pour déterminer la position de n'importe quel aéronef, piloté ou non, par rapport à n'importe The device described above and its improvements can obviously be used to determine the position of any aircraft, piloted or not, relative to any

qu'elle plate-forme, maritime ou terrestre, sans sortir du cadre de l'invention. Dans le cas d'une plate-forme terrestre, des informations sur la position de ladite plate-forme sont envoyées directement au calculateur. whether platform, sea or land, without departing from the scope of the invention. In the case of a terrestrial platform, information on the position of said platform is sent directly to the computer.

Le dispositif et ses perfectionnements décrits ci-dessus peuvent être étendu à un nombre quelconque d'émetteurs et de récepteurs, sur l'aéronef et sur la plate-forme maritime ou terrestre, sans sortir du cadre de l'invention.The device and its improvements described above can be extended to any number of transmitters and receivers, on the aircraft and on the sea or land platform, without departing from the scope of the invention.

Claims

1. Locating device for an unmanned aircraft system of the type comprising: - at least one aircraft, - fixed means for operating the aircraft, installed on the deck of a boat, - radio data links , characterized in that it comprises at least two and preferably three radio links between the aircraft on the one hand and at least two and preferably three points substantially separated from each other and placed in an area preferably close to the means fixed implementation of said aircraft.

2. Locating device for an unmanned aircraft system according to claim 1, characterized in that it comprises: - a transmitter (2) of modulated signals (18), associated with a transmitting antenna (3), placed on the aircraft (1), - at least two, preferably three and better still four receivers (7,8, 9 and 10), each associated with an antenna (11,12, 13 and 14) and with the fixed means of implementation installed on the deck of the boat (4), - a means of calculating the position using a measurement of difference in travel time between the signals (55,56,

57 and 58) received by each of the receivers (7,8, 9 and 10) to calculate the position of said aircraft.

3. Locating device for unmanned aircraft system according to claim 2, characterized in that it uses, to carry out the transmission of the modulated signals (18), a telemetry transmitter 2 preexisting on the aircraft.

4. Locating device for an unmanned aircraft system according to claim 2, characterized in that it uses, as signal transmitter (43), an altimeter of the radiosonde type (42) measuring the altitude of the aircraft.

5. Locating device for an unmanned aircraft system according to claims 2 and 3, characterized in that one of the receivers is the pre-existing telemetry receiver (7).

6. Locating device for an unmanned aircraft system according to claim 1, characterized in that it comprises: - at least two, preferably three and better still four transmitters (27, 28, 29 and 30), each associated to an antenna (31, 32, 33 and 34) and to the fixed implementing means, - a receiver (39) of modulated signals (18), associated with a reception antenna (3), placed on the aircraft and capable of receiving several distinct frequencies corresponding to the number of transmitters on the boat (4), - a means of calculating the position, comprising for example a decoder (41) and a steering and navigation computer (17), said means of calculation using a measurement of the difference in travel time between the signals (51,52,

53 and 54) received by the receiver (39) on each of the frequencies to calculate the position of said aircraft.

7. Locating device for an unmanned aircraft system according to one of claims 2 to 6, characterized in that the calculation means is a computer (15) connected to a navigation center (16) of the boat (4) which communicates navigation and positioning information to said boat.

8. Locating device for unmanned aircraft system according to one of claims 6 and 7, characterized in that one of the transmitters (27) is a remote control transmitter of the aircraft.

9. Locating device for an unmanned aircraft system according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises both: a transmitter (2) and a receiver capable of receiving several frequencies (39), preferably the telemetry transmitter and the remote control receiver, on the aircraft (1), - at least two, preferably three and better still four receivers (7,8, 9 and 10) as well as at least two, preferably three and better still four transmitters (27,28,

29 and 30) on the boat, one of these receivers is preferably a telemetry receiver and one of the transmitters is preferably a remote control transmitter, - a computer (15) connected to the navigation unit (16) of the boat (4).

10. Locating device for an unmanned aircraft system according to claim 9, characterized in that a remote control message contains information on the time elapsed between the reception of the last telemetry message and the transmission of said remote control message.

11. Locating device for unmanned aircraft system according to one of claims 9 and 10, characterized in that the remote control messages contain information on the navigation parameters of the boat.

12. Locating device for an unmanned aircraft system according to claim 11, characterized in that the information on the navigation parameters of the boat are encrypted.

13. Locating device for an unmanned aircraft system according to one of claims 9 to 12, characterized in that a telemetry message contains information on the time elapsed between the reception of the last remote control message and the transmission. of said telemetry message.

14. Locating device for an unmanned aircraft system according to one of claims 8 to 13, characterized in that the transmission of the remote control messages is made sequentially and cyclically by a single transmitter (27) on each of the antennas ( 11, 12, 13 and 14) of the boat (4) and in that the remote control receiver (39) of the aircraft (1) receives only one frequency.

15. Locating device for an unmanned aircraft system according to one of claims 2 to 5 and 9 to 14, characterized in that the reception of telemetry messages is done sequentially and cyclically on each of the antennas (11,12, 13 and 14) of the boat (4) by a single receiver 7.

16. Locating device for an unmanned aircraft system according to one of claims 2 to 5 and 9 to 15, characterized in that it comprises, placed on the boat (4), another transmitter and another antenna ( 65) and in that this transmitter sends signals simulating the transmitter (2) of the aircraft (1) so that the location device measures and corrects its location errors due to the receivers (7 to 10) of the boat.

17. Locating device for unmanned aircraft system according to one of claims 8 to 17, characterized in that it comprises, placed on the boat (4), a receiver of the type (39) mounted on the aircraft (1) and another antenna (65), in that this receiver receives the messages transmitted by the antennas (11, 12, 13 and 14) of said boat, and in that it measures the phase shifts it transmits to the computer

(15) of the boat so that it corrects the errors of the locating device due to the transmitters (27 to 30) of the boat.

18. Locating device for an unmanned aircraft system according to one of the preceding claims, characterized in that the fixed means are placed on a terrestrial platform and in that the computer directly receives information on the position of the platform.