FR2955214A1

FR2955214A1 - Method for tracking geostationary satellite by directional antenna mounted on moving body e.g. airplane, along known trajectory, involves correcting orientation of directional antenna from predicted attitude of moving body

Info

Publication number: FR2955214A1
Application number: FR1050139A
Authority: FR
Inventors: Stavros Melachroinos; Garcia Jacques Beas
Original assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Current assignee: Centre National dEtudes Spatiales CNES
Priority date: 2010-01-11
Filing date: 2010-01-11
Publication date: 2011-07-15
Anticipated expiration: 2030-01-11
Also published as: FR2955214B1

Abstract

The method involves controlling orientation of a directional antenna (4), and establishing an attitude model of a moving body along a trajectory of the moving body. Attitude of the moving body is predicted from the attitude model at each instant throughout trajectory time of the moving body. The orientation of the antenna is corrected from the predicted attitude of the moving body. Geocentric co-ordinates of the moving body are predicted along the trajectory of the moving body. The attitude of the moving body is estimated from the predicted geocentric co-ordinates. An independent claim is also included for a device for tracking a geostationary satellite by an antenna mounted on a moving body along a known trajectory.

Description

Procédé de poursuite d'un satellite par une antenne montée sur un mobile en mouvement, dispositif et mobile correspondants La présente invention concerne un procédé de poursuite d'un satellite par une antenne montée sur un mobile en mouvement selon une trajectoire connue. The present invention relates to a method of tracking a satellite by an antenna mounted on a mobile in motion along a known trajectory.

Elle concerne également un dispositif et un mobile correspondants. L'invention s'applique en particulier à la réception d'un signal de communication de type Internet émis à partir d'un satellite géostationnaire, par une antenne directionnelle montée sur un mobile notamment un train, une automobile, un navire ou un avion. It also relates to a device and a corresponding mobile. The invention applies in particular to the reception of an Internet-type communication signal transmitted from a geostationary satellite, by a directional antenna mounted on a mobile, in particular a train, an automobile, a ship or an aircraft.

Lorsque le mobile est à l'arrêt, la réception de tels signaux par l'antenne s'effectue de la même manière que pour une antenne placée sur le toit d'une habitation. L'antenne est alors pointée vers le satellite géostationnaire selon une orientation fixe, lui permettant d'avoir un niveau de réception optimal du signal de communication. When the mobile is stopped, the reception of such signals by the antenna is carried out in the same manner as for an antenna placed on the roof of a dwelling. The antenna is then pointed at the geostationary satellite in a fixed orientation, allowing it to have an optimal reception level of the communication signal.

Cependant, lorsque le mobile se déplace, les mouvements du mobile entraînent une erreur de pointage de l'antenne qui résulte en une perte du signal de communication. Il est donc nécessaire de commander en permanence l'orientation de l'antenne pour qu'elle soit pointée correctement vers le satellite, afin de ne pas avoir de perte de communication. Classiquement, trois types de systèmes de poursuite de satellite par une antenne montée sur un mobile en mouvement sont connus. Le premier système est un système de commande en boucle ouverte, utilisant uniquement des capteurs déterminant en continu la position et l'attitude du mobile. Il est notamment utilisé pour les navires et les avions équipés avec un système de navigation de type NNSS (« Navy Navigation Satellite System » Système de Navigation par Satellite pour la Marine) et INS (« Inertial Navigation System » : Système de Navigation par Inertie). Le deuxième système connu est un système de commande à boucle fermée qui utilise un procédé de poursuite pas à pas « step track » ou un procédé dit « monopulse ». However, when the mobile moves, the motions of the mobile cause a pointing error of the antenna which results in a loss of the communication signal. It is therefore necessary to continuously control the orientation of the antenna so that it is correctly pointed towards the satellite, so as not to have a loss of communication. Conventionally, three types of satellite tracking systems by an antenna mounted on a mobile moving are known. The first system is an open loop control system, using only sensors continuously determining the position and attitude of the mobile. It is used in particular for ships and planes equipped with an NNSS navigation system (Navy Navigation Satellite System) and INS (Inertial Navigation System). . The second known system is a closed-loop control system that uses a step-by-step tracking method or a so-called "monopulse" method.

Le troisième système connu est un système hybride combinant un système à boucle ouverte avec un système à boucle fermée. Il est notamment utilisé pour les mobiles terrestres. Toutefois, ces systèmes de poursuite connus nécessitent l'utilisation de matériels spécifiques coûteux, les rendant ainsi inadaptés pour une utilisation à grande échelle dans des mobiles civils, notamment pour le transport de voyageurs. Le but de l'invention est d'offrir un procédé de poursuite d'un satellite géostationnaire par une antenne montée sur un mobile en mouvement qui soit peu coûteux. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de poursuite d'un satellite par une antenne montée sur un mobile en mouvement selon une trajectoire connue, ledit procédé comprenant une étape de commande de l'orientation de l'antenne, caractérisé en ce qu'il comprend : - une étape préalable d'établissement d'un modèle d'attitude du mobile le long de sa trajectoire ; et à chaque instant, tout au long du temps de trajet du mobile : - une étape de prédiction de l'attitude à un instant suivant du mobile à partir du modèle d'attitude ; et - une étape de correction de l'orientation de l'antenne à partir de l'attitude prédite du mobile à l'instant suivant. Selon d'autres aspects de l'invention, le procédé de poursuite d'un satellite comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - l'étape périodique de prédiction de l'attitude du mobile comprend : - une étape de prédiction des coordonnées géocentriques du mobile suivant ladite trajectoire connue; et - une étape d'estimation de l'attitude du mobile à un instant suivant à partir des coordonnées géocentriques prédites et du modèle d'attitude. - l'étape de prédiction des coordonnées géocentriques du mobile à un instant suivant (t+1) comprend : - une étape de mesure des coordonnées géocentriques du mobile à un instant courant (t); - une étape d'estimation de la vitesse instantanée du mobile ; et - une étape de calcul des coordonnées géocentriques du mobile à l'instant suivant (t+1) en fonction de la vitesse instantanée et de la position courante du mobile, - le modèle d'attitude établi comprend des modèles des roulis, tangage et lacet du mobile le long de sa trajectoire, - le modèle d'attitude établi comprend un modèle du lacet du mobile le long de sa trajectoire et l'étape de prédiction de l'attitude du mobile à un instant suivant comprend : - une étape de mesure de valeurs du roulis et du tangage du mobile à des instants précédents ; et - une étape d'extrapolation des valeurs du roulis et du tangage mesurées pour estimer les valeurs du roulis et du tangage à l'instant suivant, - le modèle d'attitude établi comprend un modèle du lacet du mobile le long de sa trajectoire, le roulis et le tangage du mobile étant supposés constants le long de sa trajectoire, et - le modèle d'attitude établi comprend un modèle du lacet du mobile le long de sa trajectoire, le roulis et le tangage du mobile étant mesurés en temps réel. L'invention concerne également un dispositif de poursuite d'un satellite par une antenne montée sur un mobile en mouvement selon une trajectoire connue, ledit dispositif comprenant des moyens de commande de l'orientation de l'antenne, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens d'établissement d'un modèle d'attitude du mobile le long de sa trajectoire ; - des moyens de prédiction, à chaque instant, de l'attitude à un instant suivant du mobile à partir du modèle d'attitude; et - des moyens de correction, à chaque instant, de l'orientation de l'antenne à partir de l'attitude prédite du mobile à l'instant suivant. Selon d'autres aspects de l'invention, le dispositif de poursuite d'un satellite comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - il comprend des moyens de mesure des coordonnées géocentriques du mobile, et - les moyens de mesure des coordonnées géocentriques du mobile comprennent un récepteur GPS, - les moyens de mesure des coordonnées géocentriques du mobile comprennent une carte géographique, - il comprend des moyens de mesure de l'attitude du mobile, et - les moyens de mesure de l'attitude du mobile comprennent une centrale inertielle. L'invention concerne enfin un mobile notamment un train, de préférence un train à grande vitesse (TGV), une automobile, un navire, un avion, caractérisé en ce qu'il comprend un tel dispositif de poursuite d'un satellite. Ainsi, l'invention permet de pallier les inconvénients des procédés de poursuite conventionnels en mettant en oeuvre un procédé fondé sur la prédiction périodique de l'attitude du mobile à l'aide d'un modèle préexistant sans nécessiter de matériel spécifique. On va maintenant décrire des exemples de réalisation de l'invention de façon plus précise, mais non limitative, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma synoptique illustrant la structure du dispositif de poursuite d'un satellite par une antenne selon l'invention ; - la figure 2 est un organigramme illustrant le fonctionnement du procédé de poursuite selon l'invention, et - les figures 3 à 5 sont des schémas illustrant l'étape de correction de l'orientation de l'antenne selon un mode de réalisation de l'invention. On a illustré sur la figure 1 un schéma synoptique d'un dispositif de poursuite d'un satellite 2 par une antenne directionnelle 4 montée sur un mobile 5 en mouvement (représenté sur les figures 3 et 4) selon une trajectoire connue déterminée. Le satellite 2 est un satellite géostationnaire émettant en permanence un signal radioélectrique 6, par exemple un signal internet. Une voie de retour est également prévue de sorte que l'antenne 4 émet vers le satellite un signal de retour radioélectrique 8. The third known system is a hybrid system combining an open loop system with a closed loop system. It is used in particular for land mobiles. However, these known tracking systems require the use of expensive specific equipment, thus rendering them unsuitable for large-scale use in civilian mobiles, especially for the transport of passengers. The object of the invention is to provide a method of tracking a geostationary satellite by an antenna mounted on a moving mobile which is inexpensive. For this purpose, the object of the invention is a method of tracking a satellite by an antenna mounted on a mobile in motion along a known trajectory, said method comprising a step of controlling the orientation of the antenna, characterized in that what he understands: - a preliminary step of establishing a model of attitude of the mobile along its trajectory; and at each moment, throughout the travel time of the mobile: a step of predicting the attitude at a next instant of the mobile from the attitude model; and a step of correcting the orientation of the antenna from the predicted attitude of the mobile at the following instant. According to other aspects of the invention, the method for tracking a satellite comprises one or more of the following characteristics: the periodic step of predicting the attitude of the mobile device comprises: a step of prediction of the coordinates geocentrics of the mobile along said known trajectory; and a step of estimating the attitude of the mobile at a following instant from the predicted geocentric coordinates and the attitude model. the step of predicting the geocentric coordinates of the mobile at a following instant (t + 1) comprises: a step of measuring the geocentric coordinates of the mobile at a current instant (t); a step of estimating the instantaneous speed of the mobile; and a step of calculating the geocentric coordinates of the mobile at the following instant (t + 1) as a function of the instantaneous speed and the current position of the mobile, the established attitude model comprises roll, pitch and the yaw of the mobile along its trajectory, the established attitude model comprises a model of the yaw of the mobile along its trajectory and the step of predicting the attitude of the mobile at a following instant comprises: a step of measurement of rolling values and pitch of the moving body at previous times; and a step of extrapolation of the roll and pitch values measured to estimate roll and pitch values at the next instant; the attitude model established comprises a model of the yaw of the moving body along its trajectory; the rolling and pitching of the mobile being assumed to be constant along its path, and - the established attitude model comprises a model of the yaw of the mobile along its trajectory, the roll and the pitch of the mobile being measured in real time. The invention also relates to a device for tracking a satellite by an antenna mounted on a mobile in motion along a known trajectory, said device comprising means for controlling the orientation of the antenna, characterized in that it comprises means for establishing a mobile attitude model along its trajectory; means for predicting, at each instant, the attitude at a following instant of the mobile from the attitude model; and means for correcting, at each instant, the orientation of the antenna from the predicted attitude of the mobile at the following instant. According to other aspects of the invention, the tracking device of a satellite comprises one or more of the following characteristics: it comprises means for measuring the geocentric coordinates of the mobile, and the means for measuring the geocentric coordinates. of the mobile comprise a GPS receiver, - the means for measuring the geocentric coordinates of the mobile comprise a geographical map, - it comprises means for measuring the attitude of the mobile, and - the means for measuring the attitude of the mobile comprise a inertial unit. The invention finally relates to a mobile including a train, preferably a high-speed train (TGV), an automobile, a ship, an aircraft, characterized in that it comprises such a tracking device of a satellite. Thus, the invention overcomes the disadvantages of conventional tracking methods by implementing a method based on the periodic prediction of the attitude of the mobile using a pre-existing model without requiring specific hardware. Exemplary embodiments of the invention will now be described in a more precise but nonlimiting manner, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a block diagram illustrating the structure of the device for tracking a satellite by a antenna according to the invention; FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the tracking method according to the invention, and FIGS. 3 to 5 are diagrams illustrating the step of correcting the orientation of the antenna according to an embodiment of the invention. 'invention. FIG. 1 shows a block diagram of a tracking device of a satellite 2 by a directional antenna 4 mounted on a mobile 5 in motion (shown in FIGS. 3 and 4) according to a determined known trajectory. The satellite 2 is a geostationary satellite permanently transmitting a radio signal 6, for example an internet signal. A return path is also provided so that the antenna 4 transmits to the satellite a radio return signal 8.

Les signaux 6 et 8 permettent ainsi la transmission de données entre un terminal d'un utilisateur voyageant à bord du mobile 5 et le satellite 2. Le mobile 5 sur lequel est montée l'antenne 4 est soit un train, notamment un train à grande vitesse (TGV), soit une automobile, notamment un car ou un bus de transport de voyageurs, un navire ou un avion. Ce mobile 5 se déplace suivant une trajectoire connue. L'antenne 4 est associée à des moyens de rotation 10 de l'antenne 4 suivant toutes les orientations. Ces moyens de rotation 10 de l'antenne 4 comprennent, de manière classique, des servomécanismes et des moteurs. Les moyens de rotation 10 sont commandés par des moyens de commande 12, de l'orientation de l'antenne. Les moyens de commande 12 de l'orientation de l'antenne comprennent des moyens de prédiction 14 de l'attitude du mobile 5 et des moyens de correction 16 de l'orientation de l'antenne 4 à partir de l'attitude prédite du mobile 5. Les moyens de prédiction 14 de l'attitude du mobile sont raccordés à des moyens de stockage 18 d'un modèle d'attitude du mobile 5 le long de sa trajectoire connue et à des moyens de positionnement 20 en temps réel du mobile 5. Les moyens de positionnement 20 en temps réel du mobile 5 comprennent, selon un mode de réalisation de l'invention, des moyens de mesure des coordonnées géocentriques du mobile 5 comprenant, à titre d'exemple, un récepteur GPS ou une carte géographique de grande précision. Le fonctionnement du procédé de poursuite de satellite selon l'invention est détaillé dans la suite de la description, en référence aux figures 2 à 5 pour le cas où l'antenne 4 est montée sur un train à grande vitesse (TGV). Le procédé comprend une étape préalable 30 d'établissement d'un modèle d'attitude du mobile 5 le long de sa trajectoire. L'attitude du mobile 5 est définie par les angles de roulis, tangage et lacet à chaque instant. The signals 6 and 8 thus make it possible to transmit data between a terminal of a user traveling on board the mobile 5 and the satellite 2. The mobile 5 on which the antenna 4 is mounted is either a train, in particular a large train. speed (TGV), namely an automobile, in particular a bus or a passenger bus, a ship or an airplane. This mobile 5 moves along a known path. The antenna 4 is associated with rotation means 10 of the antenna 4 in all directions. These rotation means 10 of the antenna 4 comprise, in a conventional manner, servomechanisms and motors. The rotation means 10 are controlled by control means 12, the orientation of the antenna. The control means 12 of the orientation of the antenna comprise means 14 for predicting the attitude of the mobile 5 and means 16 for correcting the orientation of the antenna 4 from the predicted attitude of the mobile 5. The mobile attitude prediction means 14 are connected to storage means 18 of an attitude model of the mobile 5 along its known trajectory and to positioning means 20 in real time of the mobile 5 The real-time positioning means 20 of the mobile 5 comprise, according to one embodiment of the invention, means for measuring the geocentric coordinates of the mobile 5 comprising, for example, a GPS receiver or a geographical map of high accuracy. The operation of the satellite tracking method according to the invention is detailed in the following description, with reference to Figures 2 to 5 for the case where the antenna 4 is mounted on a high-speed train (TGV). The method includes a prior step of establishing an attitude model of the mobile 5 along its path. The attitude of the mobile 5 is defined by the angles of roll, pitch and yaw at each moment.

L'angle de roulis (« roll » en anglais), désigné par la lettre cp est illustré à la figure 3. Il s'agit de l'angle dont tourne le mobile 5 autour de son axe longitudinal désigné par Xb. L'angle de tangage (« pitch » en anglais), désigné par la lettre 8 est illustré à la figure 4. Il s'agit de l'angle dont tourne le mobile 5 autour de son axe transversal désigné par yb. L'angle de lacet ou cap (« yaw» en anglais), désigné par la lettre ip, est illustré à la figure 5. Il s'agit de l'angle dont tourne le mobile 5 autour d'un axe vertical désigné par Zb. The roll angle, designated by the letter cp, is illustrated in FIG. 3. This is the angle at which the wheel 5 rotates about its longitudinal axis designated Xb. The pitching angle ("pitch" in English), designated by the letter 8 is illustrated in Figure 4. This is the angle of which the mobile 5 rotates about its transverse axis designated by yb. The angle of yaw, indicated by the letter ip, is illustrated in FIG. 5. This is the angle at which the wheel 5 rotates about a vertical axis designated by Zb. .

Selon un mode de réalisation de l'invention concernant notamment le cas du TGV, l'étape d'établissement 30 du modèle d'attitude est effectuée une fois à bord d'un TGV déterminé suivant une trajectoire connue. Cette étape 30 n'est donc pas réalisée sur tous les trains de la ligne TGV qui suit cette même trajectoire. Pour réaliser cette étape d'établissement 30 du modèle d'attitude, des mesures des angles cp, 8 et qi du TGV choisi sont effectuées, à l'aide d'une centrale inertielle, tout le long du trajet du TGV. Des mesures des coordonnées géocentriques X, Y, Z sont également effectuées à l'aide des moyens de positionnement en temps réel 20. Les résultats de ces mesures sont ensuite stockés au niveau des moyens de stockage 18 montés sur chaque train de la ligne TGV suivant cette même trajectoire. Ces résultats de mesure comprennent, à titre d'exemple, un tableau donnant les trois angles cp, 8 et qi le long de la trajectoire du TGV exprimée par les coordonnées géocentriques X, Y Z. According to one embodiment of the invention concerning in particular the case of the TGV, the step of establishing the attitude model is performed once aboard a TGV determined according to a known trajectory. This step 30 is not performed on all trains of the TGV line that follows this same trajectory. To carry out this step of establishing the attitude model, measurements of the angles cp, 8 and qi of the selected TGV are carried out, using an inertial unit, all along the route of the TGV. Measurements of the geocentric coordinates X, Y, Z are also carried out using the real-time positioning means 20. The results of these measurements are then stored at the level of the storage means 18 mounted on each train of the following TGV line. this same trajectory. These measurement results include, by way of example, a table giving the three angles cp, 8 and qi along the trajectory of the TGV expressed by the geocentric coordinates X, Y Z.

En 34, les moyens de prédiction 14 disposent ainsi, à partir des résultats de mesure stockés dans les moyens de stockage 18 et de la position initiale du mobile 5 notée (Xo, Yo, Zo) en termes de coordonnées géocentriques, d'une prévision de la trajectoire totale (Xn, Yn, Zn) et l'attitude correspondante (9n, en, fin) pour n = 1, ..., N , N étant le temps du trajet du mobile 5, exprimé en secondes. At 34, the prediction means 14 thus have, from the measurement results stored in the storage means 18 and the initial position of the mobile 5 noted (Xo, Yo, Zo) in terms of geocentric coordinates, a prediction of the total trajectory (Xn, Yn, Zn) and the corresponding attitude (9n, in, end) for n = 1, ..., N, N being the travel time of the mobile 5, expressed in seconds.

Les résultats (Xn, Yn, Zn) et (cpn, en, 141n) pour n = 1, ..., N sont alors enregistrés dans les moyens de stockage 18. Lorsque le mobile 5 se met en mouvement, périodiquement, tout au long de son trajet, les moyens de prédiction 14 effectuent une prédiction de l'attitude du mobile 5 à partir des résultats (Xn, Yn, Zn) et (cpn, 8n, yJn) pour n = 1, ... N stockés dans les moyens de stockage 18. Pour cela, en 36, la prédiction de l'attitude du mobile 5 à un instant suivant t+1 comprend une étape de mesure des coordonnées géocentriques (X (t), Y (t), Z (t)) et (X(t-1), Y(t-1), Z(t-1)) à des instants courant (t) et précédent (t-1). A partir de ces coordonnées géocentriques aux instants courant et précédent, les moyens de prédiction 14 calculent la vitesse instantanée du mobile 5, ce qui permet de prévoir les coordonnées géocentriques (X(t+1), Y(t+1), Z(t+1)) à l'instant suivant du mobile 5 en fonction de la vitesse instantanée et de la position courante (X(t), Y(t), Z(t)) du mobile 5. The results (Xn, Yn, Zn) and (cpn, at, 141n) for n = 1,..., N are then recorded in the storage means 18. When the mobile 5 is moving, periodically, all at along its path, the prediction means 14 perform a prediction of the attitude of the mobile 5 from the results (Xn, Yn, Zn) and (cpn, 8n, yJn) for n = 1, ... N stored in the storage means 18. For this, at 36, the prediction of the attitude of the mobile 5 at an instant following t + 1 comprises a step of measuring the geocentric coordinates (X (t), Y (t), Z (t) )) and (X (t-1), Y (t-1), Z (t-1)) at times current (t) and previous (t-1). From these geocentric coordinates at the current and previous instants, the prediction means 14 calculate the instantaneous speed of the mobile 5, which makes it possible to predict the geocentric coordinates (X (t + 1), Y (t + 1), Z ( t + 1)) at the following instant of the moving member 5 as a function of the instantaneous speed and the current position (X (t), Y (t), Z (t)) of the moving part 5.

Ensuite, les moyens de prédiction 14 estiment l'attitude du mobile à l'instant suivant (9(t+1), 4)(t+1), 8(t+1)) à partir des coordonnées géocentriques calculées (X(t+1), Y(t+1), Z(t+1)), et des résultats de mesure stockés dans les moyens de stockage 18 dans un temps inferieur d'une époque (c'est-à-dire une seconde). Then, the prediction means 14 estimate the attitude of the mobile at the following instant (9 (t + 1), 4) (t + 1), 8 (t + 1)) from the calculated geocentric coordinates (X ( t + 1), Y (t + 1), Z (t + 1)), and measurement results stored in the storage means 18 in a time inferior to an epoch (i.e. a second ).

En 38 périodiquement à tout instant t+1, les moyens de correction 16 de l'orientation de l'antenne 4 corrigent les angles de roulis cp, de tangage 8 et de lacet qi respectivement en ordonnant aux moyens de commande 12 de l'orientation de l'antenne 4 de tourner autour de l'axe Xb en sens inverse de l'angle cp (t) estimé, de l'axe Yb en sens inverse de l'angle 8(t) estimé et autour de l'axe Zb en sens inverse de l'angle p(t) estimé, ainsi que cela apparaît sur les figures 3 à 5. Les figures 3 et 4 illustrent respectivement la correction du roulis cp et du tangage 8. Sur ces figures sont représentés le mobile 5, l'antenne 4 montée sur le mobile 5 ainsi que le satellite géostationnaire 2. At intervals 38 at intervals t + 1, the correction means 16 of the orientation of the antenna 4 correct the angles of roll cp, pitch 8 and yaw q i respectively by ordering the control means 12 of the orientation of the antenna 4 to rotate about the axis Xb in the opposite direction of the estimated angle cp (t), of the axis Yb in the opposite direction of the estimated angle θ (t) and around the axis Zb in the opposite direction to the estimated angle p (t), as appears in FIGS. 3 to 5. FIGS. 3 and 4 respectively illustrate the correction of the roll cp and of the pitch 8. In these figures the moving part 5 is represented, the antenna 4 mounted on the mobile 5 and the geostationary satellite 2.

Sont également représentés sur les figures 3 et 4 la ligne de visée 40 entre le centre de phase G de l'antenne 4 et le satellite 2 ainsi que l'angle d'élévation Elev sous lequel le satellite 2 est vu du centre de phase G de l'antenne 4. La ligne de visée 40 représente le vecteur de la direction vers le centre d'émission/réception du satellite géostationnaire 2 et sur laquelle pointe l'antenne directionnelle 4. La puissance du signal de réception est la maximale quand les deux vecteurs unitaires qui relient le centre d'émission/réception par le satellite 2 et le centre d'émission/réception par l'antenne 4 au sol, sont colinéaires et opposées. Pour que la réception du signal soit optimale l'orientation de la ligne de visée 40 par rapport au satellite 2 doit rester constante. Autrement dit, quand une variation dynamique vient à perturber cette orientation pour que la puissance du signal de réception reste maximale, il faut réorienter l'antenne 4 au sens inverse de la perturbation. La figure 5 représente une vue géométrique sur le plan horizontal de l'angle de lacet comme les relations existant entre côtés des triangles (A, B, C) et (A, B, D), la droite (BC) représentant la projection de la ligne de visée (40), la droite (AC) représentant la projection de la ligne de visée après correction du lacet Y, l'angle AZS représentant l'azimut du satellite 2. Also shown in FIGS. 3 and 4 is the line of sight 40 between the phase center G of the antenna 4 and the satellite 2 as well as the elevation angle Elev under which the satellite 2 is seen from the center of phase G of the antenna 4. The line of sight 40 represents the vector of the direction towards the transmitting / receiving center of the geostationary satellite 2 and on which the directional antenna 4 points. The power of the reception signal is the maximum when the two unit vectors which connect the transmission / reception center by the satellite 2 and the transmission / reception center by the antenna 4 on the ground, are collinear and opposite. In order for signal reception to be optimal, the orientation of the line of sight 40 with respect to the satellite 2 must remain constant. In other words, when a dynamic variation disrupts this orientation so that the power of the reception signal remains maximum, it is necessary to reorient the antenna 4 in the opposite direction of the disturbance. FIG. 5 represents a geometrical view on the horizontal plane of the yaw angle such as the relations existing between sides of the triangles (A, B, C) and (A, B, D), the line (BC) representing the projection of the line of sight (40), the line (AC) representing the projection of the line of sight after correction of yaw Y, the angle AZS representing the azimuth of satellite 2.

Le procédé de poursuite d'un satellite selon l'invention ayant été décrit pour le cas du TGV, des variantes sont décrites dans la suite de la description pour d'autres types de mobiles. Dans le cas d'une automobile, différents cas sont envisagés. The tracking method of a satellite according to the invention having been described for the case of the TGV, variants are described in the following description for other types of mobiles. In the case of an automobile, different cases are envisaged.

L'exemple de réalisation préféré correspond à celui décrit pour le TGV. Selon cet exemple de réalisation, l'utilisateur de l'automobile (à titre d'exemple une compagnie de transport routier gérant des lignes d'autocars) effectue, à l'aide d'une centrale inertielle, les mesures d'attitude de l'étape 30 du procédé une fois sur un véhicule particulier de la ligne d'autocars empruntant toujours la même route. Dans ce cas, un modèle complet de l'attitude du véhicule est disponible et peut être stocké dans les moyens de stockage 18 de chaque véhicule empruntant la même route. La suite du précédé est la même que dans le cas du TGV décrit ci-dessus. The preferred embodiment corresponds to that described for the TGV. According to this exemplary embodiment, the user of the automobile (for example a road transport company managing bus lines) carries out, with the aid of an inertial unit, the attitude measurements of the car. step 30 of the method once on a particular vehicle of the line of coaches always taking the same route. In this case, a complete model of the attitude of the vehicle is available and can be stored in the storage means 18 of each vehicle traveling the same route. The continuation of the preceded is the same as in the case of the TGV described above.

Cependant, il peut être difficile d'établir un modèle complet de l'attitude du véhicule dans le cas de l'automobile. Les moyens de stockage 18 contiennent alors uniquement un modèle incomplet constitué des coordonnées géocentriques et du lacet qi du véhicule, ces éléments étant mesurés par les moyens de positionnement 20 comprenant, à titre d'exemple, un récepteur GPS. Dans ce cas, les angles de roulis cp et de tangage 8 sont supposés nuls et à l'étape 34, cpn = 0 et 8n = 0 à tout instant n = 1, ..., N. Ce modèle incomplet est satisfaisant tant que la route est plane et permet ainsi une commande correcte de l'orientation de l'antenne 4, permettant une réception satisfaisante du signal émis par le satellite 2. Cependant, lorsque la route n'est plus plane, par exemple lors des virages, les angles cpn et en n'étant pas corrects, l'antenne 4 n'est plus pointée correctement vers le satellite 2. Il y a donc un risque de perte de communication. Une première solution pour résoudre ce problème est d'équiper le véhicule d'une antenne moins précise afin que les écarts angulaires de cpn et en ne perturbent pas la bonne réception du signal du satellite 2. However, it can be difficult to establish a complete model of vehicle attitude in the case of the automobile. The storage means 18 then contain only an incomplete model consisting of the geocentric coordinates and yaw qi of the vehicle, these elements being measured by the positioning means 20 comprising, for example, a GPS receiver. In this case, the roll angles cp and pitch 8 are assumed to be zero and in step 34, cpn = 0 and 8n = 0 at any time n = 1, ..., N. This incomplete model is satisfactory as long as the road is flat and thus allows a correct control of the orientation of the antenna 4, allowing satisfactory reception of the signal emitted by the satellite 2. However, when the road is no longer flat, for example during turns, the cpn angles and not being correct, the antenna 4 is no longer correctly pointed to the satellite 2. There is therefore a risk of loss of communication. A first solution to solve this problem is to equip the vehicle with a less precise antenna so that the angular deviations from cpn and do not disturb the good reception of the satellite signal 2.

Une deuxième solution consiste à équiper le véhicule d'une centrale inertielle, afin d'avoir les valeurs des angles de roulis et de tangage en temps réel, puis de corriger l'orientation de l'antenne en fonction de ces valeurs mesurées, dans les portions de route non planes. Ainsi, cette solution met en oeuvre le procédé prédictif de l'invention uniquement dans les portions de route planes. Dans le cas d'un navire, il n'est pas possible, dans la pratique, d'avoir un modèle complet de la trajectoire et de l'attitude, mais uniquement un modèle incomplet comprenant les coordonnées géocentriques (X, Y, Z) et le lacet ip. Cependant, généralement, tous les navires sont équipés d'une centrale inertielle permettant de mesurer en temps réel cp et le tangage 8. Les moyens de correction 16 de l'orientation de l'antenne utilisent alors ces données temps-réel pour pointer l'antenne correctement vers le satellite 2. Selon une variante, les moyens de prédiction 14 évaluent périodiquement, les valeurs du roulis cp et du tangage e à un instant suivant t+1 à partir des mesures de ces angles à des instants précédents et courant par extrapolation. De plus, il convient de noter que dans le cas du navire, l'angle de lacet reste constant pendant des durées très grandes allant de plusieurs heures à plusieurs jours. Ainsi, dans le cas du navire, le procédé prédictif de l'invention est utilisé uniquement pour la prédiction des coordonnées géocentriques et du lacet. Dans le cas d'un avion, les étapes du procédé de poursuite du satellite sont les mêmes que dans le cas du navire. Il est en effet impossible de disposer d'un modèle complet de la trajectoire et de l'attitude de l'avion. Cependant, comme les avions sont toujours équipés d'une centrale inertielle, les angles de roulis et de tangage sont mesurés en temps réel. Il convient néanmoins de noter que ces mesures ne sont généralement pas nécessaires une fois que l'avion a atteint sa vitesse de croisière. Dans ce cas, les angles de roulis et de tangage sont considérés inchangés et il est donc possible de prédire l'attitude de l'avion. Cependant, lorsque l'avion passe dans des trous d'air, il y a modification importante de ces angles et il est alors nécessaire de repasser en mode temps-réel. A second solution is to equip the vehicle with an inertial unit, in order to have the values of the angles of roll and pitch in real time, then to correct the orientation of the antenna according to these measured values, in the non-planar portions of the road. Thus, this solution implements the predictive method of the invention only in planar road portions. In the case of a ship, it is not practically possible to have a complete model of trajectory and attitude, but only an incomplete model including geocentric coordinates (X, Y, Z) and the ip lace. However, generally, all ships are equipped with an inertial unit for real-time measurement cp and pitch 8. The correction means 16 of the orientation of the antenna then use these real-time data to point the 2. According to one variant, the prediction means 14 evaluate, periodically, the values of the roll cp and the pitch e at an instant following t + 1 from the measurements of these angles at preceding instants and current by extrapolation. . In addition, it should be noted that in the case of the ship, the yaw angle remains constant for very long periods ranging from several hours to several days. Thus, in the case of the ship, the predictive method of the invention is used solely for the prediction of geocentric coordinates and yaw. In the case of an airplane, the steps of the satellite tracking process are the same as in the case of the ship. It is indeed impossible to have a complete model of the trajectory and attitude of the aircraft. However, since aircraft are still equipped with an inertial unit, roll and pitch angles are measured in real time. It should be noted, however, that these measures are not usually necessary once the aircraft has reached cruising speed. In this case, the angles of roll and pitch are considered unchanged and it is therefore possible to predict the attitude of the aircraft. However, when the aircraft passes through air holes, there is a significant change in these angles and it is then necessary to return to real-time mode.

Ainsi, l'invention permet de disposer d'un procédé de poursuite d'un satellite par une antenne montée sur un mobile en mouvement permettant d'avoir rapidement un pointage correct de l'antenne, sans nécessiter de matériel spécifique et coûteux, et ce, grâce à un traitement prédictif différent des procédés classiques. Des variantes du procédé ont été présentées, mais d'autres modes de réalisation peuvent, bien entendu, être envisagés. Thus, the invention makes it possible to have a method for tracking a satellite by an antenna mounted on a moving mobile device enabling the antenna to be correctly pointed at a given point without requiring specific and expensive equipment, and this , thanks to a predictive treatment different from conventional methods. Variations of the process have been presented, but other embodiments may, of course, be envisaged.

Claims

CLAIMS1.- A method of tracking a satellite (2) by an antenna (4) mounted on a mobile (5) in motion along a known trajectory, said method comprising a step of controlling the orientation of the antenna (4). ), characterized in that it comprises: a preliminary step of establishing (30) a model of attitude of the mobile (5) along its trajectory; and at each moment, throughout the travel time of the mobile (5): a prediction step (36) of the attitude at a following instant of the mobile (5) from the attitude model; and a step of correcting (38) the orientation of the antenna (4) from the predicted attitude of the mobile (5) at the following instant.

2. A method of tracking a satellite (2) according to claim 1, characterized in that the periodic step of prediction (36) of the attitude of the mobile (5) comprises: a step of prediction of the geocentric coordinates mobile (5) along said known path; and - a step of estimating the attitude of the mobile (5) at a next instant from the predicted geocentric coordinates and the attitude model.

3. A method of tracking a satellite (2) according to claim 2, characterized in that the step of predicting the geocentric coordinates of the mobile (5) at a next instant (t + 1) comprises: a step of measuring the geocentric coordinates of the mobile (5) at a current instant (t); a step of estimating the instantaneous speed of the mobile (5); and - a step of calculating the geocentric coordinates of the mobile (5) at the next instant (t + 1) as a function of the instantaneous speed and the current position of the mobile (5).

4. A method of tracking a satellite (2) according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the established attitude model comprises roll, pitch and yaw patterns of the mobile (5) along of his trajectory.

5. A method of tracking a satellite (2) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the established attitude model comprises a model of the yaw of the mobile (5) along its path and in that the step of predicting the attitude of the mobile at a next instant comprises: a step of measuring values of the roll and the pitch of the mobile at previous times; and - a step of extrapolation of the roll and pitch values measured to estimate roll and pitch values at the next instant.

6. A method of tracking a satellite according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the established attitude model comprises a model of the yaw of the mobile (5) along its path, the roll and the pitch of the mobile (5) being assumed to be constant along its trajectory.

7. A method of tracking a satellite according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the established attitude model comprises a model of the yaw of the mobile (5) along its path, the roll and the pitch of the mobile (5) being measured in real time.

8.- Device for tracking a satellite (2) by an antenna (4) mounted on a mobile (5) moving in a known path, said device comprising control means (12) of the orientation of the antenna (4), characterized in that it comprises: means for establishing an attitude model of the mobile (5) along its trajectory; - Prediction means (14), at each moment, the attitude at a subsequent moment of the mobile (5) from the attitude model; and correction means (16), at each instant, of the orientation of the antenna (4) from the predicted attitude of the mobile (5) at the following instant.

9. A tracking device of a satellite (2) according to claim 8, characterized in that it comprises means for measuring the geocentric coordinates of the mobile (5).

10. A tracking device of a satellite (2) according to claim 9, characterized in that the means for measuring the geocentric coordinates of the mobile (5) comprise a GPS receiver.

11. A tracking device of a satellite (2) according to claim 9, characterized in that the means for measuring the geocentric coordinates of the mobile (5) comprise a geographical map.

12.- Tracking device of a satellite (2) according to any one of claims 8 to 11, characterized in that it comprises means for measuring the attitude of the mobile (5).

13.- Tracking device of a satellite (2) according to claim 11, characterized in that the means for measuring the attitude of the mobile (5) comprise an inertial unit.

14.- Mobile (5) including a train, preferably a high-speed train (TGV), an automobile, a ship, an aircraft, characterized in that it comprises a tracking device of a satellite (2) according to any of claims 8 to 13.15