FR3054324A1 - Systeme de guidage pour guider un aeronef le long d'au moins une portion de route aerienne - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de guidage pour guider un aéronef (10) le long d'au moins une portion de route aérienne. Selon l'invention, ce système comprend au moins une ligne (12) de guidage aérienne et/ou au moins un faisceau lumineux définissant ladite au moins une portion de route aérienne et un moyen de suivi de ladite au moins une ligne (12) de guidage et/ou dudit au moins un faisceau lumineux porté par ledit aéronef (10), ledit moyen de suivi étant destiné à maintenir ledit aéronef (10) aligné, ou sensiblement aligné, sur ladite au moins une portion de route aérienne ainsi définie.
Description
Titulaire(s) : UNIVERSITE DE BORDEAUX Etablissement public,INSTITUT POLYTECHNIQUE DE BORDEAUX Etablissement public, CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - CNRS - Etablissement public.
Demande(s) d’extension
Mandataire(s) : CABINET PLASSERAUD.
(54) SYSTEME DE GUIDAGE POUR GUIDER UN AERONEF LE LONG D'AU MOINS UNE PORTION DE ROUTE AERIENNE.
FR 3 054 324 - A1 (5j) La présente invention concerne un système de guidage pour guider un aéronef (10) le long d'au moins une portion de route aérienne.
Selon l'invention, ce système comprend au moins une ligne (12) de guidage aérienne et/ou au moins un faisceau lumineux définissant ladite au moins une portion de route aérienne et un moyen de suivi de ladite au moins une ligne (12) de guidage et/ou dudit au moins un faisceau lumineux porté par ledit aéronef (10), ledit moyen de suivi étant destiné à maintenir ledit aéronef (10) aligné, ou sensiblement aligné, sur ladite au moins une portion de route aérienne ainsi définie.
Système de guidage pour guider un aéronef le long d’au moins une portion de route aérienne
ARRIERE-PLAN DE L’INVENTION
Domaine de l’invention
La présente invention concerne un système de guidage pour guider un aéronef, notamment un aéronef autonome, le long d’au moins une portion de route aérienne.
Arrière-plan technologique
Les drones connaissent un essor commercial très important en raison des avancées technologiques réalisées ces dernières années, lesquelles rendent ces engins volants toujours plus sophistiqués, légers et d’usage ludique. Ils trouvent désormais des applications non seulement dans les domaines militaires et professionnels mais également auprès du grand public.
On connaît ainsi des drones pilotés à distance au moyen d’un dispositif de télécommande ou d’une tablette mobile sur laquelle est exécuté un logiciel adapté, le pilote au sol recevant les images prises par une caméra embarquée, en temps réel, pour le pilotage du drone.
Les signaux de commande nécessaires au pilotage de ce drone sont typiquement envoyés par liaison radiofréquence (RF).
Toutefois, il convient de s’assurer que le drone reste placé dans la portée de l’antenne de l’émetteur afin de ne pas perdre le contact avec le drone en plein vol. Le rayon d’action d’un tel drone est, par conséquent, limité.
En outre, la présence d’obstacles tels que des bâtiments ou arbres, ou de dénivelés tels que des buttes, peut interrompre le lien radio et, en conséquence, entraîner une coupure de liaison de contrôle du drone.
On connaît également des drones équipés d’un système de pilotage automatique leur permettant, en extérieur, de suivre un trajet prédéfini et de revenir, éventuellement, à leur position GPS initiale.
Or, on constate que les récepteurs de signaux satellites GPS permettant à ces drones de déterminer leur position présentent une fiabilité plus ou moins importante. Le drone peut ainsi se poser à plusieurs mètres de son point de départ ou dériver en vol statique ce qui oblige le pilote à faire preuve d’une attention particulière.
En outre, lorsqu’un tel drone vole dans un environnement fermé, à l’intérieur d’un bâtiment, par exemple pour assurer l’inspection d’une installation industrielle, le pilotage de ce drone s’avère beaucoup plus complexe.
Tout d’abord, la ligne de visée des satellites nécessaire à la réception d’un signal est au moins partiellement masquée de sorte que les signaux GPS sont fortement atténués, voire nuis.
Incapables de déterminer avec précision leurs coordonnées 3D de localisation, les drones ne peuvent maintenir leur position et heurtent rapidement le premier obstacle venu, par exemple une paroi murale.
Bien entendu, l’impossibilité de déterminer la position d’un drone est incompatible avec un vol en autonomie complète.
De plus, des interférences liées à la présence d’appareils électriques dans le bâtiment peuvent perturber la réception ou l’émission des signaux RF nécessaires au pilotage du drone.
Par ailleurs, certains drones sont équipés pour le vol intérieur d’une caméra embarquée, laquelle est orientée vers le bas pour l’acquisition de points de repère au sol. Toutefois, des obstacles présents hors du champ de la caméra peuvent endommager le drone, voire entraîner sa chute lorsqu’une ou plusieurs de ses hélices sont touchées.
Or, la chute d’un drone peut non seulement entraîner des dégâts irréversibles pour ce dernier, mais peut également blesser une ou plusieurs personnes placées au point d’impact au sol. A titre d’exemple, les pales d’un drone à voilure tournante constituent des éléments tranchants à grande vitesse.
Il existe donc un besoin pressant pour un système de guidage d’un drone en intérieur ou en extérieur, dont la conception originale remédie aux inconvénients de l’art antérieur rappelés ci-dessus.
Objet de l’invention
La présente invention concerne un système de guidage d’un aéronef, tel qu’un aéronef autonome, le long d’au moins une portion d’une route aérienne, simple dans sa conception et dans son mode opératoire, économique et fiable, pour faciliter la navigation de cet aéronef.
Un objet également de la présente invention est un tel système permettant au drone de localiser sa position avec la précision de mesure voulue, notamment dans un environnement fermé où la réception de signaux GPS est impossible ou dans un environnement ouvert présentant des obstacles susceptibles d’entraîner une coupure du lien radio.
Un autre objet de la présente invention est un tel système qui permette d’augmenter la sécurité de l’aéronef et éventuellement, des personnes ou objets présents au sol dans la zone de vol de l’aéronef.
Encore un objet de la présente invention est un tel système autorisant la création et l’organisation de routes aériennes pour des aéronefs autonomes de manière particulièrement aisée et rapide.
La présente invention vise aussi un procédé de gestion d’au moins deux aéronefs autonomes, par exemple d’une flotte de drones, permettant de prévenir de manière simple et efficace des collisions entre ces aéronefs lorsqu’ils évoluent dans une même zone d’espace.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION
A cet effet, l’invention concerne un système de guidage pour guider un aéronef le long d’au moins une portion de route aérienne.
Selon l’invention, ce système comprend au moins une ligne de guidage aérienne et/ou au moins un faisceau lumineux définissant ladite au moins une portion de route aérienne et un moyen de suivi de ladite au moins une ligne de guidage et/ou dudit au moins un faisceau lumineux, porté par ledit aéronef, ledit moyen de suivi étant destiné à maintenir ledit aéronef aligné, ou sensiblement aligné, sur ladite au moins une ligne de guidage aérienne et/ou ledit au moins un faisceau lumineux.
La présente invention est particulièrement adaptée au guidage d’un drone aérien, c’est-à-dire d’un aéronef autonome ou sans pilote humain à son bord.
Un tel système de guidage peut être mis en œuvre pour guider un aéronef sur l’intégralité d’un trajet suivi par cet aéronef ou sur une portion ou plusieurs portions de ce trajet.
Ainsi, et à titre purement illustratif, dans un vol en extérieur, un tel système permet avantageusement, lorsqu’il y a des obstacles susceptibles d’entraîner une coupure du lien radio, de générer un trajet en autonomie complète pour le drone permettant de passer ces obstacles. On évite ainsi que la fonction retour à la position initiale (RTH - « Return to Home ») du drone ne s’enclenche.
En vol intérieur, le ou les moteurs de cet aéronef peuvent être asservis en position afin que celui-ci suive un trajet qui aura été déterminé par un ou plusieurs faisceaux lumineux et/ou une ou plusieurs lignes de guidage aériennes.
Un tel asservissement en position autorise également un aéronef à évoluer dans un espace étroit tel qu’une conduite ou un tunnel, sans risque que ce dernier ne heurte la ou les parois délimitant ces éléments.
L’inspection de zones étroites ou présentant des obstacles est ainsi rendue possible. Lorsqu’une zone d’espace comporte au moins deux routes aériennes, la ou les lignes de guidages aériennes et/ou le ou les faisceaux lumineux déterminant ces routes aériennes ne sont pas nécessairement parallèles, mais peuvent au contraire se couper, voire être perpendiculaires. Bien entendu, la présente invention n’est pas limitée à une route aérienne de forme particulière.
Différents modes de réalisation particuliers de ce système de guidage sont concevables, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles:
- ledit faisceau lumineux est dans le domaine du spectre infrarouge, visible ou ultraviolet.
A titre illustratif, le moyen de suivi dudit au moins un faisceau lumineux comprend alors un capteur d’image choisi dans le groupe comprenant un capteur d’image visible, un capteur d’image infrarouge, un capteur d’image ultraviolet ou encore un capteur d’image sensible dans un domaine spectral allant d’environs 350 nm à 1000 nm.
Ce capteur d’image peut, par exemple, être une caméra vidéo montée sur le drone au moyen d’un système de stabilisation 3 axes.
De préférence, le système de guidage comprend au moins deux faisceaux lumineux dans le domaine visible, lesquels présentent des couleurs différentes pour définir des routes aériennes distinctes.
Ces routes aériennes étant au moins en partie parallèles, cet aéronef peut passer d’une route aérienne à l’autre.
Le moyen de suivi peut comporter une unité de calcul pour détecter le ou les faisceaux lumineux sur les images prises par le capteur d’image et déterminer la position du drone par rapport à ce ou ces repères définis par ce ou ces faisceaux lumineux, afin de permettre le suivi de ce ou d’un de ces faisceaux lumineux. Eventuellement, lorsque différents repères sont utilisés pour déterminer la position du drone, et que l’unité de calcul comprend un ensemble de données relatives à l’espace dans lequel évolue le drone, un ou plusieurs objets visibles au sol peuvent également être utilisés comme repères.
Le moyen de suivi peut encore comporter un système d’asservissement pour maintenir un drone à une distance voulue, et éventuellement ajustable, du faisceau lumineux déterminant la portion de route aérienne à suivre. Les moteurs de l’aéronef sont alors commandables individuellement pour piloter le drone en altitude et en vitesse.
- ledit au moins un faisceau lumineux est émis par au moins une source laser. La mise en oeuvre d’un ou plusieurs faisceaux lasers permet de générer aisément et rapidement une portion de ou une route aérienne dans un espace intérieur ou extérieur. En effet, de nombreuses sources lasers compactes et portatives sont connues, lesquelles sont aptes à définir un trajet ou chemin optique sécurisé par la génération d’un faisceau très directif.
Afin de générer un tel chemin optique déterminant une portion de route aérienne, le système de guidage peut avantageusement comporter un ou plusieurs dispositifs optiques choisis dans le groupe comprenant un miroir de renvoi, une lame séparatrice, un aiguilleur de chemin de faisceau lumineux pour guider un faisceau laser incident vers l’un, sélectionné, d’une pluralité de ports de sortie de ce faisceau laser, ...
Ainsi, et à titre purement illustratif, pour former une portion de route aérienne inclinée par rapport à une première portion de route aérienne, on peut utiliser un miroir de renvoi dont la face avant réfléchissante est inclinée par rapport au premier chemin optique de propagation d’un faisceau lumineux de manière à renvoyer ce faisceau avec une inclinaison particulière.
De manière avantageuse, ces dispositifs optiques permettent de générer aisément et rapidement un trajet aérien même dans des environnements complexes, par exemple, comportant des obstacles.
- chaque ligne de guidage aérienne est choisie dans le groupe comprenant un câble, un fil, une corde, une barre pleine ou creuse, et des combinaisons de ces éléments.
Cette ou ces lignes de guidage aériennes sont donc formées par des éléments solides.
De préférence, cet aéronef comporte au moins un dispositif de détection mécanique par contact ou par induction ou encore à ultrasons de ladite ligne de guidage pour suivre cette dernière. Un tel dispositif de détection permet alors de déterminer la position relative de l’aéronef par rapport à la ligne de guidage aérienne.
Dans un mode de réalisation particulier, au moins un dispositif de détection mécanique par contact comporte un organe de liaison choisi dans le groupe comprenant un anneau ouvert ou fermé, un anneau ouvrable, une portion tubulaire ouverte longitudinalement ou non, une portion tubulaire ouvrable et des combinaisons de ces éléments.
A titre purement illustratif, cet anneau ouvrable peut être une pièce annulaire non fermée définissant une ouverture, un fermoir étant mobile entre une position d’ouverture, dans laquelle étant placé à distance de l’ouverture, il laisse cette pièce annulaire ouverte et une position de fermeture, dans laquelle il obture l’ouverture de la pièce annulaire. Un actionneur commandable à distance permet de déplacer le fermoir entre ces positions d’ouverture et de fermeture.
Lorsque l’organe de liaison est fermé, ce dernier entoure, de préférence, la ligne de guidage aérienne. On s’assure ainsi, avantageusement, de la récupération de l’aéronef en cas de chute de celui-ci, par exemple suite à une panne, cet aéronef restant alors lié à la ligne de guidage aérienne.
On évite également, lorsque la ligne de guidage aérienne est placée à une certaine hauteur par rapport au sol, qu’une personne placée dans la zone de vol de l’aéronef soit accidentellement blessée par la chute de l’aéronef.
De manière préférentielle, cet organe de liaison peut être placé à l’extrémité libre d’un bras tel d’une tige, éventuellement de longueur ajustable, par exemple un bras télescopique, permettant de régler la distance, ou écartement, séparant l’aéronef de la ligne de guidage aérienne.
Ce bras peut être constitué par une liaison souple telle qu’un câble, d’un dispositif enrouleur/dérouleur.
De manière avantageuse, la mise en œuvre d’une telle ligne de guidage aérienne autorise le décollage ou le vol libre d’un aéronef, c’est-à-dire non guidé par un système de guidage de l’invention, pour venir se positionner, soit en mode de pilotage automatique, soit en étant télé-piloté, autour d’une telle ligne de guidage aérienne. Le dispositif de détection mécanique assure alors une détection fiable et rapide de la ligne de guidage aérienne pour le placement de l’aéronef sur la portion de route aérienne définie par cette dernière. Le déplacement d’un aéronef d’un premier site à un autre, non reliés entre eux, est ainsi grandement facilité. Par exemple, l’aéronef peut décoller d'une zone ségréguée en vol libre, puis voler audessus d'une zone accueillant du public en étant guidé par une ligne de guidage aérienne et en étant attaché à celle-ci par un dispositif de détection mécanique fermé. De manière avantageuse, la réglementation actuelle est respectée.
En outre, un tel aéronef peut rejoindre et venir se placer autour d’une ligne de guidage aérienne située dans une zone difficile d’accès sans que l’opérateur n’ait à intervenir lui-même. Cette ligne de guidage aérienne peut même avoir été préalablement posée par cet aéronef.
On peut aussi utiliser le type d’aéronef le plus adapté sans remettre en cause l'installation.
- ladite ligne de guidage aérienne transportant un courant électrique, ledit dispositif de détection est un dispositif de détection par induction.
Alternativement, ladite ligne de guidage étant non électrifiée, ledit ou au moins un desdits dispositifs de détection comporte sur sa paroi interne destinée à être placée en regard de la ligne de guidage aérienne, des capteurs permettant de localiser la zone de contact entre cette ligne de guidage aérienne et le capteur correspondant.
A titre purement illustratif, le dispositif de détection comportant un organe de liaison annulaire, ces capteurs sont régulièrement répartis sur le pourtour de la paroi interne de cet organe de liaison.
De préférence, chaque capteur est apte à émettre un signal de contact lorsqu’il est placé en contact avec la ligne de guidage aérienne, ce signal étant envoyé vers une unité de traitement de l’aéronef pour déterminer la zone de contact entre la ligne de guidage aérienne et le dispositif de détection, et apporter une correction dans le positionnement de l’aéronef par rapport à cette ligne de guidage sur la base du ou des signaux ainsi reçus.
Il peut s’agir par exemple de capteurs de contact.
- cet aéronef comporte deux dispositifs de détection, chacun de ces dispositifs comprenant un mécanisme d’ouverture/fermeture commandable individuellement pour autoriser le passage de cet aéronef d’une première ligne de guidage à une autre ligne de guidage aérienne sans risque de perte de celui-ci.
- cet aéronef comporte un capteur d’image embarqué apte à prendre au moins une image ou une séquence d’images d’une zone d’observation, ledit système de guidage comprenant également un moyen de traitement des informations optiques contenues dans ladite ou lesdites images pour détecter au moins une ligne de guidage aérienne ou au moins un faisceau lumineux présent dans ladite zone d’observation.
L’ensemble formé par le capteur d’image embarqué et le moyen de traitement, peut donc être mis en œuvre pour assurer la détection d’au moins un faisceau lumineux ou d’au moins une ligne de guidage aérienne dans une zone d’observation, chaque faisceau lumineux ou chaque ligne de guidage aérienne définissant une, ou une portion de, route aérienne. Cet ensemble peut encore permettre la détection des deux, lorsque cette, ou cette portion de, route aérienne est définie par une combinaison d’au moins une ligne de guidage aérienne et d’au moins un faisceau lumineux.
On entend par zone d’observation, une scène vue depuis l’aéronef sur lequel le capteur d’image est embarqué. Cette scène peut être placée latéralement à l’aéronef ou frontalement, en fonction du positionnement du capteur optique embarqué. A titre d’exemple, le capteur optique pointant dans la direction principale de l’aéronef, des images d’une scène vers laquelle est dirigé le drone, sont acquises par le capteur d’image.
La mise en œuvre d’un capteur optique pour détecter une ligne de guidage aérienne ou un faisceau lumineux nécessite un pré-positionnement de l’aéronef sur celui-ci ou celle-ci afin d’assurer leur repérage initial.
Ce capteur d’image est, de préférence, une caméra numérique telle qu’une caméra à haute définition.
- ledit moyen de traitement étant configuré pour déterminer la position relative de l’aéronef par rapport à ladite ligne de guidage ou ledit au moins un faisceau lumineux, ledit aéronef comporte un système de pilotage utilisant les résultats issus du traitement de ladite ou desdites images par ledit moyen de traitement pour assurer l’alignement, ou sensiblement l’alignement, dudit aéronef sur ladite ligne de guidage ou ledit au moins un faisceau lumineux.
Ce capteur d’image peut, alternativement ou en supplément, être apte à transmettre ladite au moins une image ou ladite séquence d’images à un dispositif de télécommande permettant de piloter à distance cet aéronef. Ce dispositif de télécommande est relié à l’aéronef par une liaison radio.
La présente invention concerne encore un procédé de gestion d’au moins deux aéronefs autonomes, par exemple une flotte de drones.
Selon l’invention, on associe à chaque drone une route aérienne distincte, ledit drone étant guidé le long de ladite route aérienne par un système de guidage défini tel que décrit précédemment.
Un tel procédé permet ainsi de prévenir des collisions entre aéronefs sans pilote placés dans une même zone d’espace.
Ce procédé de gestion particulièrement simple permet de s’affranchir de la mise en œuvre de dispositifs complexes d’identification de chaque aéronef et de traçage des mouvements relatifs entre ces aéronefs sans équipage à travers un espace de vol en trois dimensions.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la Figure 1 montre de manière schématique un système de guidage d’un drone aérien le long d’une portion de route aérienne selon un premier mode de réalisation de la présente invention ;
- la Figure 2 montre une vue en coupe transversale du dispositif de détection du drone dans le système de guidage de la Fig. 1 ;
- la Figure 3 montre un système de guidage d’un aéronef selon un second mode de réalisation de la présente invention ;
- la Figure 4 montre un système de guidage d’un aéronef selon un troisième mode de réalisation de la présente invention ;
DESCRIPTION DETAILLEE DE MODE DE REALISATION DE L’INVENTION
Tout d’abord, on note que les figures ne sont pas à l’échelle.
Les Figures 1 et 2 représentent schématiquement un système de guidage d’un drone 10 aérien le long d’une portion de route aérienne selon un premier mode de réalisation de la présente invention.
Ce drone 10 est ici un drone à voilure tournante comportant plusieurs rotors 11 entraînés chacun par un moteur dédié (non représenté), ces moteurs étant commandables individuellement pour assurer le pilotage de ce drone 10 en vitesse, en altitude et quant à son assiette.
Ce drone 10 comporte encore un ensemble de capteurs (non représentés) tels qu’un altimètre, un ou plusieurs gyromètres 3 axes et des accéléromètres.
Il comporte encore une caméra embarquée (non représentée) pour assurer la prise d’images, lesquelles sont stockées sur une unité de stockage embarquée, par exemple une carte mémoire, et/ou envoyées sous la forme de signaux de communication vers un récepteur au sol.
Ce drone 10 comporte encore un dispositif de pilotage automatique (non représenté) pour permettre à ce drone de maintenir une trajectoire définie par une ligne 12 de guidage aérienne, qui est ici une ligne de guidage physique tel qu’un câble.
Ce dispositif de pilotage automatique comporte ici un calculateur numérique recevant des informations d’une pluralité de capteurs et déterminant à partir de ces informations si le drone est bien sur sa trajectoire ou dérive par rapport à celle-ci. Ce dispositif de pilotage automatique est alors apte à agir sur des commandes du drone pour corriger un éventuel écart de position. Les commandes du drone 10 sont ici les moteurs qui sont commandés de manière différenciée.
Le système de guidage du drone 10 comporte également un dispositif 14 de détection mécanique par contact de cette ligne 12 de guidage le long de laquelle on cherche à maintenir le déplacement en vol de ce drone.
Dans ce mode de réalisation, le dispositif 15 de détection mécanique comporte un anneau 13 fermé de section droite sensiblement rectangulaire, lequel est placé à l’extrémité libre d’un mât 15 porté par le drone 10. Ce mât 15 est de préférence télescopique pour ajuster la distance séparant le drone 10 de la ligne 12 de guidage aérienne.
L’anneau 13 fermé du dispositif 14 de détection comporte également sur sa paroi interne destinée à entourer et être placée en regard de la ligne 12 de guidage ίο aérienne, une pluralité de capteurs 16 sensibles à la pression. Ces capteurs 16 permettent de localiser la zone de contact entre la ligne 12 de guidage et la paroi interne de l’anneau 13 fermé. Ceux-ci sont de préférence répartis uniformément à la surface de cette paroi interne pour assurer une bonne sensibilité au dispositif 14 de détection mécanique.
Lorsqu’un contact est établi entre un tel capteur 16 et la ligne 12 de guidage, le capteur 16 émet un signal électrique qui est envoyé au calculateur numérique du drone. A partir de ce ou ces signaux de contact, le calculateur numérique identifie un changement de trajectoire du drone 10 et une correction à apporter à celle-ci afin de maintenir le déplacement de ce drone 10 le long de la ligne 12 de guidage définissant une route aérienne. Bien entendu, le drone 10 est libre d’explorer la zone d’espace délimitée par son dispositif 14 de détection autour de la ligne 12 de guidage aérienne.
La Figure 3 montre un système de guidage d’un aéronef selon un second mode de réalisation de la présente invention.
Ce système de guidage comporte une pluralité de lignes 12, 121, 122 de guidage aériennes placées côte à côte et parallèles, ou sensiblement parallèles, sur une partie de leur dimension longitudinale.
Ces lignes 12, 121, 122 de guidage qui déterminent des routes aériennes distinctes, se séparent les unes des autres au niveau d’une de leurs extrémités pour définir des directions différentes que peut prendre un aéronef (non représenté) en suivant une de ces lignes 12, 121,122 de guidage.
Chacune de ces lignes 12, 121, 122 de guidage est ici formée par une ligne de guidage physique, telle qu’une tige en matière plastique obtenue par exemple par moulage. Bien entendu, des moyens de support, non représentés par souci de clarté, permettent de supporter cette ligne de guidage aérienne à une hauteur prédéterminée, et éventuellement ajustable, par rapport au sol. En particulier, cette hauteur peut être prédéfinie pour assurer la sécurité des personnes se trouvant dans la zone d’action du drone 10. Ces moyens de support peuvent, par exemple, supporter les extrémités de cette ligne de guidage physique.
Cet aéronef comporte un moyen de suivi pour maintenir le déplacement de celui-ci le long d’une des lignes 12, 121, 122 de guidage aériennes. Ce moyen de suivi mécanique comprend ici deux dispositifs de détection mécanique, qui sont portés par l’aéronef, sous son fuselage, en étant alignés le long de l’axe longitudinal de ce dernier.
Chaque dispositif de détection mécanique comporte un mât à l’extrémité libre duquel est placé un organe de liaison annulaire, ainsi qu’un mécanisme d’ouverture/fermeture de cet organe de liaison annulaire pour ouvrir et fermer celuici.
L’aéronef comporte également une unité de calcul embarquée et reliée à chaque dispositif de détection mécanique pour commander individuellement chaque mécanisme d’ouverture/fermeture.
Ainsi, lorsque l’aéronef est guidé par une première ligne 12 de guidage aérienne définissant une première portion de la route aérienne qu’il doit emprunter et qu’un changement de trajectoire de cet aéronef est nécessaire pour suivre une nouvelle portion de route aérienne, distincte de la première, les étapes suivantes sont réalisées successivement :
l’aéronef s’immobilise tout d’abord en vol stationnaire, l’unité de calcul de cet aéronef commande l’ouverture de l’organe de liaison annulaire d’un premier dispositif de détection mécanique, en envoyant un signal de commande au mécanisme d’ouverture/fermeture correspondant, l’organe de liaison annulaire de l’autre, ou second, dispositif de détection mécanique étant fermé autour de la première ligne 12 de guidage aérienne, l’aéronef manœuvre pour libérer l’organe de liaison annulaire du premier dispositif de détection mécanique, de cette première ligne 12 de guidage aérienne et pour placer celui-ci sur la nouvelle ligne 121 de guidage aérienne à suivre, l’organe de liaison annulaire du premier dispositif de détection mécanique entourant au moins en partie cette nouvelle ligne 121 de guidage aérienne, l’unité de calcul envoie un signal de commande au mécanisme d’ouverture/fermeture de ce premier dispositif de détection mécanique pour fermer son organe de liaison annulaire autour de cette nouvelle ligne 121 de guidage et ainsi solidariser l’aéronef à cette dernière, l’unité de calcul envoie alors un signal de commande au mécanisme d’ouverture/fermeture de l’organe de liaison annulaire du second dispositif de détection mécanique de l’aéronef encore lié à la première ligne 12 de guidage aérienne afin d’ouvrir son organe de liaison et libérer ainsi complètement l’aéronef de la première ligne 12 de guidage aérienne, l’aéronef manœuvre alors pour placer cet organe de liaison du second dispositif de détection mécanique, en regard de la nouvelle ligne 121 de guidage aérienne, l’unité de calcul envoie ensuite un signal de commande au mécanisme d’ouverture/fermeture de ce second dispositif de détection mécanique pour fermer son organe de liaison autour de la nouvelle ligne 121 de guidage aérienne, l’aéronef étant lié à cette nouvelle ligne 121 de guidage aérienne par ses deux dispositifs de détection mécanique, il peut dès lors reprendre son vol en étant guidé par cette nouvelle ligne 121 de guidage aérienne.
Selon une autre forme de réalisation de l’invention, ces trois portions 12, 121, 122 de route aérienne sont formées par un ensemble de trois faisceaux lumineux en partie parallèles, ces faisceaux lumineux présentant des couleurs distinctes, chaque faisceau lumineux étant émis par une source lumineuse différente telle qu’une source laser.
Le passage d’une première 12 portion de route aérienne définie par un faisceau lumineux d’une première couleur à une seconde 121 route aérienne définie par un faisceau lumineux d’une seconde couleur, distincte de la première couleur, est alors plus aisée et rapide. Il suffit, en effet, après identification de chaque faisceau lumineux et de la couleur qui lui est associée, que l’unité de calcul contrôle la trajectoire de l’aéronef afin qu’il se déplace le long du faisceau lumineux dont la couleur définit la nouvelle portion de route aérienne à suivre. Néanmoins, l’aéronef n’est alors pas sécurisé en cas de chute.
La Figure 4 montre un système de guidage d’un aéronef selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.
La route aérienne le long de laquelle est guidé l’aéronef, est formée d’une première portion de route aérienne définie par une ligne 20 de guidage aérienne et d’une seconde portion de route aérienne définie par un faisceau 21 lumineux visible émis par une source 22 lumineuse telle qu’une source laser. La trajectoire du faisceau 21 lumineux visible peut être définie par un ou plusieurs éléments 23 optiques qui orientent ce faisceau 21 lumineux selon une direction déterminée.
Cette route aérienne est donc une combinaison d’une ligne 20 physique constituée ici par une corde, par exemple, et d’un faisceau 21 laser émis dans le domaine visible, par exemple de couleur bleue.
Le moyen de suivi de l’aéronef comporte d’une part, un dispositif de détection mécanique par contact permettant de suivre cette ligne 20 de guidage aérienne, lequel est, par exemple, placé sous le fuselage de l’aéronef et d’autre part, un capteur d’image embarqué apte à prendre une séquence d’images d’une zone d’observation pour permettre la détection et l’identification d’un faisceau 21 lumineux.
Le moyen de suivi comporte également une unité de calcul permettant de commander individuellement le dispositif de détection mécanique et le capteur d’image et de passer de l’un à l’autre en fonction de la nature, ligne 20 physique ou faisceau 21 lumineux, de la portion de route aérienne suivie à un instant donné.
L’unité de calcul comporte avantageusement un processeur et des instructions logicielles qui lorsqu’elles sont exécutées par ce processeur, permettent de réaliser les étapes d’un procédé de traitement d’images pour identifier le faisceau 21 lumineux sur les images prises par le capteur d’image.
Le faisceau 21 lumineux ainsi identifié définissant un repère spatial pour l’aéronef, l’unité de calcul est apte à déterminer en temps réel la position relative de l’aéronef par rapport à ce repère.
Un système de pilotage automatique de l’aéronef utilisant les résultats issus du traitement des images par l’unité de calcul, maintient l’alignement ou sensiblement l’alignement de cet aéronef sur le faisceau 21 lumineux.
Bien entendu, le moyen de suivi de l’aéronef pourrait se limiter au seul îo ensemble comprenant le capteur d’image et l’unité de calcul, l’aéronef étant alors guidé le long de la portion de route aérienne par détection sur les images acquises de la ligne 20 de guidage aérienne ou du faisceau 21 lumineux, et asservissement des commandes de l’aéronef sur la distance séparant ce dernier du faisceau 21 ou de cette ligne 20 ainsi détectés.
Claims (14)
- REVENDICATIONS1. Système de guidage pour guider un aéronef (10) le long d’au moins une portion d’une route aérienne, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une ligne (12) de guidage aérienne et/ou au moins un faisceau (21) lumineux définissant ladite au moins une portion de route aérienne et un moyen de suivi de ladite au moins une ligne (12) de guidage et/ou dudit au moins un faisceau (21) lumineux porté par ledit aéronef (10), ledit moyen de suivi étant destiné à maintenir ledit aéronef (10) aligné, ou sensiblement aligné, sur ladite au moins une ligne (12) de guidage aérienne et/ou ledit au moins un faisceau (21) lumineux.
- 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit faisceau (21 ) lumineux est dans le domaine du spectre infrarouge, visible ou ultraviolet.
- 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’il comprend au moins deux faisceaux lumineux dans le domaine visible qui présentent des couleurs différentes pour définir des routes aériennes distinctes.
- 4. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un faisceau (21) lumineux est émis par au moins une source laser.
- 5. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque ligne (12) de guidage aérienne est choisie dans le groupe comprenant un câble, un fil, une corde, une barre pleine ou creuse, et des combinaisons de ces éléments.
- 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit aéronef (10) comporte au moins un dispositif (14) de détection mécanique par contact ou un dispositif de détection par induction de ladite ligne (12) de guidage pour suivre ladite ligne.
- 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque dispositif (14) de détection comporte un organe de liaison choisi dans le groupe comprenant un anneau (13) ouvert ou fermé, un anneau ouvrable, une portion tubulaire ouverte longitudinalement ou non, une portion tubulaire ouvrable et des combinaisons de ces éléments.
- 8. Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ladite ligne (12) de guidage aérienne transportant un courant électrique, ledit dispositif de détection est un dispositif de détection par induction.
- 9. Système selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que ledit ou au moins un desdits dispositifs (14) de détection comporte sur sa paroi interne destinée à être placée en regard de ladite ligne (12) de guidage aérienne, des capteurs (16) permettant de localiser la zone de contact entre ladite ligne (12) de guidage et le dispositif (14) de détection correspondant.
- 10. Système selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que ledit aéronef (10) comportant deux dispositifs (14) de détection, chacun de5 ces dispositifs de détection comprenant un mécanisme d’ouverture/fermeture commandable individuellement pour autoriser le passage dudit aéronef (10) d’une première ligne (12) de guidage à une autre ligne (12) de guidage aérienne sans risque de perte de l’aéronef (10).
- 11. Système selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en îo ce que ledit aéronef (10) comporte un capteur d’image embarqué apte à prendre au moins une image ou une séquence d’images d’une zone d’observation, ledit système de guidage comprenant également un moyen de traitement des informations optiques contenues dans ladite ou lesdites images pour détecter au moins une ligne (12) de guidage aérienne ou au moins un faisceau (21) lumineux présent dans ladite15 zone d’observation.
- 12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moyen de traitement étant configuré pour déterminer la position relative de l’aéronef (10) par rapport à ladite ligne (12) de guidage ou ledit au moins un faisceau (21) lumineux, ledit aéronef (10) comporte un système de pilotage utilisant les résultats issus du20 traitement de ladite ou desdites images par ledit moyen de traitement pour assurer l’alignement, ou sensiblement l’alignement, dudit aéronef (10) sur ladite ligne (12) de guidage ou ledit au moins un faisceau (21) lumineux.
- 13. Système selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que ledit capteur d’image est apte à transmettre ladite au moins une image ou ladite séquence25 d’images à un dispositif de télécommande permettant de piloter à distance ledit aéronef (10).
- 14. Procédé de gestion d’une flotte de drones, caractérisé en ce qu’on associe à chaque drone une route aérienne distincte, ledit drone étant guidé le long de ladite route aérienne par un système de guidage défini selon l’une quelconque30 des revendications 1 à 13.1/2
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