FR2984643A1 - DEVICE AND METHOD FOR OPTICAL COMMUNICATIONS BETWEEN A SMALL AUTONOMOUS TERRESTRIAL TERMINAL AND A SATELLITE - Google Patents
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- H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
- H04B10/118—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum specially adapted for satellite communication
Abstract
L'invention vise un système de communication par liaison optique entre un terminal disposé en un point fixe relativement à la surface terrestre, dit "terminal sol" disposant d'un émetteur optique directionnel, et un relais distant, mobile relativement au terminal sol, le terminal sol comportant des moyens d'orientation automatique de l'émetteur optique directionnel en élévation et azimut vers le relais distant, avec une précision compatible avec l'établissement d'une communication optique entre le terminal fixe et le relais distant. Préférentiellement, le terminal sol comporte également des moyens d'alimentation autonome en énergie.The invention relates to a communication system by optical link between a terminal disposed at a fixed point relative to the terrestrial surface, said "ground terminal" having a directional optical transmitter, and a remote relay, mobile relative to the ground terminal, the ground terminal comprising means for automatically orienting the directional optical transmitter in elevation and azimuth towards the remote relay, with a precision compatible with the establishment of an optical communication between the fixed terminal and the remote relay. Preferably, the ground terminal also comprises autonomous power supply means.
Description
L'invention relève du domaine des télécommunications. Elle concerne plus particulièrement un dispositif et un procédé de communications optiques entre un petit terminal terrestre autonome et un satellite mobile. The invention relates to the field of telecommunications. It relates more particularly to a device and a method of optical communications between a small autonomous terrestrial terminal and a mobile satellite.
Contexte de l'invention et problème posé On connait déjà de nombreux systèmes de télécommunications entre un terminal sol et un satellite, par exemple de type Iridium (marque déposée), utilisant une constellation de satellites en orbite basse défilants, ou de type Inmarsat (marque déposée), utilisant des satellites géostationnaires. De même, on connaît des systèmes de transmission de données entre des terminaux sol par l'intermédiaire de satellites relais, ces systèmes, qui ne nécessitent pas de communication à double sens en temps réel, étant connus sous le nom générique dit M2M. Ces système présentent l'intérêt d'être compact et léger ce qui les rend 15 facilement transportable. En outre ils sont indépendants de toute infrastructure de télécommunication, ce qui présente un intérêt important quand elles n'existent pas ou ne sont pas utilisables. Ces différents systèmes utilisent des communications par signaux de type radio, dont les inconvénients sont connus (brouillage, interférences, possibilité 20 d'interception de la communication, etc.). Objectifs de l'invention Un objectif de l'invention est de proposer un nouveau système de communication entre un terminal sol et un relais, notamment aérien ou orbital. 25 Exposé de l'invention A cet effet, l'invention vise en premier lieu un terminal de communication léger et compact dit "terminal sol" vers un relais distant, le terminal sol communiquant par liaison optique au moyen d'un émetteur optique directionnel, 30 ledit terminal sol comportant des moyens de pointage, acquisition et suivi de l'émetteur optique directionnel en azimut et élévation vers le relais distant, avec une précision de l'ordre de un à quelques dizaines de microradians, compatible avec l'établissement d'une communication optique de qualité prédéterminée, entre le terminal sol et le relais distant. De la sorte, le terminal de communication est en mesure s'assurer des communications depuis le sol avec un relais distant, voire orbital. Ces communications sont ici de type optique, donc très peu sensibles au brouillage, aux interférences ou écoutes, ce qui permet d'assurer une haute qualité de service. Par ailleurs, les communications optiques permettent au terminal de présenter un bon ratio entre débit de données et puissance électrique consommée. Background of the invention and problem posed Many telecommunications systems are already known between a ground terminal and a satellite, for example of the Iridium (registered trademark) type, using a constellation of satellites in low orbit scrolling, or of Inmarsat type (trademark deposited), using geostationary satellites. Similarly, there are known data transmission systems between ground terminals via relay satellites, these systems, which do not require two-way communication in real time, being known by the generic name called M2M. These systems have the advantage of being compact and lightweight which makes them easily transportable. In addition, they are independent of any telecommunication infrastructure, which is of great interest when they do not exist or can not be used. These different systems use radio-type signal communications, the disadvantages of which are known (interference, interference, possibility of interception of communication, etc.). OBJECTIVES OF THE INVENTION An object of the invention is to propose a new communication system between a ground terminal and a relay, in particular aerial or orbital. SUMMARY OF THE INVENTION To this end, the invention aims first and foremost at a light and compact communication terminal called a "ground terminal" towards a remote relay, the ground terminal communicating by optical link by means of a directional optical transmitter. Said ground terminal comprising pointing means, acquisition and monitoring of the directional optical transmitter in azimuth and elevation to the remote relay, with an accuracy of the order of one to several tens of microradians, compatible with the establishment of an optical communication of predetermined quality, between the ground terminal and the remote relay. In this way, the communication terminal is able to ensure communications from the ground with a remote or even orbital relay. These communications are here optical type, so very little sensitive to interference, interference or eavesdropping, which ensures a high quality of service. Furthermore, the optical communications allow the terminal to have a good ratio between data rate and electrical power consumed.
On entend par terminal léger un terminal typiquement transportable par une personne seule, c'est-à-dire notamment un terminal de dimensions et de masse préférentiellement inférieures à celles d'un bagage à main. Préférentiellement, le terminal de communication comporte également des 15 moyens d'alimentation autonome en énergie. On entend par moyens d'alimentation autonome en énergie des moyens ne nécessitant pas une liaison avec une source d'énergie terrestre distante, ces moyens d'alimentation autonome en énergie comprennent un générateur photovoltaïque. 20 Dans un mode alternatif de réalisation, ces moyens prennent la forme d'une batterie de capacité adaptée à fournir une grande durée d'autonomie (par exemple plusieurs mois) au terminal sol. De la sorte, le terminal sol est autonome en énergie et peut être disposé en tout point de la surface terrestre, sans contrainte de proximité ou de lien avec un 25 équipement sol de génération d'énergie. Le choix des signaux optiques pour les communications permet, vis-à-vis des signaux radiofréquences, des avantages significatifs, notamment en termes de débit de données accessible pour un volume, une masse et une consommation énergétique donnés. Il est alors possible de réaliser un terminal de communication 30 autonome, facilement déployable et éventuellement portatif. Light terminal means a terminal typically transportable by a single person, that is to say in particular a terminal of dimensions and mass preferentially lower than those of a hand luggage. Preferably, the communication terminal also comprises autonomous power supply means. By means of autonomous power supply means means that do not require a connection with a distant terrestrial power source, these autonomous power supply means comprise a photovoltaic generator. In an alternative embodiment, these means take the form of a capacitor battery adapted to provide a long battery life (for example several months) to the ground terminal. In this way, the ground terminal is autonomous in energy and can be disposed at any point on the earth's surface, without any constraint of proximity or of connection with a ground equipment for generating energy. The choice of optical signals for communications provides significant advantages over radio frequency signals, particularly in terms of accessible data rate for a given volume, mass and energy consumption. It is then possible to make a communication terminal 30 autonomous, easily deployable and possibly portable.
Préférentiellement, le terminal comporte également des moyens autonomes de décision sur l'opportunité d'établissement de la communication, selon une fonction préalablement déterminée de paramètres de fonctionnement et de paramètres extérieurs, ces paramètres comprenant notamment : le volume ou l'urgence de données à transmettre ou à recevoir, la faisabilité de la liaison selon la météo, la position du soleil et les réserves d'énergie. Ces moyens autonomes de décision permettent en particulier de minimiser la consommation électrique du terminal optique, en évitant son activation lorsque la liaison optique n'est pas possible (par exemple lorsque le ciel est couvert ou que les réserves d'énergie sont insuffisantes) ou nécessaire (par exemple s'il n'y pas suffisamment de données à transmettre ou qu'elles ne sont pas prioritaires). On entend ici par "autonomes" des moyens aptes à déterminer une décision en l'absence de toute communication avec un autre moyen de calcul. Preferably, the terminal also comprises autonomous decision means on the opportunity of establishing the call, according to a previously determined function of operating parameters and external parameters, these parameters including in particular: the volume or urgency of data to transmit or receive, the feasibility of the link according to the weather, the position of the sun and energy reserves. These autonomous decision means in particular make it possible to minimize the power consumption of the optical terminal, avoiding its activation when the optical link is not possible (for example when the sky is overcast or the energy reserves are insufficient) or necessary. (for example if there is not enough data to transmit or they are not prioritized). Here, the term "autonomous" means capable of determining a decision in the absence of any communication with another means of calculation.
Selon un mode de réalisation préféré, les moyens de pointage, acquisition et suivi de l'émetteur optique directionnel du terminal sol, en azimut et élévation, vers le relais distant comprennent : - des moyens de détection de la position et de l'orientation du terminal sol relativement à un repère terrestre, ces moyens de détection étant par exemple de 20 type centrale inertielle et récepteur GPS, - des moyens de détermination de la position du relais distant relativement au terminal sol, à une première valeur d'erreur angulaire près, définissant un cône d'incertitude (UC) du terminal sol, - des moyens d'orientation de la direction de pointage de l'émetteur optique 25 en azimut et élévation relativement au repère terrestre, - des moyens de commande desdits moyens d'orientation, - des moyens de détection, démodulation et décodage d'un signal optique reçu dans le cône d'incertitude, - des moyens d'émission, modulation et codage d'un faisceau optique étroit, 30 de précision de l'ordre de un à quelques dizaines de microradians, selon la direction de pointage. According to a preferred embodiment, the pointing means, acquisition and monitoring of the directional optical transmitter of the ground terminal, in azimuth and elevation, to the remote relay comprise: means for detecting the position and the orientation of the terminal ground relative to a terrestrial reference, these detection means being for example of the central inertial type and GPS receiver, - means for determining the position of the remote relay relative to the ground terminal, to a first value of angular error, defining an uncertainty cone (UC) of the ground terminal, - means for orienting the pointing direction of the optical transmitter 25 in azimuth and elevation relative to the terrestrial reference, - means for controlling said orientation means, means for detecting, demodulating and decoding an optical signal received in the cone of uncertainty; means for transmitting, modulating and coding a narrow optical beam; 0 precision of the order of one to a few tens of microradians, according to the pointing direction.
Préférentiellement, les moyens de détermination de la position du relais distant comprennent une base de données d'éphémérides. Le dispositif comporte préférentiellement des moyens de montage 5 athermique de l'ensemble optique au sein du terminal sol. De cette manière, le pointage de l'émetteur/récepteur est insensible aux variations de température. Selon un mode de réalisation préféré, l'émetteur/récepteur optique utilise une source lumineuse de type laser dans une longueur d'onde de la bande 0.8 10 micron. L'invention vise en second lieu un système de communication par liaison optique entre un terminal sol disposé sensiblement à la surface terrestre, ledit terminal sol disposant d'un émetteur optique directionnel et étant du type exposé 15 plus haut, et un relais distant, mobile relativement au terminal sol, dont la position relativement au terminal sol à un instant donné n'est connue qu'avec une précision angulaire prédéterminée. On comprend que cette incertitude sur la position relative du relais distant relativement au terminal sol ne permet pas un pointage suffisamment précis pour 20 permettre des communications optiques de type faisceau laser. En effet, pour celles-ci, le faisceau optique à 40 000 km de distance (distance approximative d'un satellite géostationnaire) présente un diamètre de quelques centaines de mètres seulement. Pour un satellite en orbite basse défilant (moins de 1000 km de distance du terminal sol), le faisceau optique présente une largeur d'une dizaine 25 de mètres. Avantageusement, le relais distant est un satellite géostationnaire. Ce satellite géostationnaire est également considéré comme un objet mobile relativement au terminal sol, dans la mesure où il est connu qu'un satellite géostationnaire décrit, relativement à un point fixe terrestre situé à l'équateur, une 30 trajectoire en forme de "8" de quelques centaines de kilomètres de longueur, dont les deux lobes s'étendent perpendiculairement à l'équateur. Cette variation de position est ainsi très largement supérieure à la largeur du faisceau optique. Une détermination très précise de position du satellite et un suivi du satellite par le terminal sol sont indispensables. Alternativement, le relais distant est un satellite défilant en orbite basse. Dans encore un autre mode de réalisation, le relais distant est un aéronef, par 5 exemple un drone. L'invention vise sous un second aspect un relais pour système de communication tel qu'exposé, ledit relais comportant : - des moyens d'émission et de réception de signaux optiques dans une 10 direction de pointage déterminée, - des moyens de balayage d'une zone prédéterminée par une balise, notamment optique, - des moyens de détection, démodulation et décodage d'un signal optique reçu dans le cône d'incertitude, 15 - des moyens de détermination de la position d'un terminal sol relativement au relais, à une première valeur d'erreur angulaire près, à partir d'un signal d'identification reçu du terminal sol, - des moyens d'orientation de la direction de pointage des moyens d'émission et de réception de signaux optiques, 20 - des moyens de commande desdits moyens d'orientation, - des moyens d'émission, modulation et codage d'un faisceau optique étroit, de précision de l'ordre de un à quelques dizaines de microradians, selon la direction de pointage. 25 L'invention vise sous encore un autre aspect un procédé de pointage, acquisition et suivi d'un relais distant par un terminal sol tel qu'exposé, ledit procédé comportant des phases de : - détection par le terminal sol de sa position et son orientation relativement à un repère terrestre, 30 - détermination de la position du relais distant relativement au terminal sol, à une première valeur d'erreur angulaire près, définissant un cône d'incertitude (UC) du terminal sol, - orientation de la direction de pointage de l'émetteur optique en azimut et élévation relativement au repère terrestre dans la direction du relais distant précédemment déterminée, - détection d'un signal optique en provenance du relais distant, reçu dans le cône d'incertitude du terminal sol, - orientation de la direction de pointage de l'émetteur optique en élévation et azimut relativement au repère terrestre dans la direction du signal reçu, - émission d'un signal optique en direction du relais distant, avec une 10 précision de l'ordre de un à quelques dizaines de microradians, pour confirmer l'établissement de la liaison , - codage et modulation du signal émis pour transmettre des données sur la voie montante, - démodulation et décodage du signal reçu pour recevoir des données sur la 15 voie descendante. Il est à noter que la phase de communication ne débute qu'après l'établissement de la liaison bidirectionnelle, une fois que le bilan de liaison le permet. Auparavant les signaux ne sont pas modulés, ou bien modulés avec une 20 séquence prédéfinie, si cela est nécessaire au bon fonctionnement des chaînes d'émission et de réception ou bien pour l'authentification du partenaire. L'invention vise de même un procédé de pointage, acquisition et suivi d'un terminal sol par un relais distant pour système de communication tel qu'exposé, 25 ledit procédé comportant des étapes de : - balayage par un signal de balise optique présentant un faisceau divergent, d'une zone prédéterminée de la surface terrestre, correspondant au cône d'incertitude autour de la direction attendue d'un terminal sol, - détection d'un signal optique en provenance d'un terminal sol, reçu dans le 30 cône d'incertitude du relais, - arrêt du balayage de la balise et poursuite du signal optique reçu du terminal sol, - émission d'un faisceau optique étroit, de précision de l'ordre de un à quelques dizaines de microradians, selon la direction de pointage définie par la poursuite du signal balise, - après convergence du pointage, extinction de la balise - codage et modulation du signal émis pour transmettre des données sur la voie descendante, - démodulation et décodage du signal reçu pour recevoir des données sur la 10 voie montante. L'invention vise enfin un satellite comportant des moyens de mettre en oeuvre un procédé de pointage, acquisition et suivi de terminal sol tel qu'exposé. 15 Brève description des figures Les buts et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description et des dessins d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, et pour lequel les dessins représentent : figure 1 : une vue schématique d'un système de télécommunications 20 selon un mode de réalisation de l'invention, figure 2 : une illustration des éléments du système de télécommunications, figure 3: des vues en perspective d'un terminal sol conforme à un mode de réalisation de l'invention dans le cas d'un terminal sol adapté à des 25 communications avec un satellite en orbite basse, en position de communication, et en positon fermée, ainsi que des vues schématiques de côté d'un terminal sol conforme au même mode de réalisation de l'invention, en, position de communication et en position fermée, 30 - figure 4 : une vue schématique de face du terminal sol, - figure 5 : une vue en coupe de côté d'un terminal sol, illustrant le chemin optique, dans le cas d'une variante de terminal sol, adaptée ici à des communications avec un satellite géostationnaire, - figure 6 : un schéma fonctionnel des éléments d'un terminal sol, - figure 7 : une illustration des étapes de mise en communication d'un terminal sol et d'un satellite relais. Preferably, the means for determining the position of the remote relay comprise an ephemeris database. The device preferably comprises athermic mounting means 5 of the optical assembly within the ground terminal. In this way, the pointing of the transmitter / receiver is insensitive to temperature variations. According to a preferred embodiment, the optical transceiver uses a laser light source in a wavelength of 0.8 micron band. The invention relates secondly to an optical link communication system between a ground terminal disposed substantially on the earth's surface, said ground terminal having a directional optical transmitter and being of the type set out above, and a remote, mobile relay relative to the ground terminal, whose position relative to the ground terminal at a given instant is known only with a predetermined angular precision. It will be understood that this uncertainty on the relative position of the remote relay relative to the ground terminal does not allow a sufficiently precise pointing to allow optical communications of the laser beam type. Indeed, for these, the optical beam at 40 000 km distance (approximate distance of a geostationary satellite) has a diameter of only a few hundred meters. For a satellite in low orbit traveling (less than 1000 km distance from the ground terminal), the optical beam has a width of about ten meters. Advantageously, the remote relay is a geostationary satellite. This geostationary satellite is also considered to be a mobile object relative to the ground terminal, since it is known that a geostationary satellite describes, relative to a terrestrial fixed point located at the equator, an "8" shaped trajectory. a few hundred kilometers in length, whose two lobes extend perpendicular to the equator. This variation of position is thus very much greater than the width of the optical beam. A very precise determination of the position of the satellite and a satellite tracking by the ground terminal are essential. Alternatively, the remote relay is a moving satellite in low orbit. In yet another embodiment, the remote relay is an aircraft, for example a drone. In a second aspect, the invention provides a relay for a communication system as described, said relay comprising: means for transmitting and receiving optical signals in a determined pointing direction; scanning means for scanning signals; a zone predetermined by a beacon, in particular an optical beacon, means for detecting, demodulating and decoding an optical signal received in the cone of uncertainty, means for determining the position of a ground terminal relative to the relay, at a first angular error value, from an identification signal received from the ground terminal; means for orienting the pointing direction of the optical signal transmission and reception means; means for controlling said orientation means, means for transmitting, modulating and coding a narrow optical beam, with a precision of the order of one to several tens of microradians, according to the pointing direction. The invention aims, in yet another aspect, at a method of pointing, acquisition and monitoring of a remote relay by a ground terminal as described, said method comprising phases of: detection by the ground terminal of its position and its orientation relative to a terrestrial reference, 30 - determination of the position of the remote relay relative to the ground terminal, to a first value of angular error, defining an uncertainty cone (UC) of the ground terminal, - orientation of the direction of pointing of the optical transmitter in azimuth and elevation relative to the terrestrial reference in the direction of the previously determined remote relay, - detection of an optical signal coming from the remote relay, received in the cone of uncertainty of the ground terminal, - orientation of the pointing direction of the optical transmitter in elevation and azimuth relative to the terrestrial reference in the direction of the received signal, - transmitting an optical signal in the direction of the remote relay, with a precision of the order of one to several tens of microradians, to confirm the establishment of the link, - coding and modulation of the transmitted signal to transmit data on the uplink, - demodulation and decoding of the received signal to receive data on the downlink. It should be noted that the communication phase only begins after establishing the bidirectional link, once the link budget allows. Previously the signals are not modulated, or modulated with a predefined sequence, if this is necessary for the proper operation of the transmission and reception chains or for the authentication of the partner. The invention likewise aims at a method of pointing, acquisition and monitoring of a ground terminal by a remote relay for a communication system as described, said method comprising steps of: scanning by an optical beacon signal having a divergent beam, of a predetermined area of the earth's surface, corresponding to the cone of uncertainty around the expected direction of a ground terminal, - detection of an optical signal from a ground terminal, received in the cone of uncertainty of the relay, - stop of the scanning of the beacon and continuation of the optical signal received from the ground terminal, - emission of a narrow optical beam, of precision of the order of one to several tens of microradians, according to the direction of pointing defined by the continuation of the beacon signal, - after convergence of the pointing, extinction of the beacon - coding and modulation of the transmitted signal to transmit data on the downlink, - demodulation and decoding of the signal received to receive data on the uplink. Finally, the invention relates to a satellite comprising means for implementing a method of pointing, acquisition and monitoring of the ground terminal as described. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES The aims and advantages of the invention will be better understood on reading the description and the drawings of a particular embodiment, given by way of non-limiting example, and for which the drawings represent: FIG. 1: a schematic view of a telecommunications system 20 according to one embodiment of the invention, FIG. 2: an illustration of the elements of the telecommunications system, FIG. 3: perspective views of a ground terminal conforming to a mode embodiment of the invention in the case of a ground terminal adapted for communications with a satellite in low orbit, in the communication position, and in the closed position, as well as schematic side views of a ground terminal conforming to FIG. same embodiment of the invention, in the communication position and in the closed position, - FIG. 4: a schematic front view of the ground terminal, FIG. 5: a side sectional view of a terminal. ground, illustrating the optical path, in the case of an alternative ground terminal, adapted here to communications with a geostationary satellite, - Figure 6: a block diagram of the elements of a ground terminal, - Figure 7: an illustration of the steps of communicating a ground terminal and a relay satellite.
Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention Dans un premier mode de réalisation illustré par la figure 1, un système de communications optiques selon l'invention comprend, d'une part, au moins un terminal sol 10 et, d'autre part, au moins un relais distant. Le relais distant est ici un satellite 11, par exemple un satellite géostationnaire (GEO) doté de capacités d'émission / réception de signaux optiques. Dans la pratique, le système compte de nombreux terminaux sol 10, éventuellement mobiles, et dont la position n'est pas a priori connue du satellite 11. DETAILED DESCRIPTION OF ONE EMBODIMENT OF THE INVENTION In a first embodiment illustrated in FIG. 1, an optical communications system according to the invention comprises, on the one hand, at least one ground terminal 10 and, on the other hand, at least one remote relay. The remote relay is here a satellite 11, for example a geostationary satellite (GEO) equipped with transmission / reception of optical signals. In practice, the system has many ground terminals 10, possibly mobile, and whose position is not a priori known to the satellite 11.
La figure 1 illustre le cas de quelques terminaux sol 10 répartis dans une première zone géographique d'intérêt 12, et d'autres terminaux répartis dans une seconde zone géographique d'intérêt 13. Tel qu'illustré sur cette figure, le satellite peut réémettre les données recueillies vers une troisième zone géographique 14, par exemple par liaison optique. 11 est clair que tous les terminaux sol 10 répartis dans une même zone géographique d'intérêt ne sont pas nécessairement simultanément en communication avec le satellite 11. La figure 2 illustre de même un premier terminal sol 10 émettant des données vers un satellite 11, et un second terminal sol 10', abrité sous une 25 protection déployable 20', le second terminal sol 10' n'étant pas en communication avec le satellite 11. Dans l'exemple illustré sur cette figure, le premier terminal sol 10 est relié à un capteur externe 21, par exemple de type météorologique. Le premier terminal sol 10 est également doté d'une protection déployable 20, ici repliée. 30 Les figures 3 et 4 montrent un terminal sol dans un exemple nullement limitatif de mode de réalisation de l'invention, adapté ici au cas où le satellite 11 est de type satellite en orbite basse (LEO), mais aussi utilisable pour communiquer avec un relais sur un aéronef ou sur un satellite géostationnaire. Dans ce cas, le satellite 11 reste en vue du terminal sol 10 au maximum quelques minutes seulement, avec une durée de communication typique inférieure à 150 secondes. Son défilement rapide au dessus de l'horizon oblige le terminal sol à disposer de moyens d'acquisition rapide de la position du satellite, puis de moyens de suivi du déplacement du satellite, avec une précision de pointage compatible avec l'établissement de communications optiques à basse puissance, c'est à dire de l'ordre de un à quelques dizaines de microradians. Comme on le voit sur ces figures 3 à 4, un terminal sol 10 comporte, d'une part, une partie fixe 30 hébergeant un boîtier électronique, la partie fixe 30 pouvant être disposée sous le niveau du sol, et, d'autre part, une partie mobile 31, supportant notamment un ensemble optique 32 (ici schématisé comme un télescope). La partie mobile 31 est orientable autour d'un axe vertical Z grâce à un mécanisme d'orientation en azimut 34. Cet axe vertical Z est préférentiellement mais non nécessairement confondu avec la verticale locale du lieu d'installation du terminal sol 10. En effet, le terminal sol 10 est installé manuellement par l'utilisateur et est donc par exemple soumis aux aléas de planéité du sol. On peut aussi avoir intérêt à écarter du zénith la direction singulière pour faciliter le suivi du satellite. FIG. 1 illustrates the case of a few ground terminals 10 distributed in a first geographic area of interest 12, and other terminals distributed in a second geographical area of interest 13. As illustrated in this figure, the satellite can reissue data collected to a third geographic area 14, for example by optical link. It is clear that all the ground terminals 10 distributed in the same geographical area of interest are not necessarily simultaneously in communication with the satellite 11. FIG. 2 similarly illustrates a first ground terminal 10 transmitting data to a satellite 11, and a second ground terminal 10 ', sheltered under a deployable protection 20', the second ground terminal 10 'not being in communication with the satellite 11. In the example illustrated in this figure, the first ground terminal 10 is connected to an external sensor 21, for example of the meteorological type. The first ground terminal 10 is also provided with a deployable protection 20, here folded. FIGS. 3 and 4 show a ground terminal in a non-limiting example of an embodiment of the invention, adapted here in the case where the satellite 11 is of LEO satellite type, but also usable for communicating with a satellite. relay on an aircraft or on a geostationary satellite. In this case, the satellite 11 remains in view of the ground terminal 10 at most only a few minutes, with a typical communication time of less than 150 seconds. Its rapid scrolling over the horizon forces the ground terminal to have means for rapidly acquiring the position of the satellite, and then satellite tracking means with a pointing accuracy compatible with the establishment of optical communications. at low power, that is to say of the order of one to several tens of microradians. As can be seen in these FIGS. 3 to 4, a ground terminal 10 comprises, on the one hand, a fixed part 30 housing an electronic box, the fixed part 30 being able to be disposed under the ground level, and, on the other hand , a mobile part 31, in particular supporting an optical assembly 32 (here schematized as a telescope). The movable portion 31 is orientable about a vertical axis Z by means of an azimuth orientation mechanism 34. This vertical axis Z is preferably but not necessarily coincident with the local vertical of the installation site of the ground terminal 10. Indeed , the ground terminal 10 is manually installed by the user and is for example subject to the vagaries of flatness of the ground. It may also be advantageous to remove from the zenith the singular direction to facilitate the tracking of the satellite.
L'ensemble optique 32 est orientable autour d'un axe transversal Y grâce à un mécanisme d'orientation en élévation 35. Ces mécanismes d'orientation 34, 35, de type moteur électrique doté d'un détecteur angulaire très précis, sont de type connu en soi. Ils ne sont donc pas décrits plus avant ici. De la sorte, la ligne de pointage Z1 de l'ensemble optique 32 est orientable librement en azimut et élévation. Dans le mode de réalisation décrit ici à titre d'exemple, la partie fixe 30 du terminal sol 10 est de forme cylindrique, avec un diamètre de dix à quinze centimètres pour une hauteur de quelques centimètres à quelques décimètres. Le volume total du terminal sol 10 est alors de quelques litres, pour une masse de quelques kilogrammes, par exemple entre un et dix kilogrammes, adaptée à un terminal sol facilement transportable par un utilisateur lors de ses déplacements. La partie mobile 31 comporte une enveloppe 33, comprenant une partie cylindrique surmontée d'une partie en forme de calotte sphérique, selon la forme classique d'un dôme de télescope. Dans le présent exemple, cette calotte sphérique présente un diamètre de dix à quinze centimètres. Cette enveloppe 33 fournit une protection aux éléments fonctionnels du terminal sol 10, particulièrement aux éléments optiques 32, contre les conditions environnementales (poussière, humidité, etc.). Cette enveloppe 33 est réalisée dans un matériau transparent dans la bande optique utilisée pour les communications avec le satellite 11. Dans une variante de réalisation, l'enveloppe 33 est de forme sensiblement sphérique et comporte un ensemble de hublots 36 transparents dans la bande optique utilisée pour les communications avec le satellite 11. Dans ce mode de réalisation, l'enveloppe 33 est mobile en rotation autour de l'axe d'élévation Y, les hublots 36 pouvant alors venir se placer derrière un écran de protection 37 adapté à éviter des rayures sur ces hublots 36 lorsque le terminal sol 10 n'est pas en communication. L'ensemble optique 32 conçu pour être athermique, c'est-à-dire avec une qualité optique et un alignement relatif des voies émission et réception très peu sensibles aux variations thermiques, qui peuvent être très importantes (jusqu'à 100°C) en fonction de l'ensoleillement et de la température externe. Dans l'exemple montré, non limitatif, les voies émission et réception (communication & pointage) sont séparées pour simplifier la séparation des faisceaux et permettre une meilleure compacité. L'athermalisation (c'est-à-dire le fait de rendre athermique le dispositif) est obtenue par le choix d'une combinaison optique adaptée (par exemple des miroirs plutôt que des lentilles réfractives, avec des focales égales pour les trois voies), et l'utilisation de matériaux présentant à la fois un faible coefficient d'expansion thermique (CET) et une bonne conductivité thermique (CT) pour assurer une température uniforme. Dans le présent exemple de réalisation, le carbure de Silicium (SiC) est utilisé pour réaliser l'ensemble optique, miroirs et structure porteuse, assurant une 30 dilatation faible et homogène grâce à son faible CET (de l'ordre de 2 pm/m/K) et sa forte conductivité (CT de l'ordre de 180 W/m/K). Cette bonne robustesse aux variations thermiques permet de ne pas contrôler la température du terminal, ce qui réduit fortement la puissance électrique nécessaire à son fonctionnement (<10 W en communication et <10 mW en veille). Le terminal sol 10 comporte enfin un générateur photovoltaïque 38, d'une surface de quelques centaines de cm2 environ, adapté à fournir une puissance électrique de quelques watts, suffisante pour assurer l'autonomie énergétique du terminal. La figure 5 illustre une variante de réalisation, adaptée au cas d'un satellite 11 de type géostationnaire (GEO). Dans ce cas, le satellite 11 se déplace très peu par rapport au terminal sol 10 durant une communication. La durée de communication n'est pas limitée par la visibilité géométrique, elle peut être choisie 10 en fonction du volume de données à transmettre, de l'énergie disponible et de la météo. Le terminal sol 10 n'a alors pas besoin d'une capacité de pointage grand angle motorisée adaptée à un suivi rapide d'un satellite défilant d'un horizon à l'autre. Le terminal sol 10 comporte un mécanisme manuel d'orientation en azimut 15 34' et un mécanisme manuel d'orientation en élévation 35' réglables par un utilisateur, dans la mesure où celui-ci connaît la longitude et la latitude du lieu où il dispose le terminal sol et la longitude du relais géostationnaire. Le terminal sol 10 comporte ici un ensemble optique 32 sous forme d'un télescope d'un diamètre d'environ 40 à 60 mm, dotée d'un petit miroir orientable 20 51, disposé au plan focal 52 du télescope, permettant un réglage fin du pointage du faisceau optique et la poursuite du signal reçu du relais distant. Cette simplification de l'ensemble opto-mécanique permet d'intégrer dans un même volume que pour la réalisation précédente une optique de diamètre plus important, Le débit de données transmises, fortement contraint par la distance importante du 25 relais (de l'ordre de 40000 km contre environ 1000 km pour un satellite en orbite basse), peut ainsi être augmenté. Fonctionnellement (aussi bien pour un système comprenant un satellite LEO que GEO, la différence tenant au mécanisme de pointage, grands angles pour le LEO et petit miroir mobile proche du plan focal pour le GEO) et comme on le voit 30 sur la figure 6, le terminal sol 10 comporte dans sa partie fixe 30, d'une part, une batterie 61 alimentée par le générateur photovoltaïque 38, et, d'autre part, une interface 62 de réception des données issues du ou des capteurs externes 21. The optical assembly 32 is orientable about a transverse axis Y by means of an elevating orientation mechanism 35. These orientation mechanisms 34, 35, of the electric motor type provided with a very precise angular detector, are of the type known in itself. They are therefore not described further here. In this way, the pointing line Z1 of the optical assembly 32 is freely steerable in azimuth and elevation. In the embodiment described here by way of example, the fixed part 30 of the ground terminal 10 is of cylindrical shape, with a diameter of ten to fifteen centimeters for a height of a few centimeters to a few decimetres. The total volume of the ground terminal 10 is then a few liters, for a mass of a few kilograms, for example between one and ten kilograms, adapted to a ground terminal easily transportable by a user during his travels. The movable portion 31 comprises an envelope 33, comprising a cylindrical portion surmounted by a spherical cap-shaped portion, according to the conventional shape of a telescope dome. In the present example, this spherical cap has a diameter of ten to fifteen centimeters. This envelope 33 provides protection for the functional elements of the ground terminal 10, particularly the optical elements 32, against environmental conditions (dust, humidity, etc.). This envelope 33 is made of a transparent material in the optical band used for communications with the satellite 11. In an alternative embodiment, the envelope 33 is substantially spherical in shape and comprises a set of transparent windows 36 in the optical band used. for the communications with the satellite 11. In this embodiment, the envelope 33 is rotatable about the elevation axis Y, the windows 36 can then be placed behind a protective screen 37 adapted to avoid scratches on these portholes 36 when the ground terminal 10 is not in communication. The optical assembly 32 designed to be athermic, that is to say with an optical quality and a relative alignment of the emission and reception paths very insensitive to thermal variations, which can be very important (up to 100 ° C) depending on the sunlight and the external temperature. In the example shown, non-limiting, the transmit and receive channels (communication & pointing) are separated to simplify the separation of the beams and allow a better compactness. Athermalization (ie rendering the device athermic) is obtained by choosing an appropriate optical combination (for example mirrors rather than refractive lenses, with equal focal lengths for the three channels) and the use of materials having both a low coefficient of thermal expansion (TEC) and good thermal conductivity (CT) to ensure a uniform temperature. In the present embodiment, silicon carbide (SiC) is used to make the optical assembly, mirrors and carrier structure, ensuring a low and homogeneous expansion due to its low CET (of the order of 2 pm / m / K) and its high conductivity (CT of the order of 180 W / m / K). This good resistance to thermal variations makes it possible not to control the temperature of the terminal, which greatly reduces the electrical power necessary for its operation (<10 W in communication and <10 mW in standby). Finally, the ground terminal 10 includes a photovoltaic generator 38, with a surface area of a few hundred cm 2 approximately, adapted to provide an electrical power of a few watts, sufficient to ensure the energy autonomy of the terminal. FIG. 5 illustrates an alternative embodiment adapted to the case of a geostationary-type satellite 11 (GEO). In this case, the satellite 11 moves very little relative to the ground terminal 10 during a call. The communication time is not limited by the geometric visibility, it can be chosen according to the volume of data to be transmitted, the available energy and the weather. The ground terminal 10 then does not need a motorized wide angle pointing capability adapted to a rapid tracking of a satellite moving from one horizon to another. The ground terminal 10 comprises a manual azimuth steering mechanism 34 'and a user adjustable manual elevation mechanism 35', to the extent that the user knows the longitude and latitude of the place where he has his location. the ground terminal and the geostationary relay longitude. The ground terminal 10 here comprises an optical assembly 32 in the form of a telescope with a diameter of approximately 40 to 60 mm, provided with a small orientable mirror 51 arranged at the focal plane 52 of the telescope, allowing a fine adjustment pointing the optical beam and tracking the signal received from the remote relay. This simplification of the opto-mechanical assembly makes it possible to integrate in the same volume as for the previous embodiment a larger diameter optics, the data rate transmitted, strongly constrained by the significant distance of the relay (of the order of 40000 km against about 1000 km for a satellite in low orbit), can be increased. Functionally (as well for a system comprising a LEO satellite as GEO, the difference in the pointing mechanism, large angles for the LEO and small moving mirror near the focal plane for the GEO) and as seen in Figure 6, the ground terminal 10 comprises in its fixed part 30, on the one hand, a battery 61 powered by the photovoltaic generator 38, and, on the other hand, an interface 62 for receiving the data coming from the external sensor or sensors 21.
La batterie est ici de type Lithium-Ion, et d'une capacité de 100 Ah, compatible avec une autonomie de plusieurs semaines même en cas d'incapacité à utiliser le générateur photovoltaïque 38 pendant une période prolongée. La partie mobile comporte en premier lieu une unité de référence inertielle 63 miniaturisée, donnant une référence d'orientation 3-axes par mesure des directions de la gravité et du champ magnétique terrestre), ainsi qu'un récepteur de signaux de navigation par satellite (GPS ou autres), non illustré sur la figure. Ce type de senseur est connu par ailleurs et n'est pas décrit plus en détail. Cette unité de référence inertielle 63 et ce récepteur GPS fournissent des données à une électronique de contrôle 64 du terminal sol 10, laquelle reçoit également des informations d'un mécanisme de pointage 65, grand angle pour la première réalisation, et miroir mobile pour la variante (comprenant alors aussi les moyens manuels d'orientation en azimut et élévation 34', 35'). La séparation des voies d'acquisition/poursuite ("PAT'), d'émission et de 15 réception peut être réalisée comme à la Figure 6 avec des télescopes dédiés, ou bien lorsque le diamètre est plus important, avec un télescope commun et des moyens optiques de séparation spectrale et/ou par polarisation. C'est la solution préférée pour la variante de la Figure 5. L'électronique de contrôle 64 du terminal sol acquiert le mesures du senseur 20 d'acquisition et de poursuite 66 (Noté "ATS" sur la figure 6), et commande le mécanisme de pointage grand angle 65 pour orienter les télescopes PAT, émission & réception, ou le télescope commun aux trois voies. Par ailleurs, la partie mobile 31 du terminal sol 10 comporte une électronique de communication 68 en charge de l'émission et de la réception des signaux laser 25 (modulation/démodulation et codage/décodage) émis par une source de faisceau optique. Cette électronique de communication 68 reçoit des données d'entrée de la part d'une mémoire de données 70, alimentée par l'interface 62 de réception de données externes. L'électronique de communication 68 est reliée par des fibres optiques et des 30 coupleurs dioptriques à un télescope d'émission 72 et deux télescopes de réception, pour les voies communication 73 et acquisition/poursuite 67. Ces trois télescopes 72, 73, 67 sont éventuellement confondus, un système optique supplémentaire se chargeant alors de séparer les faisceaux. Dans le présent exemple de réalisation, nullement limitatif, la source de faisceau optique 69 est une source laser de longueur d'onde 0,8 pm. Cette longueur d'onde est choisie car elle offre une excellent efficacité de conversion électrique - optique. A titre d'information non limitative, un terminal sol 10, tel que décrit, présente un dimensionnement suivant : masse de l'ordre de 2 à 3 kg dans un volume de moins de 3 dm3. A titre de comparaison, ceci correspond aux valeurs typiques d'un sac d'appareil photo avec accessoires. The battery is here of Lithium-Ion type, and a capacity of 100 Ah, compatible with an autonomy of several weeks even in case of inability to use the photovoltaic generator 38 for an extended period. The moving part comprises firstly a miniaturized inertial reference unit 63, giving a reference of 3-axis orientation by measuring the directions of gravity and the earth's magnetic field), as well as a satellite navigation signal receiver ( GPS or other), not shown in the figure. This type of sensor is known elsewhere and is not described in more detail. This inertial reference unit 63 and this GPS receiver provide data to a control electronics 64 of the ground terminal 10, which also receives information from a pointing mechanism 65, wide angle for the first embodiment, and mobile mirror for the variant (Also including the manual azimuth and elevation orientation means 34 ', 35'). The separation of acquisition / tracking (PAT), transmit and receive channels can be performed as in Figure 6 with dedicated telescopes, or when the diameter is larger, with a common telescope and Optical means for spectral separation and / or polarization This is the preferred solution for the variant of Figure 5. The control electronics 64 of the ground terminal acquires the measurements of the acquisition and tracking sensor 66 (Noted " ATS "in Fig. 6), and controls the wide-angle pointing mechanism 65 for directing the PAT, transmit & receive telescopes, or the common telescope to the three channels, and the mobile portion 31 of the ground terminal 10 includes communication 68 for transmitting and receiving laser signals 25 (modulation / demodulation and coding / decoding) transmitted by an optical beam source.This communication electronics 68 receives input data from e part of a data memory 70, powered by the external data reception interface 62. The communication electronics 68 are connected by optical fibers and dioptric couplers to a transmission telescope 72 and two reception telescopes for the communication channels 73 and acquisition / tracking 67. These three telescopes 72, 73, 67 are possibly confused, an additional optical system then taking care of separating the beams. In the present exemplary embodiment, in no way limiting, the optical beam source 69 is a laser source of wavelength 0.8 μm. This wavelength is chosen because it offers excellent electrical-optical conversion efficiency. By way of nonlimiting information, a ground terminal 10, as described, has a dimensioning as follows: mass of the order of 2 to 3 kg in a volume of less than 3 dm3. For comparison, this corresponds to the typical values of a camera bag with accessories.
Mode de fonctionnement Dans une première étape, le terminal sol 10 détermine sa position à la surface de la terre et son orientation, en utilisant notamment son unité de référence inertielle 63 et son récepteur GPS. Mode of operation In a first step, the ground terminal 10 determines its position on the surface of the earth and its orientation, using in particular its inertial reference unit 63 and its GPS receiver.
Dans une seconde étape, sur demande de l'utilisateur, ou de façon automatique, par exemple à intervalles réguliers, ou lorsque que la météo est favorable ou encore que la mémoire de données contient un volume de données supérieur à une valeur prédéterminée, le terminal sol établit une communication avec un satellite faisant partie du système. In a second step, at the request of the user, or automatically, for example at regular intervals, or when the weather is favorable or the data memory contains a data volume greater than a predetermined value, the terminal ground establishes a communication with a satellite forming part of the system.
Dans le cas d'un système utilisant un ou des satellites en orbite basse (LEO), le protocole d'établissement d'une communication, géré, du côté du terminal sol 10, par l'unité de contrôle du terminal 64, comprend les étapes suivantes (voir figure 7) : - première étape - le terminal sol 10 recherche dans une table 25 d'éphémérides stockée dans une mémoire quel satellite en orbite basse va passer le plus prochainement en vue de son point d'installation, avec une durée de survol suffisante pour l'émission des données à transmettre, - seconde étape - une fois ce satellite LEO déterminé, le terminal sol 10 oriente de façon préliminaire la ligne de pointage Z1 de son ensemble optique 32 30 en direction du point théorique de présence du satellite 11. Ce pointage préliminaire présente cependant un cône d'incertitude (typiquement d'un angle de l'ordre de 0.5 degré ou +/-10 mrad) principalement lié aux erreurs de mesure de l'orientation du terminal sol 10. Selon cette ligne de pointage Z1, le terminal sol 10 est adapté à recevoir des signaux optiques émis dans le cône d'incertitude autour de la ligne de pointage Z1 elle-même. In the case of a system using one or more LEO satellites, the communication protocol, managed on the ground terminal side 10 by the control unit of the terminal 64, includes the Next steps (see FIG. 7): - first step - the ground terminal 10 searches in a table of ephemeris stored in a memory which satellite in low orbit will pass as soon as possible in view of its installation point, with a duration sufficient overflight for the transmission of the data to be transmitted, - second step - once this LEO satellite has been determined, the ground terminal 10 preliminary orients the pointing line Z1 of its optical assembly 32 towards the theoretical point of presence of the This preliminary score, however, has an uncertainty cone (typically at an angle of the order of 0.5 degrees or +/- 10 mrad) mainly related to errors in the measurement of the orientation of the ground terminal 10. According to FIG. In this aiming line Z1, the ground terminal 10 is adapted to receive optical signals emitted in the cone of uncertainty around the pointing line Z1 itself.
Or, comme on l'a dit, l'établissement d'une communication optique par faisceau laser d'une puissance compatible avec la taille d'un terminal sol autonome et transportable, requiert une précision de l'ordre du un à quelques dizaines de microradians. De ce fait, un pointage plus fin est réalisé par le présent procédé. - troisième étape - lors de son survol d'une zone mémorisée dans une mémoire dudit satellite comme comprenant éventuellement des utilisateurs (le satellite ne pouvant éventuellement pas balayer systématiquement toute zone survolée), le satellite 11 balaie avec une balise la zone de survol désignée. On définit ici une balise comme un faisceau optique large, i.e. avec une divergence de plusieurs milliradians permettant un balayage rapide du cône d'incertitude. Une telle balise et les moyens de l'établir sont connus en soi. La zone à surveiller par le satellite 11 présente typiquement un diamètre de 300 km dans le cas d'un satellite GEO (pour un satellite LEO le diamètre est de quelques dizaines de km). - quatrième étape - lorsque la balise illumine le terminal sol 10, orienté selon la direction de pointage Z1, celui-ci détecte le signal de la balise. - cinquième étape - le terminal sol 10 en déduit la direction réelle du satellite 11 au sein du cône d'incertitude dudit terminal sol. - sixième étape - le terminal sol 10 émet son signal de communication optique (faisceau étroit, sans modulation utile) dans la destination du satellite 11. - septième étape - le satellite 11 reçoit le signal émis par le terminal sol 10 et stoppe le balayage de la balise pour assurer un éclairement permanent du terminal sol. C'est la phase critique du processus d'acquisition, dite de verrouillage de la liaison, puisque qu'elle doit être terminée avant que la balise ait cessé d"illuminer le terminal sol (durée < 1 sec). - huitième étape - Le satellite 11 en déduit la position du terminal sol et donc la direction précise de pointage à adopter. - neuvième étape - Après une phase de convergence, le satellite 11 éteint la balise et émet un signal de communication étroit à destination du terminal sol 10. - dixième étape - le terminal sol 10 affine son pointage de manière à centrer sa ligne de pointage Z1 vers la position réelle du satellite 11. L'erreur de pointage est alors inférieure à la largeur à mi hauteur du faisceau (1 à quelques dizaines de microradians), ce qui assure un bilan de liaison compatible de la transmission de données - onzième étape - le terminal sol démarre la transmission des données tout en poursuivant le satellite 11, c'est-à-dire modifie de façon continue son orientation selon le signal optique de poursuite émis par le satellite 11. Les communications optiques peuvent alors être réalisées aussi bien du terminal sol 10 vers le satellite 11 que dans le sens "descendant", du satellite 11 vers le terminal sol 10. L'ensemble de la séquence d'initialisation de la communication dure, selon ce présent procédé, une dizaine de secondes. However, as we have said, the establishment of a laser beam optical communication of a power compatible with the size of an autonomous and transportable ground terminal, requires a precision of the order of one to several tens of microradians. As a result, finer pointing is achieved by the present method. - Third step - during its overflight of an area stored in a memory of said satellite as possibly including users (the satellite may not be able to systematically scan any area overflown), the satellite 11 scans with a beacon designated flying area. A beacon is defined here as a broad optical beam, i.e. with a divergence of several milliradians allowing a rapid scan of the cone of uncertainty. Such a beacon and the means of establishing it are known per se. The area to be monitored by the satellite 11 typically has a diameter of 300 km in the case of a GEO satellite (for a LEO satellite the diameter is a few tens of km). - Fourth step - when the beacon illuminates the ground terminal 10, oriented in the pointing direction Z1, it detects the signal of the beacon. - Fifth step - the ground terminal 10 deduces the real direction of the satellite 11 within the cone of uncertainty of said ground terminal. - sixth step - the ground terminal 10 transmits its optical communication signal (narrow beam, without useful modulation) in the destination of the satellite 11. - seventh step - the satellite 11 receives the signal transmitted by the ground terminal 10 and stops the scanning of the beacon to ensure permanent illumination of the ground terminal. This is the critical phase of the acquisition process, called the link lock, since it must be completed before the beacon has ceased to illuminate the ground terminal (duration <1 sec). satellite 11 deduces the position of the ground terminal and therefore the precise direction of pointing to adopt - ninth step - After a convergence phase, the satellite 11 turns off the beacon and sends a narrow communication signal to the terminal ground 10. - tenth step - the ground terminal 10 refines its pointing so as to center its score line Z1 towards the real position of the satellite 11. The pointing error is then less than the width at mid-height of the beam (1 to a few tens of microradians ), which ensures a compatible link budget of the data transmission - eleventh step - the ground terminal starts the transmission of data while continuing the satellite 11, that is to say continuously changes its orientation according to the optical tracking signal emitted by the satellite 11. The optical communications can then be carried out both from the ground terminal 10 to the satellite 11 and in the "down" direction, from the satellite 11 to the ground terminal 10. all of the initialization sequence of the hard communication, according to this method, ten seconds.
Dans le cas où plusieurs terminaux sol 10 sont présents et cherchent à établir une communication avec un satellite GEO 11 dans une même zone surveillée, le satellite utilise un procédé d'Accès Multiple à Répartition dans le Temps (TDMA). Un tel procédé est connu en soi. Dans une variante de réalisation, c'est le terminal sol 10 qui émet un signal balise optique de balayage d'une zone d'incertitude dans laquelle doit se trouver un satellite 11 du système. Dans cette variante, les rôles du terminal sol et du satellite relais sont inversés pour les troisième à onzième étapes. Il est clair que cette variante suppose une puissance optique nettement accrue au niveau du terminal sol, la balise optique nécessitant typiquement une puissance d'une vingtaine de watts optiques, ce qui se traduit en environ 60 watts électriques. Cette puissance requise est à comparer avec la puissance de la source laser de communication, typiquement de l'ordre de 0.15 watts. Dans cette variante, chaque terminal sol 10 se voit attribuer préalablement des créneaux de communication, mémorisés dans chaque terminal sol (procédé TDMA également). Par contre, dans cette variante, un terminal sol peut demander un accès prioritaire en émettant un signal avec sa balise en dehors de son créneau "normal" de communication. Dans ce cas, le satellite établit une communication avec ce terminal sol en priorité, avant de reprendre sa séquence normale de communications. Dans une autre variante de ce procédé d'établissement d'une 5 communication, cette variante étant adaptée au cas d'un système utilisant un ou des satellites en orbite géostationnaire (GEO), le protocole d'établissement d'une communication, comprend les sous-étapes suivantes : - variante de première étape - le terminal sol 10 recherche dans une mémoire quel satellite en orbite géostationnaire est le plus en vue de son point 10 d'installation, - variante de seconde étape - une fois ce satellite déterminé, le terminal sol 10 oriente de façon préliminaire la ligne de pointage Z1 de son ensemble optique 32 en direction du point théorique de présence du satellite géostationnaire 11. Cette orientation préliminaire peut également être réalisée à la main par un 15 utilisateur du terminal sol. Les autres étapes sont inchangées. Dans une variante de réalisation, les éphémérides du satellite sont recalées à chaque liaison entre le satellite et le terminal sol 10. Elles sont alors transmises 20 par le satellite 11 au terminal sol 10 sur la voie descendante. Dans une autre variante de réalisation, le terminal de communication comporte une interface de communication avec un matériel informatique. Cette interface peut être notamment, mais non limitativement, de type USB, GSM, WiFi, WiMax, liaison série etc. De la sorte, il est possible à un utilisateur installé dans 25 une zone non couverte par un réseau de communications, de transférer des données au terminal en vue de leur acheminement vers le relais distant, et, partant, vers tout réseau relié audit relais distant. In the case where several ground terminals 10 are present and seek to establish a communication with a GEO satellite 11 in the same monitored area, the satellite uses a Time Division Multiple Access (TDMA) method. Such a method is known per se. In an alternative embodiment, it is the ground terminal 10 which emits a scanning optical beacon signal of an uncertainty zone in which a satellite 11 of the system must be located. In this variant, the roles of the ground terminal and the relay satellite are reversed for the third to eleventh steps. It is clear that this variant assumes significantly increased optical power at the ground terminal, the optical beacon typically requiring a power of about twenty optical watts, which translates into about 60 electric watts. This power required is to be compared with the power of the communication laser source, typically of the order of 0.15 watts. In this variant, each ground terminal 10 is allocated beforehand communication slots, stored in each terminal ground (TDMA process also). On the other hand, in this variant, a ground terminal may request priority access by transmitting a signal with its beacon outside its "normal" communication slot. In this case, the satellite establishes a communication with this ground terminal in priority, before resuming its normal sequence of communications. In another variant of this method of establishing a communication, this variant being adapted to the case of a system using one or more satellites in geostationary orbit (GEO), the protocol for establishing a communication, comprises the following substeps: - first step variant - the ground terminal 10 searches in a memory which satellite in geostationary orbit is most visible from its point of installation, - second stage variant - once this satellite determined, the The ground terminal 10 preliminarily directs the pointing line Z1 of its optical assembly 32 towards the theoretical point of presence of the geostationary satellite 11. This preliminary orientation can also be done by hand by a user of the ground terminal. The other steps are unchanged. In an alternative embodiment, the ephemerides of the satellite are recalibrated at each link between the satellite and the ground terminal 10. They are then transmitted by the satellite 11 to the ground terminal 10 on the downlink. In another variant embodiment, the communication terminal includes a communication interface with a computer hardware. This interface can be including but not limited to USB, GSM, WiFi, WiMax, serial link etc. In this way, it is possible for a user installed in an area not covered by a communications network, to transfer data to the terminal for routing to the remote relay, and hence to any network connected to said remote relay. .
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