FR2972265A1

FR2972265A1 - Localisation continue de precision par antenne receptrice unique

Info

Publication number: FR2972265A1
Application number: FR1100627A
Authority: FR
Inventors: Jean Paul Petillon
Original assignee: Eurocopter France SA; Eurocopter SA
Current assignee: Airbus Helicopters SAS
Priority date: 2011-03-02
Filing date: 2011-03-02
Publication date: 2012-09-07
Anticipated expiration: 2031-03-02
Also published as: FR2972265B1

Abstract

L'invention concerne la localisation d'un objet à localiser (2) par rapport à un objet de référence (1). Elle est basée sur plusieurs signaux de localisation (SL1, SL2, ...) émis depuis l'objet de référence, et sur une modulation à étalement de spectre à très large bande (Ultra Wide Band, UWB). Un trajet aller-retour des signaux permet de s'affranchir des problèmes de synchronisation d'horloges et de garantir un excellent GDOP y compris quand l'objet à localiser se trouve éloigné de l'objet de référence. L'invention s'applique notamment à un aéronef (1) à voilure tournante, par exemple un drone d'hélicoptère pour les phases de décollage et d'appontage sur un navire.

Description

Localisation continue de précision par antenne réceptrice unique. De manière générale, la présente invention concerne la localisation d'un objet par rapport à un référentiel. Par localisation, on désigne une détermination continue des 5 positions successives de l'objet à localiser dans l'espace, relativement à un objet de référence. Dans les exemples, on décrit la localisation continue d'un aéronef (en tant qu'objet à localiser) lors de son guidage automatique par rapport à un référentiel (en tant qu'objet de 10 référence) où l'aéronef doit être posé. Plus précisément, les problèmes résolus par l'invention sont expliqués en se reportant à un exemple qui vise un système de posé automatique d'aéronef à voilure tournante de type drone (en anglais : « Vertical takeoff & landing Unmanned Aerial Vehicle » ou 15 VUAV). Mais l'invention peut aussi s'appliquer au guidage d'un aéronef habité, tel qu'un hélicoptère de liaison avec une plateforme pétrolière. Avec un tel guidage tridimensionnel, il est possible de faire apponter l'aéronef sur un navire (dans ce cas l'objet de référence). Bien que ce guidage (sans contact tant que les deux 20 objets sont à distance) soit décrit principalement en phase finale d'appontage, il va de soi qu'il couvre également le décollage de l'aéronef posé. Pour assurer la sécurité et l'efficacité pratique d'un tel posé ! décollage, la localisation doit être de grande précision - notamment 25 décimétrique par rapport à un référentiel qui peut être lui-même mobile (comme dans le cas d'un navire). En effet, l'approche doit s'achever par l'accouplement d'un agencement d'ancrage (e.g. un harpon) du drone avec un 2972265 -2- mécanisme (e.g. une grille) d'accrochage complémentaire, du secteur d'appontage du navire. Ces agencements d'ancrage et mécanismes d'accrochage ont des dimensions réduites (actuellement de l'ordre de 1 m). Ceci implique une mise en concordance minutieuse et quasi ponctuelle, pour assurer leur accrochage mutuel. Ce système doit permette un appontage ou décollage sûr, jusqu'à un état de mer forte (e.g. force 5), sans risque de choc entre le vecteur aérien (aéronef) et le vecteur navire.

On comprend dès lors qu'une localisation précise en altitude est également cruciale. Pour être utilisable, la localisation selon l'invention doit donc être exprimée en termes de coordonnées suivant chacun des trois axes d'un repère orthogonal X, Y, Z. La dimension « normale » Z correspond en général à la distance normale à la surface de posé. A chaque instant, la localisation doit intégrer la mobilité propre de l'objet à localiser. Evidemment, la mobilité relative de l'objet de référence doit aussi être prise en compte. De fait, le repère X, Y, Z doit être lié au navire d'appontage. A l'inverse, un système GPS (Global Positioning System en langue anglaise) par exemple fournit une position instantanée d'un objet par rapport à un référentiel terrestre. Un autre problème est de fournir en continu, c'est-à-dire à chaque instant, tout au long de l'approche et jusqu'à la fin de l'appontage, une localisation fiable de l'aéronef par rapport au navire. Continuité et fiabilité doivent être indépendantes de l'environnement de l'approche. Or, cette dernière est opérée à proximité d'importantes sources de perturbation (e.g. masses 2972265 -3- métalliques occasionnant des réflexions et donc des trajets multiples, brouillages provenant d'autres systèmes électroniques, etc.) et parfois dans de mauvaises conditions atmosphériques et une visibilité (brouillard, tempête, verglas, etc.) difficile. 5 La précision des systèmes GPS est insatisfaisante pour un appontage. Un inconvénient des systèmes GPS est qu'ils ont été conçus pour procurer une localisation d'une précision décamétrique. Les caractéristiques des signaux reflètent ce choix initial : la largeur de la fonction d'auto-corrélation du signal de 10 service de positionnement précis (en anglais « Precise Positionning Service » ou PPS) qui détermine la résolution spatiale, n'est que de 30 mètres (3.108 m/s / 10MHz). Une telle valeur empêche de discriminer l'onde directe d'une onde réfléchie, qui peuvent différer de 2 ou 3 mètres. Les systèmes GPS sont 15 donc difficilement utilisables auprès des constructions métalliques ou les trajets multiples d'ondes (multi-trajets) sont nombreux. Dans le même ordre d'idées, les guidages d'aéronefs par centrales inertielles sont inappropriés car ils présentent une précision de l'ordre du kilomètre alors qu'un atterrissage requiert 20 une précision de l'ordre de 10 centimètres. De plus, la centrale inertielle ne fournit aucun renseignement quant au mouvement du point de posé quand celui-ci est situé sur le pont d'un navire. Quant aux systèmes d'atterrissage aux instruments dits « ILS » (Instrument Landing System) comme ceux dont on équipe 25 les pistes d'aéroports, ils seraient éventuellement adaptables à un porte-avions, mais pas à un vecteur plus petit susceptible d'accueillir un aéronef de moins d'une tonne. Donc, pour l'appontage d'un aéronef à voilure tournante (e.g. drone ou hélicoptère habité), ces techniques connues ne permettent pas, tout au long de l'approche, des précisions 2972265 -4- angulaires cumulées de localisation et de guidage qui doivent être de l'ordre d'un degré d'angle (1 °), en site comme en gisement. Les manoeuvres d'approche débutant en général à une distance de l'ordre de quelques centaines de mètres, les techniques connues 5 n'assurent pas une telle précision. En synthèse, pour un appontage automatique d'aéronefs à voilure tournante (e.g. drones d'hélicoptères), les systèmes connus (ou UARS UAV Automatic Recovery System) ne sont pas suffisamment précis, ne sont pas opérables sous des conditions 10 météorologiques difficiles et ne sont pas faciles à installer. Cette difficulté d'installation s'observe notamment autant sur les navires (faible empreinte logistique souhaitée) que sur les drones (faibles masse, encombrement et consommation d'énergie souhaitées). Ceci étant, citons diverses techniques connues pour localiser 15 un véhicule, en particulier un drone. Une technique de localisation de drone consiste à utiliser un radar de poursuite comprenant une antenne motorisée orientable. L'antenne émet un signal focalisé, qui est réfléchi par le drone. L'antenne radar capte ce signal réfléchi et pointe vers le drone. 20 L'orientation de l'antenne radar désigne la direction où se trouve le drone. La mesure du temps de propagation du signal entre le drone et l'antenne radar est indicative de sa distance. Une localisation de ce type est proposée par la société Sierra Nevada Corporation, dans le document « URCARS-V2, Unmanned 25 Aerial Vehicle Common Automatic Recovery System - Version 2 for shipboard operations », qui est disponible sous : http://www.sncorp.com/PDFs/ATCALS/UCARSV2%o20Product%o20Sheet.pdf . 2972265 -5- Des servomécanismes orientent l'antenne radar, ce qui limite la dynamique de poursuite. La présence d'éléments en mouvement alourdit les coûts, la consommation d'énergie, la maintenance, la fiabilité et l'usure de cette mise en oeuvre. Par ailleurs, les 5 possibilités restreintes d'orientation de l'antenne limitent l'étendue des plages d'approche de l'aéronef à quelques directions, contenues dans un cône d'ouverture, relativement réduites. A l'inverse, l'un des objectifs de l'invention est qu'elle permette des approches selon une grande variété de directions de 10 l'objet à localiser, c'est-à-dire que celui-ci puisse approcher ou s'éloigner de son référentiel suivant quasiment n'importe quelle direction. Une autre technique de localisation de drone est proposée par la société Geneva Aerospace. Cette technique est basée sur 15 un système dénommé RGPS (Relative Global Positioning System en langue anglaise) qui utilise le système GPS. La comparaison des mesures GPS relevées par un récepteur GPS sur l'aéronef avec les mesures GPS relevées par un récepteur GPS d'un site de référence permet de réduire l'erreur de localisation du récepteur 20 GPS de l'aéronef. Le principal défaut de la mise en oeuvre du système RGPS à proximité de grandes structures métalliques est l'imprécision induite par la présence de multi-trajets, qui peuvent provoquer des erreurs de plusieurs mètres. L'un des objectifs de la présente 25 invention est de combattre les conséquences indésirables de tels multi-trajets. Encore une autre technique de localisation de drone est basée sur l'utilisation d'images issues de plusieurs caméras montées écartées les unes des autres sur un site de référence, de 30 façon à offrir une vision stéréoscopique propice à la localisation. 2972265 -6- Cette technique à base de caméras est inutilisable en cas de brouillard ou d'intempéries. De plus, pour que les mesures soient suffisamment précises, les caméras doivent être fortement espacées les unes des autres, tout en restant précisément 5 harmonisées entre-elles, ce qui est difficile à réaliser en pratique. Citons également des documents relatifs au domaine technique du guidage de véhicules. Le document US2008204307 décrit un dispositif semi conducteur pour appareil à étalement de spectre, appliqué dès une 10 phase de combinaison entre un signal porteur à une fréquence donnée (onde radio), avec un signal utile dont une pseudo fréquence est relativement proche de celle du signal porteur. Ce document prévoit l'emploi d'un radar à étalement de spectre pour la modification de trajectoire linéaire de véhicules terrestres, pour 15 l'évitement d'obstacles. Ce document ne prévoit pas que les mesures de temps de propagation soient effectuées selon au moins deux trajets d'ondes distincts. Le document EP1865337 décrit un appareil à radar à étalement de spectre, avec une unité de transmission qui génère 20 un signal à étalement de spectre en employant un premier signal d'oscillateur et un code PN transmis. Cet appareil est prévu pour la modification de trajectoire linéaire de véhicules terrestres, pour l'évitement d'obstacles. Le document WO2007063126 décrit un système de guidage 25 pour l'atterrissage automatique d'aéronefs, avec un dispositif électromagnétique de détection et de localisation, positionné au sol pour les mesures. La distance séparant le dispositif au sol de l'aéronef et sa position angulaire par rapport à une direction de référence, est déterminée à partir de l'écho réfléchi par ledit 30 aéronef sous forme d'onde sinusoïdale continue. 2972265 -7- Le document FR2794245 décrit une mesure de distance entre deux objets, qui met en oeuvre des séquences pseudo-aléatoires orthogonales. A l'interrogation, une onde porteuse est modulée avec un premier signal et après réception, une onde porteuse est 5 modulée avec un second signal en réponse. Pour la mesure de distance, on effectue une corrélation avec un code caractéristique d'une séquence pseudo-aléatoire de réponse. Les séquences pseudo-aléatoires sont orthogonales, c'est-à-dire que le résultat du calcul de leur d'intercorrélation peut être assimilé à un bruit 10 d'amplitude maximale faible comparativement notamment à l'amplitude maximale du pic de corrélation qui est obtenu lors du calcul de la fonction d'auto corrélation de l'une ou l'autre des deux séquences pseudo-aléatoires. La présente invention vise à remédier aux inconvénients des 15 techniques connues, en proposant une localisation sans recours à des éléments mécaniques mobiles (en anglais « Solid state »), qui est tridimensionnelle, continue et hautement précise, y compris en altitude. A cet effet, un objet de l'invention est un procédé de 20 localisation d'un objet à localiser par rapport à un trièdre de référence lié à un objet de référence. Ce procédé inclue de générer électriquement au moins deux signaux de localisation par modulation d'un signal porteur avec au moins deux pseudo-bruits orthogonaux. Cette modulation produit un étalement de spectre 25 desdits signaux de localisation, lesdits signaux de localisation étant émis sous forme d'ondes de localisation à l'aide d'au moins deux émetteurs d'ondes. De telles ondes de localisation sont reçues et transformées à partir d'au moins deux signaux réfléchis de forme électrique en un 30 signal réfléchi capté, traité de façon à déterminer au moins un temps de propagation des dites ondes de localisation. A partir desquels temps de propagation, est calculé un positionnement relatif desdits objets. Selon une réalisation, le procédé : - génère électriquement lesdits au moins deux signaux de localisation et émet lesdites ondes de localisation, depuis des points distincts de l'objet de référence, la modulation desdits signaux porteurs avec lesdits pseudo-bruits qui sont distincts et orthogonaux, étant continue et de type Ultra Large Bande, - réfléchit lesdites ondes de localisation sous forme de flot d'ondes de localisation à l'aide d'un moyen de réflexion situé sur l'objet à localiser, - réalise la réception dudit flot d'ondes de localisation par un moyen de réception unique disposé sur l'objet de référence, qui transforme les ondes de localisation en un unique signal réfléchi capté, correspondant à la superposition desdits au moins deux signaux de localisation, sous forme électrique, - traite ledit signal réfléchi capté par analyse au moyen d'une fonction d'intercorrélation entre respectivement chacun desdits signaux de localisation et le signal réfléchi capté correspondant afin d'opérer une ségrégation entre les ondes de localisation ayant suivi un chemin direct et les éventuelles ondes de localisation parasites ayant suivi des chemins indirects, et - déduit les temps de propagation globaux les plus courts correspondant à celles desdites ondes de localisation respectivement relatives à l'un et l'autre desdits signaux de localisation ayant suivi un chemin sans réflexion parasite.

Selon une réalisation, pour générer électriquement chaque signal de localisation par modulation, le signal porteur et lesdits pseudo-bruits distincts et orthogonaux sont dans la gamme des fréquences électromagnétiques micro-ondes, et la modulation de type Ultra Large Bande possède une largeur de bande relative de l'ordre de 0,5. Selon une variante, la fréquence du signal porteur est de l'ordre de 2,4 GHz et chaque fréquence des pseudo-bruits distincts et orthogonaux est de l'ordre de 600 MHz.

Selon une réalisation, au moins un signal de localisation transfère en outre des informations entre l'objet à localiser et l'objet de référence, notamment des informations de localisation transmises depuis l'objet de référence vers l'objet à localiser. Selon une autre réalisation, le flot d'ondes des signaux de localisation est de nature acoustique, et chaque signal porteur et chaque pseudo-bruit distinct et orthogonal est dans la gamme des fréquences acoustiques de type ultrasons de l'ordre d'au moins 20 KHz. Selon une variante, lorsque le flot d'ondes des signaux de localisation est réfléchi par des moyens de réflexion actifs dans la gamme des fréquences acoustiques, on opère un changement de fréquence pour chaque signal de localisation, de sorte que sont évités les couplages parasites par effet Larsen. Selon encore une autre réalisation, le flot d'ondes de 25 localisation est transmise sous forme lumineuse. Par exemple, il s'agit d'une lumière infrarouge. Un autre objet de l'invention vise un dispositif de localisation prévu pour mettre en oeuvre le procédé évoqué. 2972265 -10- Dans une réalisation, pour la localisation d'un objet à localiser par rapport à un trièdre de référence, c'est l'objet de référence qui porte ce trièdre de référence. Selon une réalisation, l'objet à localiser est un aéronef et 5 l'objet de référence portant ledit trièdre de référence est un navire. Par exemple, il s'agit respectivement d'un drone d'hélicoptère et d'un navire apte à assurer l'appontage dudit drone. Selon une variante, l'objet à localiser est le centre d'une aire d'appontage d'un navire et l'objet de référence portant ledit trièdre 10 de référence est un aéronef. Selon une autre réalisation, ledit moyen de réflexion est de type actif. Selon encore une autre réalisation, ledit moyen de réflexion est de type passif, notamment de type catadioptre pour un flot 15 d'ondes de localisation lumineuses ou de type réflecteur en coin de cube pour un flot d'ondes de localisation électromagnétiques micro-ondes. Selon encore une variante, l'émission est opérée sous forme d'ondes électromagnétiques micro-ondes. Si l'émission est opérée 20 sous forme d'ondes électromagnétiques micro-ondes, au moins deux émetteurs des moyens d'émission ainsi qu'un moyen unique de réception de ce flot d'ondes de localisation, sur l'objet de référence et sur l'objet à localiser sont respectivement au moins deux antennes d'émission et une antenne de réception.

Dans une autre réalisation, l'émission est opérée sous forme d'ondes acoustiques. Si l'émission est opérée sous forme d'ondes acoustiques, au moins deux émetteurs des moyens d'émission ainsi qu'un moyen unique de réception de ce flot d'ondes de localisation, sur l'objet de référence et sur l'objet à localiser sont -11- respectivement au moins deux haut-parleurs d'émission et un microphone de réception unique. Encore un autre objet de l'invention est un aéronef du type prévu pour la mise en oeuvre du procédé évoqué. Selon une réalisation, l'aéronef est à voilure tournante. L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans la description qui suit, et qui illustre un exemple de réalisation de l'invention, donné sans aucun caractère limitatif, en référence aux figures annexées qui représentent : la figure 1 : un objet de référence et un objet à localiser distants l'un de l'autre ainsi que des composants d'un dispositif selon une première variante de l'invention ; - la figure 2: des étages de traitement selon un procédé de localisation d'aéronef conforme à l'invention ; la figure 3 : un premier mode de réalisation du moyen de réflexion embarqué dans l'objet à localiser, par exemple un réflecteur passif tel qu'un agencement de panneaux orthogonaux formant une sorte de « catadioptre » ; la figure 4 : un deuxième mode de réalisation du moyen 20 de réflexion embarqué dans l'objet à localiser, par exemple un réflecteur actif tel qu'un répéteur. Sur les figures 1, 3 à 4 sont représentées trois directions X, Y et Z orthogonales les unes aux autres. D'ores et déjà, on remarque que le repère orthogonal X, Y, Z appelé « trièdre de 25 référence » est virtuel et est lié à un objet de référence 1, à savoir un objet à atteindre ou d'origine pour un objet à localiser 2. La direction X est dite longitudinale. Et une autre direction Y est dite transversale. Une troisième direction Z est dite normale 15 2972265 -12- (i.e. perpendiculaire au plan de l'aire d'atterrissage). En vol, c'est sensiblement suivant la direction Z que sont mesurés les changements d'altitude. La figure 1 représente un objet à localiser 2 distant de l'objet 5 de référence 1, sous forme d'aéronef. Sans que ceci soit limitatif, dans les exemples illustrés, l'objet de référence 1 est un navire. Quant à l'objet à localiser 2, il s'agit ici d'un drone d'hélicoptère. Il va de soi que l'invention s'applique à d'autres types 10 d'objets de référence 1 et d'objets à localiser 2, par exemple une zone terrestre de posé (en tant que référentiel) et un aéronef à voilure fixe ou tournante (à localiser). Par la suite on considère à titre d'exemple que l'objet de référence 1 comprend une aire d'atterrissage 1' qui peut-être 15 disposée sur le pont d'un navire. Dans les explications qui suivent, l'objet ou drone 2 est en phase d'approche de l'objet de référence 1, en vue d'un atterrissage sur ledit objet de référence 1. Bien que cet exemple de l'invention soit décrit en phase finale d'appontage, il va de soi 20 qu'elle couvre également le décollage du véhicule aérien, à savoir le drone 2 apponté. Plus largement encore, l'invention vise toute localisation d'un objet 1 qui peut être mobile, par rapport à un référentiel, qui lui aussi peut être statique ou mobile. 25 Selon cet exemple, l'invention prend la forme d'un dispositif D de localisation de l'objet à localiser 2, avec un moyen de réception 6 unique au sein de l'objet 1. Ceci distingue l'invention de celle qui est décrite dans la demande de brevet « Localisation 2972265 -13- continue de grande précision » numéro FR10 01720 du 22 avril 2010. On note que ce dispositif D de localisation est constitué de divers composants physiques et logiques, dont certains font partie 5 de l'objet de référence 1 et d'autres de l'objet à localiser 2. Sur la figure 1, une partie du dispositif D sur l'objet de référence 1 comporte au moins deux moyens de production 3 permettant de produire chacun un signal de localisation SL1 ou SL2, respectivement. 10 Cette partie du dispositif D sur l'objet 1 comporte également des moyens d'émission 4 avec chacun une antenne d'émission 41-42. Ces moyens d'émission 4 comportent une antenne d'émission 41 alimentée par le signal de localisation SL1 et une antenne d'émission 42 alimentée par le signal de localisation SL 2.

Ces moyens d'émission 4 reçoivent lesdits signaux de localisation SL1, SL2 en provenance de chacun des moyens de production 3. Des ondes désignées en OLI et OL2 forment le flot d'ondes évoqué. Les ondes OLI sont émises par l'antenne 41 tandis que les ondes OL2 le sont par l'antenne 42, respectivement à partir de signaux de localisation émis SL1 et SL2. Les ondes OLI et OL2 transmettent des signaux d'émission SE1 et SE2, respectivement. Sur l'objet à localiser 2, sont prévus des moyens de réflexion 5. Ces moyens de réflexion 5 reçoivent le flot formé par les ondes OLI et OL2. Un signal réfléchi SR1 et un signal réfléchi SR2 sont renvoyés par les moyens de réflexion 5 vers l'objet 1. Ces signaux réfléchis SRI et SR2 forment un flot d'ondes réfléchies OR1 et OR2. A leur tour, ces ondes réfléchies OR1 et OR2 sont captées par le moyen de réception unique 6 situé sur l'objet de référence 1. 2972265 - 14 - On a vu que pour la mesure de distance entre deux objets, qui met en oeuvre des séquences pseudo-aléatoires, il est utile que les pseudo-bruits avec lesquels sont modulés les signaux porteurs soient distincts et orthogonaux. 5 En effet, à l'interrogation, une onde porteuse est modulée avec un premier signal et après réception, une autre onde porteuse est modulée avec un second signal en réponse. Pour la mesure de distance, on effectue une corrélation avec un code caractéristique d'une séquence pseudo-aléatoire de réponse. 10 Quand les séquences pseudo-aléatoires sont distinctes et orthogonales, le résultat du calcul de leur fonction d'intercorrélation peut être assimilé à un bruit d'amplitude maximale faible comparativement notamment à l'amplitude maximale du pic de corrélation qui est obtenu lors du calcul de la 15 fonction d'auto corrélation de l'une ou l'autre des deux séquences pseudo-aléatoires. Le caractère « orthogonal » des différents pseudo-bruits (en anglais «Pseudo Random Noise » ou « PRN ») désignés par l'acronyme « PRN » à la figure 1, permet de réaliser une « fonction 20 d'aiguillage ». Préalablement, en calculant les fonctions d'intercorrélation d'un même signal reçu avec les divers modèles de pseudo-bruits, on obtient bien autant de temps de propagation qu'il y a d'antennes d'émission. 25 Donc après l'antenne du moyen de réception unique 6, on obtient un seul signal électrique baptisé « SRC » (Signal Réfléchi Capté). En opérant une fonction d'intercorrélation avec un signal de localisation choisi SL1, on se retrouve comme si on avait traité 2972265 -15- un signal équivalent à SR1. Il en va de même en utilisant le signal SL2 pour avoir l'équivalent de SR2. On a donc bien les deux temps de propagation, après avoir éliminé les échos parasites 5 un premier temps entre la première antenne émettrice 41 des moyens 4 et (via les moyens de réflexion 5) l'antenne réceptrice des moyen de réception unique 6 ; et - un deuxième temps entre la deuxième antenne émettrice 10 42 des moyens 4 et (via les moyens de réflexion 5) l'antenne réceptrice des moyen de réception unique 6. On souligne qu'ici, on prévoit autant de signaux de localisation que d'antennes émettrices (41-42), et une fonction dite «d'aiguillage» après l'antenne réceptrice de moyens de réception 15 uniques 6. On souligne également qu'ici, tous les signaux émis SE1 et SE2 transitent par un répéteur des moyens de réflexion 5. En bref, les moyens d'émission 4 diffusent à travers les antennes 41 et 42 respectivement un signal d'émission SE1 et SE2 respectivement, sous forme d'ondes OLI, OL2 émises depuis 20 l'objet de référence 1. Par modulation d'un signal porteur avec un pseudo-bruit distinct et orthogonal, on produit un étalement de spectre de chaque signal de localisation SL1 ou SL2 qui est émis en continu sous forme d'ondes de localisation OLI ou OL2 respectivement, à 25 l'aide des antennes 41 et 42 des moyens d'émission 4. Notons que dans certains modes de réalisation de l'invention, les moyens d'émission 4 peuvent comporter plus que deux signaux de localisation distincts et autant d'antennes émettrices. 2972265 - 16 - Chaque signal d'émission SE1, SE2 sous forme d'ondes OL1, OL2 est destiné à être capté par ledit moyen de réflexion 5, qui fait partie du dispositif D de localisation installé sur l'objet à localiser 2. 5 Une fois capté par le moyen de réflexion 5, chaque signal d'émission SE1, SE2 génère à son tour un signal réfléchi SRI, SR2. A l'instar des signaux d'émission SE1 et SE2, chaque signal réfléchi SRI et SR2 est une onde OR1, OR2 qui est destinée à être captée par les moyens de réception unique 6 sur l'objet 1. 10 Selon l'invention, chaque onde OR1, OR2 qui transmet un signal réfléchi SRI, SR2 (ces signaux étant distincts et orthogonaux l'un par rapport à l'autre) et reçue par l'objet de référence 1 en un point unique matérialisé par le moyen unique de réception 6. Chaque signal réfléchi SRI/SR2 est transformé en un 15 signal capté SRC unique. Ce signal capté SRC est de forme électrique, et est transmis depuis le moyen de réception unique 6 vers un moyen d'analyse 7. On expose plus loin comment ce signal réfléchi capté SRC est traité de façon à déterminer au moins un temps de propagation 20 pour chacune des ondes de localisation OR1, OR2. C'est à partir de ces temps de propagation qu'est calculé le positionnement relatif instantané desdits objets 1 et 2. Ce positionnement est tel que les moyens d'analyse 7 permettent à partir du signal réfléchi capté SRC, de déterminer les coordonnées de la position de l'objet 25 2 à localiser. Sur la figure 1, chaque moyen de production 3 comporte un oscillateur 31 générant un signal porteur SP sinusoïdal, c'est-à-dire périodique. Dans des réalisations, l'oscillateur 31 est commandé par tension (en anglais « Voltage Controlled Oscillator ou VCO). 2972265 -17- Chaque moyen de production 3 comporte aussi un générateur de séquences pseudo-aléatoires 32 élaborant une séquence pseudo-aléatoire désignée par l'acronyme « PRN » sur la figure 1. Cette séquence PRN est périodique, mais elle a des propriétés 5 proches de celles d'une séquence aléatoire, d'où l'appellation de séquence pseudo-aléatoire. Entre les deux moyens 3, les séquences pseudo-aléatoires sont distinctes et orthogonales, on l'a vu. Chaque séquence PRN est composée d'une suite prédéfinie d'états numériques binaires. 10 Toujours sur la figure 1, chaque moyen de production 3 est relié à une horloge de référence 33 pour leur synchronisation. Le moyen d'analyse 7 est lui-même soumis à une synchronisation d'ensemble au sein du dispositif D, en fonction d'une horloge illustrée en HC. Ce moyen d'analyse 7 est connecté au signal 15 réfléchi reçu SRC issu du moyen de réception 6. De fait, ce moyen d'analyse 7, les deux antennes 41, 42 des moyens d'émission 4 et le moyen de réception unique 6 sont synchronisés. Sur la figure 1, l'oscillateur contrôlé en tension électrique 31 et le générateur de séquences pseudo-aléatoires 32 sont asservis 20 à l'horloge de référence 33. De la sorte le signal porteur SP et la séquence pseudo-aléatoire PRN présentent un déphasage constant dans le temps, ce qui produit finalement des signaux de localisation SL1, SL2 « cohérents ». Chaque moyen de production 3 comporte sur la figure 1, un 25 mélangeur 34 qui réalise une modulation du signal porteur SP avec la séquence pseudo-aléatoire PRN. De la sorte, le signal de localisation SL1, SL2 présente un spectre étalé dans le domaine fréquentiel. Comme on l'a vu, un traitement par inter-corrélation permet 30 de calculer le décalage en temps du signal de localisation par 2972265 -18- rapport au signal réfléchi reçu unique SRC avec un pouvoir de séparation des pics amélioré, grâce à l'ultra large bande (UWB). Dans le cadre de l'invention, le pic d'auto corrélation est étroit grâce à la large bande de modulation par chaque pseudo 5 bruit. On comprend que chaque signal porteur SP, signal de localisation SL1, SL2, signal émis SE1, SE2, signal réfléchi SRI, SR2 et finalement le signal réfléchi reçu SRC unique, peuvent être des signaux de types divers, selon les réalisations de l'invention. 10 On note que les signaux de localisation sont en général émis sous forme de flot d'ondes OLI, OL2. Selon une réalisation, les ondes de localisation OLI, OL2 sont de nature acoustique. Elles sont réfléchies par l'objet 2 (un point du drone sur la figure 1) par des moyens de réflexion 5 actifs 15 dans une gamme de fréquences acoustiques. Alors, on peut opérer si nécessaire un changement de fréquence au sein des signaux distincts et orthogonaux de localisation SL1, SL2, de sorte que sont évités les couplages parasites par effet Larsen. Selon une autre réalisation, les ondes de localisation OLI, 20 OL2 sont de nature électromagnétique. Pour générer électriquement les signaux de localisation SL1, SL2 par modulation, chaque signal porteur et les pseudo-bruits sont alors dans la gamme des micro-ondes. Selon une variante, la fréquence de chaque signal porteur est 25 de l'ordre de 2,4 GHz et la fréquence de chacun des pseudo-bruits est de l'ordre de 600 MHz. Alors, la modulation de type Ultra Large Bande possède une largeur de bande relative de l'ordre de 0,5 (2 x 0.6GHz / 2.4GHz). 2972265 -19- Comme évoqué, au moins un signal réfléchi SRI, SR2 peut servir de « Datalink », et véhiculer en outre des informations entre l'objet 2 à localiser et l'objet de référence 1. Notamment, ces informations de localisation transmises depuis l'objet de référence 5 1 vers l'objet à localiser 2 peuvent participer au guidage. Selon encore une réalisation, chaque onde de localisation OLI, OL2 est transmise sous forme lumineuse. Par exemple, il s'agit d'une lumière infrarouge. Selon une réalisation dans laquelle les ondes sont de nature 10 acoustique, pour générer électriquement les signaux de localisation SL1, SL2 par modulation, chaque signal porteur et les pseudo-bruits sont dans la gamme des fréquences acoustiques de type ultrasons, c'est-à-dire de l'ordre d'au moins 20 KHz. Dans certaines réalisations, l'antenne unique du moyen de 15 réception 6 est une antenne planaire. Afin d'assurer une précision adéquate, le choix de l'emplacement de ce moyen unique 6 est dicté par l'optimisation de la sensibilité du dispositif D et pour garantir une moindre dilution de précision de localisation. Un dispositif selon l'invention étant basé sur des mesures de 20 temps de propagation, chaque antenne d'émission 41, 42 et le moyen unique de réception 6 peuvent être conçus avec des diagrammes de rayonnement très larges, sans dégradation de performances. Le dispositif D peut alors fonctionner avec une plage angulaire de fonctionnement très importante et n'a pas 25 besoin de recourir à un pointage préliminaire. Pour des raisons de compacité, chaque antenne d'émission 41, 42 est quant-à-elle située à proximité du moyen unique de réception 6. On choisit en pratique une configuration qui optimise 2972265 -20- la dilution de précision en altitude, afin de minimiser les erreurs de localisation suivant la direction Z. Sur la figure 1, le moyen d'analyse 7 comporte un convertisseur analogique/numérique 711 unique qui permet de 5 convertir, après un étage de traitement appelé changement de fréquence, chacun des signaux réfléchis reçus SRC. Alors, ledit signal réfléchi reçu SRC est de forme analogique, on opère sa conversion en signal numérique SN. Le but de cette conversion est évidemment de pouvoir traiter chaque signal par la 10 suite, avec des calculateurs (assimilés au moyen d'analyse 7 sur la figure 1). Puis un corrélateur numérique 72 détermine le temps de propagation dudit signal réfléchi capté SRC qui est reçu par le moyen unique de réception 6. Enfin, un navigateur 73 calcule à 15 partir des différents temps de propagation déterminés par le corrélateur numérique 72, une solution des coordonnées de position de l'objet à localiser 2, à savoir un aéronef dans les exemples. Optionnellement, le navigateur 73 calcule par ailleurs une matrice de covariance des erreurs de position. 20 On a vu que dans des réalisations, dans la partie intégrée à l'objet 2 à localiser, le dispositif D de localisation selon l'invention comporte un moyen de réflexion 5 de type passif. Les réflecteurs passifs ne nécessitent pas de source émettrice et utilisent les capacités de réflexion dans le spectre choisi (visible, proche 25 infrarouge, infrarouge ou micro-ondes). Ce moyen de réflexion 5 agit à la façon d'un « catadioptre » pour un flot d'ondes de localisation OLI, OL2 lumineuses. De même, un autre moyen de réflexion 5 de type passif est un réflecteur en coin de cube agit de manière similaire sur un flot 2972265 -21- d'ondes de localisation (OL1, OL2) électromagnétiques dans la gamme de fréquence des micro-ondes. Dans le cas où le dispositif D de localisation est approprié à l'émission d'ondes OL1, OL2 électromagnétiques micro-ondes, les 5 antennes 41, 42 émettrices du moyen 4 ainsi que le moyen unique de réception 6 de ces ondes OL1, OL2 sur l'objet de référence 1 et sur l'objet à localiser 2 sont respectivement des antennes en émission et en réception. Par contre, dans le cas où le dispositif D de localisation est 10 approprié à l'émission d'ondes OL1, OL2 acoustiques, une paire au moins d'émetteurs des moyens 4, ainsi qu'un seul capteur (le moyen unique de réception 6) pour ces ondes de localisation OLI, OL2 sont un haut-parleur d'émission et un microphone unique de réception, respectivement sur l'objet de référence 1 et sur l'objet à 15 localiser 2. Sur la figure 3, un premier mode de réalisation du moyen de réflexion 5, est un réflecteur 51 passif, c'est-à-dire un assemblage de trois faces conductrices perpendiculaires deux à deux et ayant la propriété de renvoyer un à un les signaux SE1 / SE2 du flot 20 d'ondes (OL1 / OL2) en direction de sa provenance. Ici, chaque signal émis SE1 / SE2 en provenance de l'objet de référence 1 est réfléchi par le réflecteur 51 embarqué, respectivement en un signal réfléchi SR1 / SR2 sous forme d'ondes OR1 / OR2 en direction de la provenance desdits signaux émis SE1 / SE2. 25 Ce réflecteur 51 est formé d'un ensemble de trois surfaces de réflexion placées à angles droits pour former un trièdre T. La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation du moyen de réflexion 5, sous forme de réflecteur actif de type répéteur 52. 2972265 -22- Il peut en outre être intéressant que la trajectoire de l'objet 2 puisse être modifiée sans intervention extérieure, de sorte que l'approche finale et l'appontage se déroulent automatiquement. Dans ce cas, il faut transmettre des informations à l'objet 2 5 afin qu'un pilote automatique (PA, figure 3 et 4) de cet objet 2 évalue la position de l'aire d'atterrissage 1' et donc la direction à suivre. A titre d'exemple, ces informations concernent la position et les angles d'attitude de l'aire d'atterrissage l', dans le cas où l'aire d'atterrissage est située sur un navire en mouvement. Toujours à 10 titre d'exemple, on peut transmettre des informations sur les phénomènes climatiques tels que des vents traversiers si besoin. Ce type d'informations peut être envoyé à l'objet 2 en les combinant à au moins l'un des signaux SE1, SE2 émis. Bien que ce rôle de liaison de données n'est pas le coeur de 15 l'invention, il peut être utile en pratique qu'un réflecteur actif reçoive le signal émis SE1 / SE2 et réémette un signal réfléchi SRI / SR2 tout en ayant collecté les informations utiles pour la conduite de la mission. Dans l'exemple de la figure 4, le répéteur 52 comporte une 20 antenne réceptrice 521 pour capter le signal émis SE1 / SE2 (sous forme d'ondes OLI / OL2) ainsi qu'un amplificateur 522 et un filtre passe-bande 523 permettant de ne sélectionner que la bande de fréquences utile. En outre le répéteur 52 comporte un contrôle automatique de gain 524. De la sorte, le signal réfléchi SRI / SR2 25 (ondes OR1 / OR2) qui est réémis en sortie du répéteur 52 a une puissance constante, quelque soit la distance séparant les objets 1 et 2. On parle de « données montantes » dans les modes de réalisation où le répéteur 52 joue aussi le rôle de système de 30 liaison de données. La collecte desdites données montantes 2972265 -23- s'effectue en sortie du contrôle automatique de gain 524, par des systèmes de bord (non représentés). Le répéteur 52 comporte également une antenne émettrice 526 retransmettant le signal SE1 / SE2, après un éventuel changement de fréquence, et générant 5 ainsi le signal réfléchi SRI / SR2, sous forme d'ondes OR1 / OR2. La figure 2 illustre un exemple de procédé de localisation mis en oeuvre par le dispositif D de l'invention. En synthèse, ce procédé prévoit qu'on : - génère électriquement ledit signal de localisation SL1 / SL2 10 et émet lesdites ondes de localisation OLI / OL2 depuis l'objet de référence 1, avec une modulation d'un signal porteur avec un pseudo-bruit qui est continue et de type Ultra Large Bande (UWB), On rappelle que les pseudo-bruits à moduler avec chaque signal porteur sont ici orthogonaux, 15 selon qu'on désire produire un signal émis SE1 ou SE2. - réfléchit lesdites ondes de localisation OLI / OL2 à l'aide du moyen de réflexion 5 situé sur l'objet à localiser 2, - réalise la réception des ondes de localisation OL1 / OL2 par un moyen unique de réception 6 disposé sur l'objet de 20 référence 1, ce moyens unique 6 recevant les ondes de réflexion OR1, OR2 respectivement, pour former un signal réfléchi capté SRC unique, de forme électrique, - traite le signal réfléchi capté SRC une fois transformé, par analyse au moyen d'une fonction d'inter-corrélation entre 25 ledit signal de localisation SL1 / SL2 et ledit signal réfléchi capté SRC, afin de déterminer le temps de parcours tout en opérant une ségrégation entre les ondes ayant suivi un chemin direct et les éventuelles ondes parasites ayant suivi des chemins indirects, et 2972265 -24- - déduit le temps de propagation global le plus court correspondant à celles desdites ondes de localisation OLIORI / OL2-OR2 ayant suivi un chemin sans réflexion parasite. 5 L'objet de référence 1 ainsi que l'objet à localiser 2, sont dans le cas général en mouvement relatif l'un par rapport à l'autre. Dans ces conditions, on considère par exemple, mais non exclusivement, que l'objet 2 est en phase d'approche en vue d'un atterrissage sur l'aire d'atterrissage 1', par exemple lorsque l'objet 10 2, est situé à une distance approximative inférieure à 200 mètres de l'aire d'atterrissage 1'. Avant cette phase d'approche finale ou au-delà d'une proximité immédiate par rapport à l'objet de référence 1, la position de l'objet 2 peut-être déterminée par des moyens classiques tels 15 qu'un système GPS ou une centrale inertielle. Ces moyens offrent une précision suffisante lorsque l'objet 2 est éloigné de l'aire d'atterrissage 1', mais qui se révèle insuffisante lorsque l'objet 2 débute notamment sa phase d'approche finale. A partir de la phase d'approche finale, la localisation de la position de l'objet 2 doit se 20 faire avec une précision accrue, de l'ordre d'une dizaine de centimètres, jusqu'à l'atterrissage complet sur l'aire d'atterrissage Lorsque l'objet 2 est en phase d'approche finale, le procédé de localisation selon l'invention peut alors débuter. 25 La localisation par rapport à l'objet de référence 1 selon l'invention est basée sur la mesure des temps de propagation aller-retour d'un signal: un signal de localisation SL1 / SL2 est émis depuis l'objet de référence 1, il est capté par l'objet 2 qui le renvoie avec un retard négligeable, de sorte qu'il peut être capté 30 par l'objet de référence 1. La mesure de plusieurs temps de 2972265 -25- propagation du signal de localisation permet de définir la position de l'objet 2 par rapport à un référentiel lié à l'objet de référence 1. Dans l'étage de production 10 du signal de localisation SL1 / SL2 de type électrique situé dans le haut de la gamme UHF (Ultra 5 Haute Fréquence), un oscillateur contrôlé en tension électrique 31, génère dans chaque moyen 3 respectivement un signal porteur SP dans l'étage de génération 101. Le signal porteur SP, est de type électromagnétique sur la bande de radiofréquence (par exemple de 2,4 GHz) afin d'avoir une longueur d'onde suffisamment faible pour 10 que la localisation de l'objet 2 se fasse avec la précision requise. De façon avantageuse et de manière à minimiser la puissance émise sur les fréquences harmoniques, le signal porteur SP est sinusoïdal. Bien qu'il n'y ait pas un lien aussi direct entre la longueur 15 d'onde et la précision de localisation, puisqu'il est tout à fait possible de réaliser une mesure avec une précision de l'ordre d'une fraction de longueur d'onde, on peut approximativement considérer que si le signal porteur SP a une fréquence de l'ordre de 2.4GHz, soit une période de 0.42 nanoseconde, ceci permet 20 d'obtenir une résolution des échos sensiblement décimétrique, à savoir de l'ordre de 125 mm (longueur d'onde de 0.4210-9x3.108 où 3.108 est la célérité de la lumière en mètres par seconde). Cette précision correspond à celle qui est requise pour l'appontage de l'objet 2. 25 La séquence pseudo-aléatoire PRN de chaque moyen 3 est élaborée par un générateur de séquences pseudo-aléatoires 32 dans l'étage de traitement 102. Une telle séquence pseudoaléatoire PRN a une structure sélectionnée pour que sa fonction d'auto-corrélation ne présente qu'un seul pic. 2972265 -26- Par ailleurs, le choix d'un étalement de spectre agressif (UWB) conduit à une grande acuité dudit pic. Nous verrons ultérieurement que chaque signal SRI, SR2 réémis par l'aéronef (objet 2) sera inter-corrélé à une réplique de la séquence pseudo- 5 aléatoire PRN. La séquence pseudo-aléatoire PRN ayant une fonction d'auto-corrélation présentant un seul pic étroit, cela conduit à un pouvoir de séparation élevé entre le signal direct et les échos. A titre d'exemple, dans chaque moyen 3, le générateur de 10 séquences pseudo-aléatoires 32 comporte deux circuits identiques, chacun constitué de - un registre à décalage à dix étages ; - un multiplicateur par un polynôme du mot de dix (10) bits contenu dans le registre ; 15 - un générateur de parité agissant sur le résultat généré par ledit multiplicateur, et dont la sortie est connectée à l'entrée du premier des dix étages du registre à décalage. Les sorties des deux circuits sont combinées par un opérateur logique « ou exclusif », dont la sortie est ladite séquence 20 pseudo aléatoire PRN. Entre chacun des deux (au moins) moyens 3, un traitement logique intervient évidemment pour que la production des pseudobruits pour les signaux SL1 soient bien distincte et orthogonale par rapport à celle dédiée à la production des signaux SL2. 25 Le générateur de séquences pseudo-aléatoires 32 comporte donc deux polynômes ce qui offre plus de liberté de réglages et permet la sélection de la séquence présentant les pics secondaires parasites les plus faibles dans sa fonction d'auto-corrélation. 2972265 -27- La séquence pseudo-aléatoire résultante contient, à titre d'exemple, une suite de 1023 valeurs binaires, chaque valeur binaire étant générée à une fréquence d'horloge de 600MHz imposée par l'horloge de référence 33 propre à chaque moyen 3.

5 La séquence pseudo-aléatoire complète a donc une durée de : 1023x 1 6 =1.705,w. 600.106 Une fréquence d'horloge élevée de l'ordre de 600MHz permet cependant d'avoir une séquence suffisamment longue pour garantir une mesure non ambigüe sur toute l'étendue de la phase

10 d'approche. En effet la fonction d'auto-corrélation a la même période que le signal de localisation respectif SL1 / SL2, i.e. 1.705ps soit une longueur d'onde de l'ordre de 500m (produit :1.705.10-6x3.108). En tenant compte du fait que le temps de vol de l'onde correspond à deux fois la distance à mesurer, on

15 vérifie bien que la portée souhaitée est inférieure à la moitié de cette longueur d'onde (1/2 500m > 200m). Par la suite nous verrons que le signal de localisation réémis par l'objet 2 sera numérisé (par anglicisme « digitalisé ») avant d'être analysé et comparé à une réplique de la séquence pseudo-

20 aléatoire. Cette numérisation (digitalisation) sera réalisée au moyen d'un convertisseur analogique/numérique suite à la réalisation d'un échantillonnage cadencé. L'échantillonnage et la conversion analogique/numérique (AIN) sont deux opérations distinctes. L'échantillonnage gèle un

25 signal à intervalles de temps éventuellement (et le plus souvent) réguliers, de manière que la conversion A/N puisse opérer sur une quantité non variable. 2972265 -28- Pour calculer les fonctions d'inter-corrélation entre les différents signaux réfléchis captés SRC et chaque signal de localisation SL1 / SL2, il est avantageux de procéder à un changement de fréquence pour ramener le spectre en bande de 5 base, et d'utiliser un convertisseur analogique/numérique 711 capable d'opérer à une cadence d'échantillonnage d'au moins deux fois 600MHz, soit 1200MHz. Dans un étage de traitement 103 de modulation, un mélangeur 34 module le signal porteur SP avec la séquence 10 pseudo-aléatoire PRN. Cette modulation consiste en un simple produit entre le signal porteur SP et la séquence pseudo-aléatoire PRN. Cette multiplication ordinaire dans le domaine temporel correspond à un produit de convolution dans le domaine des fréquences. 15 Le produit de convolution du signal porteur SP avec la séquence pseudo-aléatoire PRN conduit donc à l'étalement de l'énergie du signal porteur SP sur une largeur de bande égale à celle de la séquence pseudo-aléatoire PRN. Dans un exemple de réalisation la largeur de bande de la 20 séquence pseudo-aléatoire (2 x 600MHz), exprimée en pourcentage de la fréquence de la porteuse SP (2.4GHz), est de l'ordre de 50%. Par cet étalement de spectre agressif, on vise notamment une largeur limitée du pic de corrélation, pour garantir que 25 l'invention puisse résoudre et rejeter les multi trajets. On peut donc diminuer les risques d'interférences avec des signaux reçus issus d'échos sur des surfaces réfléchissantes, qu'on appelle « multi trajets ». 2972265 -29- Un avantage de la technique de l'étalement de spectre est que sa faible densité spectrale de puissance le rend plus difficilement détectable. Ceci garantit au signal de localisation SL une certaine discrétion. 5 Grâce aux pseudo-bruits de modulation qui sont distincts et orthogonaux, on peut en outre ne prévoir qu'un seul moyen de réception 6 sur l'objet de référence, ce qui apporte une simplification / allègement avantageux par rapport aux procédés / dispositifs similaires ayant au sein des moyens 6, une pluralité 10 d'antennes non-alignées (en contrepartie de la pluralité d'antennes 41, 42 elles aussi non alignées). Sur la figure 2, dans un étage d'émission 11, le signal de localisation SL1, SL2 est émis sous forme d'onde respectivement OLI, OL2 par les moyens d'émission 4 (respectivement par l'une 15 ou l'autre des antennes 41, 42), générant ainsi les signaux émis SE1, SE2. Dans un étage de réflexion 12, chaque signal émis SE1, SE2 est réfléchi par un moyen de réflexion 5, générant ainsi respectivement un signal réfléchi SRI et un signal réfléchi SR2. 20 Dans un étage de réception 13, le flot d'onde contenant OR1 et OR2 correspondant aux signaux réfléchis SRI, SR2, est capté par le moyen unique de réception 6. Ce moyen unique de réception 6 reçoit les signaux réfléchis SRI, SR2 et génère un signal réfléchi capté SRC unique. 25 Un étage 14 d'analyse du signal réfléchi capté SRC se décompose en une succession d'étages de traitement 141, 142 et 143. C'est à cet étage 14 que s'opère selon l'invention, le calcul de l'intercorrélation d'un signal avec le même signal retardé, dont 2972265 -30- le résultat comporte un pic dont la position est significative d'une mesure de retard. Dans cet étage d'analyse 14, le signal réfléchi capté SRC est traité pour calculer les temps de propagation, puis les coordonnées 5 suivant le repère X, Y, Z de position de l'objet 2. Pour cela, le signal capté SRC n'est pas directement numérisé. Il est d'abord ramené en bande de base par un étage de changement de fréquence produisant, pour ce signal reçu, un signal en phase (I) et un autre signal en quadrature (Q). Ainsi 10 l'unique signal réfléchi capté SRC (à l'origine analogique) est converti en divers signaux numériques SN_I, SN_Q, dans un étage de changement de fréquence et de conversion 141. Cette conversion est réalisée au moyen d'un convertisseur analogique/numérique 711 (figure 2). 15 Il peut être avantageux de regrouper les échantillons en lots successifs correspondant à la durée d'une période de séquence pseudo aléatoire PRN. De tels lots se succèdent à une cadence de 600MHz/1023 600000 lots / seconde. Opérer une inter-corrélation sur chacun de ces lots dépasse les capacités de traitement des 20 circuits actuels, mais il est acceptable de n'en traiter qu'un sur 1000 par exemple, pour obtenir au final un échantillonnage de la trajectoire à 600Hz, fréquence qui est amplement suffisante la plupart du temps pour capturer toute la dynamique de l'objet à localiser 2. 25 Dans un étage de traitement 142 d'intercorrélation, on calcule les différents temps de propagation au moyen d'un corrélateur numérique 72. Le signal réfléchi capté SRC est converti en signal numérique SN I&Q. Le temps de propagation de chaque signal réfléchi capté 2972265 -31 - SE1-SR1, SE2-SR2 est calculé par inter-corrélation de chaque signal numérique SN I&Q avec une réplique de chaque séquence pseudo-aléatoire PRN correspondante (à savoir celle qui donne SL1 et celle qui donne SL2). Cette opération est réalisée au moyen 5 du corrélateur numérique 72 dans l'étage de traitement d'intercorrélation 142. Ainsi l'analyse par les moyens 7 de la fonction d'inter-corrélation entre chaque signal numérique SN et la séquence pseudo-aléatoire PRN attitrée permet de calculer les temps de 10 propagation 'r des différents signaux contenus dans le signal réfléchi capté SRC unique. L'un des objectifs de l'invention est d'atteindre un pouvoir séparateur élevé permettant de discerner une onde directe et des échos (multi-trajets). Ceci est obtenu par la réduction de la largeur 15 du pic de corrélation. Pour ce faire, l'invention s'appuie sur les technologies numériques récentes de traiter des PRN de fréquence élevée. Le facteur limitatif, ou goulot d'étranglement, reste toutefois le corrélateur. Les deux facteurs en balance dans le compromis sont : 20 i) la puissance RF (radio fréquence) émise qu'on désire la plus faible possible, et ii) la cadence des inter-corrélations qui doit rester suffisamment faible pour être compatible des capacités des circuits de traitement disponibles sur le marché. Un corrélateur rapide permet une grande cadence de mesure, qui elle-même permet un effet de moyenne sur le bruit et finalement soit une amélioration du rapport signal / bruit, soit une réduction de la puissance émise requise, soit une augmentation de la portée du dispositif. 25 30 2972265 -32- Selon l'invention, seulement une antenne de réception est mise en oeuvre pour simplifier le dispositif D, cette antenne de réception recevant les signaux d'au moins deux antennes d'émission (typiquement trois). Si le nombre d'antennes d'émission 5 est de seulement deux, celui-ci ne peut plus mesurer qu'une position bidimensionnelle « 2D ». Si, l'objet 2 est pourvu d'un équipement de bord de détermination de son altitude (e.g. radio altimètre), on peut se servir de cet équipement pour déterminer une coordonnée manquante. Ensuite ou en parallèle, c'est un 10 navigateur 73 qui est en charge de déterminer la localisation de l'objet 2 dans un référentiel lié à l'objet de référence 1. Quand on a déterminé les temps de propagation des différentes composantes du signal réfléchi capté SRC sous la forme de constantes de temps, Ti, ledit navigateur 73 calcule une 15 solution des coordonnées de position de l'objet 2, dans l'étage de traitement de navigation 143. Dans un exemple de localisation (figure 3) avec trois antennes d'émission 41, 42, 43 et donc trois constantes de temps i1, i2 et -r3, cet étage 143 résout un système d'équations du type 20 ci-dessous : C-(rl--Mr)=,Jx2+y2+z2+.J(x-x1)2+(y-yl)2+(z-zl)2 C.(r2-Ar) =.Jx2+ y2+z2 +.J(x-x2)2+(y-y2)2+(z-z2)2 C-(r3 -Dr)=.Jx2+y2+z2+ J(x-x3)2+(y-y3)2+(z-z3)2 Dans cet exemple de système d'équations, on désigne par : - C : la célérité de la lumière, - (x1, yl, z1), (x2, y2, z2), (x3, y3, z3) : les 25 coordonnées des antennes d'émission, respectivement 41, 42, 43, 2972265 -33- - (x, y, z) : la solution recherchée, i.e. les coordonnées de position l'objet 2 dans un référentiel lié à l'objet de référence 1, - Di : la somme des différents retards parasites, 5 incluant notamment les temps de traversée du répéteur et des câblages présents sur l'objet de référence 1. Dans cet exemple, on a choisi l'unique antenne réceptrice des moyens uniques de réception 6 comme origine des coordonnées (0, 0, 0). 10 On est donc face à un système de trois équations à trois inconnues. Il peut être résolu de manière numérique en utilisant par exemple la méthode de Newton-Raphson. Les mesures des temps de propagation i1, i2, i3 pouvant être affectées d'une erreur de précision, le navigateur 73 peut 15 optionnellement déterminer l'amplitude et la direction de son erreur en calculant, par dérivation du système d'équation précédent, la matrice de sensibilité de la position aux erreurs de mesures des distances:

ôxar1 Uri ayari ex/7z2 &/an2 aZaz2 ax~r3 aY/ar3 /az3

20 Sur la base de la connaissance à priori de la matrice de covariance des erreurs affectant Tl, i2, i3, le navigateur 73 est en mesure de calculer la matrice de covariance, variable en fonction de la position de l'objet 2, et permet ainsi d'accéder à la statistique « a priori » de l'erreur affectant la solution de position. 2972265 -34- Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variantes quant à sa mise en oeuvre. Bien que plusieurs réalisations aient été décrites, on comprend qu'il n'est pas concevable de les décrire de manière exhaustive. Il est bien 5 sûr envisageable de remplacer un moyen ou un étage de traitement décrit par un équivalent, sans sortir du cadre de la présente invention. A ce titre, l'invention concerne aussi bien la localisation proprement dite d'un aéronef 2 (e.g: drone ou habité) afin 10 d'assurer son approche finale et son atterrissage sur l'objet de référence 1, que son pilotage sécurisé relativement à l'objet de référence 1, sans pour autant provoquer son atterrissage. Dans certaines situations, l'objet à localiser est une zone d'atterrissage et l'objet de référence est un aéronef.

15 Bien entendu, l'invention peut s'appliquer à tout autre véhicule qu'un aéronef, même si elle est particulièrement adaptée aux hélicoptères et analogues. De plus, le dispositif D pourrait si nécessaire être au moins en partie transformé par symétrie, au sens où l'objet à localiser 2 20 deviendrait l'objet de référence 1 et inversement, quels que soient leurs types respectifs. Le dispositif D pourrait faire l'objet d'un « dédoublement », de manière à le rendre redondant, en mettant en oeuvre des codes pseudo aléatoires distincts et orthogonaux. L'objectif d'une telle 25 redondance est l'augmentation de la sureté de fonctionnement. Avant de conclure, revenons sur les manières dont l'invention se distingue notamment d'un système GPS, à savoir ses particularités suivantes : 2972265 -35- 1) Avec l'invention, l'étalement de spectre est beaucoup plus « agressif », par exemple de 2 x 600MHz contre 2 x 10MHz pour le service militaire du GPS. Ceci permet d'améliorer le pouvoir de séparation dans un rapport de 0.5m contre 30m. Il est ainsi 5 possible de discriminer les échos et l'onde directe, ce qui est inaccessible aux systèmes à base de GPS. On notera que ce pouvoir de séparation n'est pas directement égal à la précision. Il est ainsi possible d'interpoler dans l'intervalle des 0.5m. 10 2) Dans un dispositif conforme à l'invention, les trajets d'onde comprennent tous un aller-retour entre le référentiel et l'objet 2 à localiser. C'est indispensable pour avoir une bonne précision radiale, alors que l'objet 2 se trouve nettement en dehors de la constellation des organes d'émission du référentiel. C'est un 15 deuxième point important, qui permet une constellation d'antennes compacte et facile à installer sur un navire (les trois antennes peuvent n'occuper qu'une surface réduite, de l'ordre du m2). 3) Le corollaire de ce qui précède est que les moyens d'émission 4 et de réception unique 6 se trouvent cote à cote ce 20 qui élimine le biais des horloges émission / réception. Ceci a pour avantage que là où un récepteur GPS a besoin de quatre satellites pour résoudre sa position et son biais d'horloge, l'invention n'a besoin que de trois trajets d'onde. Pour parvenir à une bonne localisation tridimensionnelle (3D), et notamment obtenir une 25 bonne précision de site et de gisement, il est classique d'opérer des mesures extrêmement précises des différences entre les temps de propagation dits « pseudo-range »

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de localisation d'un objet à localiser (2) par rapport à un trièdre de référence lié à un objet de référence (1), ce procédé incluant de générer électriquement au moins deux signaux de localisation (SLI, SL2) par modulation d'un signal porteur avec au moins deux pseudo-bruits, cette modulation produisant un étalement de spectre desdits signaux de localisation (SL1, SL2), lesquels (SL1, SL2) étant émis sous forme d'ondes de localisation (OL1, OL2) à l'aide d'au moins deux émetteurs d'ondes, de telles ondes de localisation étant reçues et transformées à partir de signaux réfléchis (SRI, SR2) en un signal électrique formant un signal réfléchi capté (SRC) unique, traité de façon à déterminer au moins deux temps de propagation des dites ondes de localisation (OL1, OL2), temps de propagation à partir desquels est calculé un positionnement relatif desdits objets (1 ;
2), caractérisé en ce que : - lesdites ondes de localisation (OL1, OL2) sont émises depuis l'objet de référence (1), la modulation desdits signaux porteurs avec lesdits pseudo-bruits qui sont distincts et orthogonaux est de type Ultra Large Bande (UWB), - les dites ondes de localisation (OL1, OL2) sont réfléchies à l'aide d'un moyen de réflexion (5) situé sur l'objet à localiser (2), - la réception desdites ondes de localisation (OL1, OL2) est réalisée par un moyen unique de réception (6) disposé sur l'objet de référence (1), qui transforme les ondes de localisation (OL1, OL2) en un unique signal réfléchi capté (SRC), sous forme électrique, 2972265 -37- - le signal réfléchi capté (SRC) est traité par analyse au moyen d'une fonction d'intercorrélation entre respectivement une réplique de chacun desdits signaux de localisation (SL1, SL2) et le signal réfléchi capté (SRC) de façon à en extraire 5 par ségrégation, les ondes de localisation (OL1, OL2) ayant suivi un chemin direct et les éventuelles ondes de localisation parasites ayant suivi des chemins sans réflexion parasite, et - sont déduits les temps de propagation globaux les plus 10 courts de chacune desdites ondes de localisation (OL1, OL2) relatives respectivement à l'un et l'autre desdits signaux de localisation (SL1, SL2), correspondant aux chemins sans réflexion parasite. 2. Procédé de localisation selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que pour générer électriquement chaque signal de localisation (SL1, SL2) par modulation, le signal porteur et lesdits pseudo-bruits distincts et orthogonaux sont dans les gammes de fréquences électromagnétiques micro-ondes, et la modulation de type Ultra Large Bande (UWB) possède une largeur 20 de bande relative de 0,5.
3. Procédé de localisation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fréquence du signal porteur est de 2,4 GHz et chaque fréquence des pseudo-bruits distincts et orthogonaux est de 600 MHz. 25
4. Procédé de localisation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins un signal de localisation (SL1, SL2) transfère en outre des informations entre l'objet à localiser (2) et 2972265 -38- l'objet de référence (1), notamment des informations de localisation transmises depuis l'objet de référence (1) vers l'objet à localiser (2).
5. Procédé de localisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour générer électriquement les signaux de localisation (SL1, SL2) par modulation, chaque signal porteur et chaque pseudo-bruit distinct et orthogonal sont dans la gamme des fréquences acoustiques de type ultrasons d'au moins 20 KHz.
6. Procédé de localisation selon la revendication 1, 10 caractérisé en ce que, lorsque les ondes de localisation (OL1, OL2) sont réfléchies par des moyens de réflexion actifs dans la gamme des fréquences acoustiques, on opère un changement de fréquence au sein desdits signaux de localisation (SL1, SL2), de sorte que sont évités les couplages parasites par effet Larsen. 15
7. Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'onde de localisation (SL1, SL2) est transmise sous forme lumineuse.
8. Dispositif (D) de localisation d'un objet à localiser (2) par 20 rapport à un trièdre de référence lié à un objet de référence (1) portant ce trièdre, caractérisé en ce que ce dispositif (D) de localisation est prévu pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 25
9. Dispositif (D) de localisation selon la revendication 8, 2972265 -39- caractérisé en ce que l'objet à localiser (2) est un aéronef et l'objet de référence (1) portant ledit trièdre de référence est un navire.
10. Dispositif (D) de localisation selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'objet à localiser (2) est une aire 5 d'appontage d'un navire et l'objet de référence (1) portant ledit trièdre de référence est un aéronef.
11. Dispositif (D) de localisation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ledit le moyen de réflexion (5) est de type 10 actif.
12. Dispositif (D) de localisation selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que ledit moyen de réflexion (5) est de type passif, notamment de type catadioptre pour une onde de 15 localisation (OL1, OL2) lumineuse, ou de type réflecteur en coin de cube pour une onde de localisation (OL1, 0L2) électromagnétiques micro-ondes.
13. Dispositif (D) de localisation selon l'une des revendications 8 à 10, 20 caractérisé en ce que si l'émission est opérée sous forme d'ondes (OL1, OL2) électromagnétiques micro-ondes, des moyens (4) à antennes (41, 42) émettrices ainsi qu'un moyen de réception unique (6) de ces ondes de localisation (OL1, OL2) sur l'objet de référence (1) sont respectivement des antennes d'émission et de 25 réception.
14. Dispositif (D) de localisation selon l'une des revendications 8 à 10, 2972265 -40- caractérisé en ce que si l'émission est opérée sous forme d'ondes (OL1, OL2) acoustiques, des moyens d'émission (4) ainsi que le moyen de réception unique (6) de ces ondes de localisation (OL1, OL2), sur l'objet de référence (1) sont respectivement un haut- 5 parleur d'émission et un microphone de réception.
15. Aéronef (2) du type pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'aéronef (1) est à voilure tournante.