FR3061985A1 - Dispositif et procede d'etablissement de situation de zone aeromaritime - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur un dispositif (1) d'établissement de situation de zone aéromaritime, comprenant un calculateur (2), des moyens de mémoire (3), un transpondeur AIS (4) en propre connecté au calculateur (2) et aux moyens de mémoire (3), caractérisé par le fait que les moyens de mémoire (3) stockent deux tables, une première table locale stockant les pistes AIS de chaque transpondeur AIS directement en portée VHF du transpondeur AIS en propre et les pistes détectées par les capteurs interfacés avec le dispositif en propre et une seconde table de zone stockant l'ensemble des pistes AIS de la table locale du transpondeur AIS (4) en propre et l'ensemble des pistes détectées par chaque transpondeur AIS en portée VHF directe ou indirecte du transpondeur AIS (4) en propre, le calculateur (2), les moyens de mémoire (3) et le transpondeur AIS (4) en propre sont configurés pour échanger avec les autres transpondeurs AIS directement en portée bidirectionnelle du transpondeur AIS (4) en propre des messages standards AIS et des messages de diffusion de zone comprenant tout ou partie de la table de zone du transpondeur AIS émetteur.

Description

Titulaire(s) : ATHANOR ENGINEERING Société actions simplifiée.

® Mandataire(s) : CABINET CHAILLOT.

® DISPOSITIF ET PROCEDE D'ETABLISSEMENT DE SITUATION DE ZONE AEROMARITIME.

par

FR 3 061 985 - A1

@) L'invention porte sur un dispositif (1) d'établissement de situation de zone aéromaritime, comprenant un calculateur (2), des moyens de mémoire (3), un transpondeur AIS (4) en propre connecté au calculateur (2) et aux moyens de mémoire (3), caractérisé par le fait que les moyens de mémoire (3) stockent deux tables, une première table locale stockant les pistes AIS de chaque transpondeur AIS directement en portée VHF du transpondeur AIS en propre et les pistes détectées par les capteurs interfacés avec le dispositif en propre et une seconde table de zone stockant l'ensemble des pistes AIS de la table locale du transpondeur AIS (4) en propre et l'ensemble des pistes détectées par chaque transpondeur AIS en portée VHF directe ou indirecte du transpondeur AIS (4) en propre, le calculateur (2), les moyens de mémoire (3) et le transpondeur AIS (4) en propre sont configurés pour échanger avec les autres transpondeurs AIS directement en portée bidirectionnelle du transpondeur AIS (4) en propre des messages standards AIS et des messages de diffusion de zone comprenant tout ou partie de la table de zone du transpondeur AIS émetteur.

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DISPOSITIF ET PROCEDE D'ETABLISSEMENT DE SITUATION DE ZONE

AEROMARITIME

La présente invention concerne le domaine de la sûreté maritime et de la sécurité maritime, et porte plus particulièrement sur un dispositif et un procédé d'établissement de situation de zone aéromaritime.

La détection et l'identification des entités en mer, embarcations, navires ou autres structures flottantes ou amarrées de type plate-forme pétrolière, est un enjeu de sûreté maritime comme de sécurité maritime, pour les navires eux-mêmes ainsi que pour les Etats.

Pour les navires eux-mêmes, la détection des entités environnantes permet de renforcer la sécurité en diminuant le risque de collision. L'identification des entités, en plus de leur détection, permet de se prémunir contre certains actes hostiles, notamment les actes de piraterie qui constituent toujours un problème de sûreté maritime dans certaines parties du monde.

Pour les Etats, la détection et l'identification des navires permet de mieux surveiller les eaux territoriales ou les zones économiques exclusives, pour détecter des navires en situation de détresse ou des navires non autorisés notamment les navires posant un problème de sûreté pour le pays ou les navires de pêche prélevant une ressource halieutique dans des zones non autorisées ou dans des zones autorisées, mais au-delà des quotas.

Il existe déjà des systèmes pour détecter et identifier des entités en mer. On peut citer en premier lieu les systèmes de type terrestre , construits autour de systèmes de détection par radar voire par satellite, permettant de détecter en temps réel les bateaux et navires avec une précision importante. Ces systèmes, bien que performants, présentent certains inconvénients. Ainsi, au moins pour les systèmes reposant sur une détection par radar, la détection est limitée par la portée et la résolution du radar, lesquelles peuvent en outre être influencées par les conditions environnementales. De plus, pour transmettre les informations aux navires concernés, il est nécessaire d'avoir un équipement de transmission perfectionné, donc coûteux, et de disposer de canaux de communication adéquats, ce qui limite le nombre de navires pouvant être équipés et donc pouvant disposer de ces informations en vue de leur exploitation. Un autre inconvénient de ces systèmes est leur centralisation qui, outre leur vulnérabilité liée la localisation unique du centre névralgique, génère un traitement de données important, et donc une gestion de données importante à la fois en entrée et en sortie. Enfin même quand les navires sont détectés, ils ne peuvent pas toujours être facilement identifiés, limitant de facto l'utilité opérationnelle d'une telle détection.

Le système d'identification automatique (souvent désigné par son acronyme anglais AIS

Automatic

Identification System) permet à des navires en portée VHF d'échanger leur identité et leur position.

Ce système permet donc à une entité en mer, par exemple un navire, de connaître les entités équipées d'un AIS en portée VHF, mais il ne permet pas à cette entité de détecter toutes les entités dans une zone déterminée : les entités non en portée VHF ne sont pas détectées, tout comme les entités non équipées d'un AIS. De plus, l'AIS étant un système coopératif par définition et décrit comme tel par la norme

IUT-R M.3171-5, les informations ne sont pas protégées :

toute entité équipée d'un AIS peut ainsi en prendre connaissance ou en fausser l'intégrité, moyennant une certaine technicité.

Le brevet américain US 8 836 570 B2 décrit un système décentralisé de détection et d'identification d'entités en mer. Selon ce brevet, les entités en portée de détection radar et/ou AIS sont détectées, chaque entité en mer envoie aux autres entités en mer en portée de communication (VHF ou autre) l'ensemble des entités qu'elle voit par radar, par AIS, ou par d'autres capteurs.

Par rapport aux deux systèmes précédents, le système objet du brevet américain US 8 836 570 B2 est décentralisé en ce que chaque entité en mer peut voir l'ensemble des entités vues par chaque entité en mer qui est en portée de communication. Il n'y a donc pas besoin d'un système coûteux ou d'être en portée d'un système centralisé terrestre. En outre, toutes les entités, qu'elles soient munies ou non d'un AIS, sont détectées. Ce système présente cependant un inconvénient en ce qu'il ne permet pas à l'ensemble des entités en mer qui sont en portée de communication VHF, directement ou indirectement, de partager la même connaissance de la zone que cet ensemble couvre : l'image de la zone est ainsi morcelée entre les entités de l'ensemble au détriment d'une situation de zone unique, issue d'un partage des informations acquises en propre par chacune des entités ou apprises d'une entité tierce transmettant ses informations à elle. Il est à noter que, dans le principal mode de réalisation décrit, les informations échangées ne sont pas échangées de manière confidentielle, même si un mode de réalisation prévoit un canal supplémentaire crypté, permettant d'échanger des informations cryptées.

Il existe donc un besoin pour un système d'établissement de situation de zone aéromaritime qui soit de structure simple, donc peu coûteuse, permettant de partager, au sein d'une communauté, une situation aéromaritime de zone établie à partir de la fusion des détections locales AIS éventuellement corrélées avec d'autres capteurs (optique, IR, radar, électromagnétique,...) assurées par différentes entités (navires, installations fixes) pourvues d'un équipement spécifique, ci-après dénommé le dispositif, ces entités étant en portée bidirectionnelle VHF directe ou indirecte les unes des autres. Selon un aspect préféré de l'invention, les données ou informations échangées au sein de l'ensemble d'entités en mer sont échangées de manière cryptée. Il existe également un besoin pour un procédé correspondant.

Dans la présente demande, AIS désigne un système d'échanges automatisés de messages entre navires par radio VHF qui permet aux navires et aux systèmes de surveillance de trafic de connaître l'identité, le statut, la position et la route des navires se situant dans la zone de navigation.

Dans la présente demande, le terme « transpondeur AIS » désigne un dispositif apte à émettre et recevoir des signaux AIS, à savoir comprenant au moins un émetteur VHF et deux récepteurs VHF fonctionnant sur les fréquences AIS de base, à savoir sur la voie 87B (161,975 MHz, canal 2087), et la voie 88B (162,025 MHz, canal 2088), conformément à la recommandation UIT-R M.1084. Il est à noter que le transpondeur AIS selon la présente invention peut facultativement en outre être capable d'émettre et de recevoir sur d'autres fréquences, appelées fréquences de communauté, notamment des fréquences de communauté VHF proches des fréquences AIS de base, et peut donc comprendre au moins un récepteur, et facultativement au moins un émetteur supplémentaire, pour recevoir et émettre sur la ou les fréquences de communauté.

Dans la présente demande, l'expression « message AIS standard » couvre de manière classique des messages au sens de la recommandation UIT-R M.1371-5 (version de février 2014 ou toute version

Ces messages sont échangés par le protocole

TDMA (accès multiples par répartition dans le temps), les messages pouvant comporter des données empaquetées dans les trames AIS.

Ainsi, un message AIS standard peut comprendre notamment des comptes rendus de position, des données statiques et des données concernant le voyage ainsi que différents types de messages binaires, ces derniers étant utilisés pour la diffusion de situations aéromaritimes telles que définies ci-après dans la présente demande. Il est à noter que l'expression « message AIS » est toutefois entendue dans un sens plus large, couvrant au minimum des messages contenant

1'identité, la position et la route du navire (ou autre entité en mer ou aéronef ou drone, pour les aéronefs ou drones équipés de transpondeur

Le terme « piste » désigne dans la présente demande une détection obtenue soit à partir d'un message

AIS standard, soit à partir d'un capteur externe. Une piste correspond à un objet dynamique (tout type de « véhicule » se déplaçant sur l'eau - navire, bateau, embarcation, etc. ou au-dessus de la surface de la mer - aéronef ou drone par exemple) ou statique (éolienne, station côtière, plateforme pétrolière, balise, objet flottant à la surface de l'eau...) .

Les informations de position relatives à une piste peuvent être complètes (latitude/longitude ou azimut/distance) ou parcellaires (azimut seul, ou distance seule). Les informations statiques peuvent également être complètes (tous les champs des données statiques et des données concernant le voyage de la norme AIS par exemple) ou limitées. De préférence, et outre les informations de position, une piste peut comprendre :

— un identifiant ;

— un niveau de confiance, au sens de la fiabilité que l'on peut accorder aux données/informations caractérisant la piste dans une finalité de sûreté aéromaritime et/ou de sécurité aéromaritime ;

— un critère de classification, au sens de la catégorisation en usage dans le monde militaire entre « ami », « neutre », « suspect » et « hostile ».

L'expression « en portée de communication VHF bidirectionnelle » signifie, utilisée relativement à au moins deux transpondeurs AIS, que chaque transpondeur est apte à émettre à chaque autre transpondeur AIS et à recevoir de chaque autre transpondeur AIS des messages AIS.

L'expression « en portée de communication VHF directe » signifie, utilisée pour deux transpondeurs AIS, qu'au moins l'un des transpondeurs est apte à émettre des messages standards AIS à l'autre qui est apte à les recevoir.

L'expression « en portée de communication VHF indirecte » signifie, utilisée pour deux transpondeurs AIS, que les deux transpondeurs AIS sont aptes à émettre et recevoir des messages AIS indirectement l'un avec l'autre, à savoir de proche en proche par l'intermédiaire d'un ou plusieurs transpondeurs AIS en portée de communication VHF directe.

Telle qu'utilisée dans la présente demande, l'expression « situation locale » désigne une situation établie à partir des seuls comptes rendus de position, données statiques et données concernant le voyage, comptes rendus de données statiques, de la norme AIS, émis par les navires, aéronefs, drones et installations fixes en portée de communication VHF directe. Les transpondeurs AIS peuvent être classiques (AIS de type A ou B), des AIS/X, ou encore des dispositifs selon la présente invention.

Telle qu'utilisée dans la présente demande, l'expression « situation locale enrichie » désigne une situation locale qui est complétée de données/informations provenant de capteurs externes, par exemple caméra connectée, jumelles connectées, radar, détecteur d'émissions électromagnétiques, détecteur infrarouge, base de données de navires de commerce,... connecté à l'au moins un port d'entrée/sortie. Ces capteurs enrichissent la situation locale selon les modes suivants :

— apport de nouvelles pistes (n'émettant donc pas AIS ou n'étant pas en portée directe), — apport d'un complément d'informations statiques et/ou dynamiques (par exemple : ajout d'informations relatives à la description de l'entité par corrélation entre une piste AIS et une base de données selon un identifiant IMO (International Maritime Organization)), — apport d'information de confiance : la corrélation peut modifier le niveau de confiance accordé à une piste. Par exemple, une corrélation avec une base de données infirmant les caractéristiques d'un navire (non correspondance du pavillon...) conduirait à dégrader le niveau de confiance pour la piste.

Telle qu'utilisée dans la présente demande, l'expression « communauté » désigne l'ensemble des entités disposant chacune d'un dispositif leur permettant d'échanger sur une même fréquence des données/informations chiffrées au moyen d'une même clé.

Telle qu'utilisée dans la présente demande,

1'expression « reseau d'opportunité » désigne des dispositifs appartenant à la même communauté et qui se trouvent être, a un moment donné, en portée de communication VHF les uns des autres au sein d'un espace aéromaritime donné, chacun des dispositifs étant en portée de communication VHF bidirectionnelle directe de

1'au moins un des dispositifs dudit réseau d'opportunité

Telle qu'utilisée dans la présente demande, ' expression « situation aéromaritime » désigne la situation obtenue à partir de la fusion, au sein d'un réseau d'opportunité, de l'ensemble des situations locales, enrichies ou non, par chacun des membres du réseau d'opportunité. Cette situation aéromaritime est unique et évolue en permanence, sous l'effet, conjugué ou non, l'évolution de la constitution du réseau d'opportunité de ou de l'évolution des pistes (nombre et/ou caractéristiques telles que position, identifiant, niveau de confiance, critère de classification). L'ensemble des membres du réseau d'opportunité détient idéalement en permanence cette situation aéromaritime. Les délais de transmission des échanges au sein du réseau d'opportunité font qu'en réalité chaque dispositif converge en permanence vers la situation aéromaritime mais ne la détient pas nécessairement de façon permanente.

Telle qu'utilisée dans la présente demande, l'expression « situation de zone » désigne la situation aéromaritime dès lors que la communauté est rassemblée dans un réseau d'opportunité unique.

La présente invention a donc pour objet un dispositif d'établissement de situation de zone aéromaritime, comprenant :

un calculateur ;

— des moyens de mémoire ;

— un transpondeur AIS en propre connecté au calculateur et aux moyens de mémoire et étant configuré pour émettre et recevoir des données AIS avec d'autres transpondeurs AIS directement en portée VHF du transpondeur AIS en propre, caractérisé par le fait que :

— les moyens de mémoire stockent deux tables, une première table, dite table locale, stockant les piste AIS de chaque transpondeur AIS directement en portée VHF du transpondeur AIS en propre et une seconde table, dite table de zone, stockant l'ensemble des pistes de la table locale du transpondeur AIS en propre et l'ensemble des pistes vues par chaque transpondeur AIS en portée de communication VHF bidirectionnelle directe ou indirecte du transpondeur AIS en propre, — le calculateur, les moyens de mémoire et le transpondeur AIS en propre sont configurés pour échanger avec les autres transpondeurs AIS directement en portée bidirectionnelle du transpondeur AIS en propre des messages standards AIS et des messages de diffusion de zone comprenant tout ou partie de la table de zone du transpondeur AIS émetteur.

Les deux tables permettent donc, par échange tel que défini ci-après, d'établir une situation de zone, à savoir une situation dans laquelle toutes les entités détectées ou vues par l'ensemble d'entités en portée de communication VHF directe ou indirecte les unes des autres, apparaissent. La situation est donc à la fois unique et plus globale que dans le cas du système selon le brevet américain US 8 836 570 B2 décrit plus haut.

En outre, la situation de zone est établie de manière décentralisée, sans recourir à un agrégateur de données basé sur terre. Les moyens de communication des ίο différents dispositifs entre eux est la voie VHF du transpondeur AIS, si bien que le dispositif de communication ne nécessite aucun équipement de communication autre que le transpondeur AIS et donc aucun équipement supplémentaire, ce qui permet des économies.

Selon un mode de réalisation préféré, le transpondeur AIS intègre ou est associé à un système de géolocalisation et à un système de synchronisation horaire.

Le système selon l'invention permet d'établir une situation de zone aéromaritime, en ce sens qu'il permet de détecter les entités en mer (embarcations, navires, platesformes, ouvrages marins, balises, etc) et également les aéronefs ou les drones, que ceux-ci soient équipés ou non du dispositif selon l'invention.

Le calculateur peut être 1' un parmi un processeur, un microprocesseur, un microcontrôleur, une matrice prédiffusée programmable (FPGA), un composant à un composant de traitement numérique

Le calculateur peut également être réparti sur plusieurs composants précités.

Les moyens de mémoire peuvent être de la mémoire vive (RAM), de la mémoire morte, indépendante du calculateur et connectée à celui-ci ou faisant partie du calculateur.

Le système de synchronisation horaire est un système de type système de synchronisation horaire en temps universel.

Le transpondeur AIS peut comprendre des moyens de calcul en propre, pour traiter les émissions et réceptions, ou peut être connecté au calculateur de la présente invention, qui traitera les émissions et les réceptions. Il est à noter que les moyens de calcul associés au transpondeur AIS (à savoir moyens de calcul en propre ou calculateur) peuvent être aptes à crypter et/ou décrypter des données émises, respectivement reçues, par le transpondeur AIS, de préférence sur des fréquences de communauté autres que les fréquences AIS de base.

Le système de géolocalisation peut être tout système de géolocalisation par satellites, notamment de type système de positionnement global (GPS), GLONASS,

GALILEO ou équivalent.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend en outre un émetteur/récepteur de communauté fonctionnant sur au moins une fréquence de communauté, chaque fréquence de communauté étant différente des deux fréquences AIS de base, ledit émetteur/récepteur de communauté étant connecté au calculateur qui exécute un algorithme de cryptographie pour émettre et recevoir des données

AIS, encapsulées dans l'un des types de message binaire transmis sur la liaison de données TDMA, de manière chiffrée sur l'au moins une fréquence de communauté.

Ainsi, ledit émetteur/récepteur de communauté permet de générer des données chiffrées en préalable de leur envoi ou de décrypter ces données chiffrées postérieurement à leur réception, la transmission de ces données chiffrées se faisant au moyen de messages binaires acheminés sur 1'au moins une fréquence de communauté par un protocole

TDMA conforme à la recommandation UIT-R M.1371.5 (ou toute si ce n'est qu'il n'utilise pas les fréquences AIS de base.

Ainsi, seules les entités appartenant à la communauté peuvent échanger de maniéré confidentielle des données ou informations sur la situation de zone.

La communauté peut être étendue des utilisateurs distants raccordés à un réseau tiers dès lors que les conditions suivantes sont reunies

1'ensemble des dispositifs appartenant à une même communauté est relié au réseau tiers.

II suffit pour cela qu'au moins l'un des dispositifs du réseau soit relié au réseau tiers, assurant ainsi la fonction de routage, l'utilisateur distant a accès à ce réseau tiers et dispose de la clé adéquate dans le cas où les données/informations exportées sont chiffrées.

Selon un mode de réalisation particulier, l'algorithme de cryptographie est l'un parmi un algorithme de cryptographie symétrique et un algorithme de cryptographie asymétrique.

Selon un mode de réalisation particulier, l'au moins une fréquence de communauté est choisie dans la plage de fréquences 156,025 à 162,025 MHz. De préférence mais non exclusivement, la fréquence de communauté se situe autour de 162,100 MHz.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend en outre au moins un port d ' entrée/sortie connecté au calculateur, le calculateur étant configuré pour effectuer au moins l'une d'une opération de lecture et d'une opération d'écriture de données sur l'au moins un port d'entrée/sortie.

Selon un mode de réalisation particulier, le calculateur et les moyens de mémoire sont configurés pour traiter des données reçues par au moins l'un parmi le transpondeur AIS, 1'émetteur/récepteur de communauté et l'au moins un port d'entrée/sortie et émettre des données traitées sur au moins l'un parmi le transpondeur AIS, 1'émetteur/récepteur de communauté et l'au moins un port d'entrée/sortie.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend en outre au moins un capteur externe choisi parmi une caméra un radar, un détecteur connectée, des jumelles connectées, d'émissions électromagnétiques, un détecteur infrarouge, une base de données de navires (comprenant par exemple les navires de commerce etc, et connecté à l'au moins un port d'entrée/sortie.

Selon un mode de réalisation particulier, le calculateur est configuré pour convertir en piste chaque donnée de capteur externe reçue et l'intégrer dans la table locale et dans la table de zone.

situation

Il sera ainsi possible de construire une locale enrichie, la table locale comprenant alors la situation locale enrichie.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend en outre un moyen de communication à distance connecté sur l'au moins un port d' entrée/sorfie.

utiliser

Le moyen de communication distance peut des ondes radio dans des fréquences autres que la bande VHF, ou encore utiliser un relais de transmission installé sur un véhicule maritime, aérien, spatial ou terrestre. Le moyen de communication peut ainsi être par exemple un modem, un téléphone cellulaire ou une station de communication par satellites.

Le dispositif selon l'invention assure donc les fonctions de base d'un transpondeur AIS (émission et réception , établit et entretient, à partir des signaux AIS reçus, et éventuellement des détections par des capteurs externes raccordés au dispositif (radar, caméra infrarouge, caméra optique, jumelles...) , une situation locale ci-avant appelée situation locale enrichie et peut échanger avec les autres dispositifs des messages, éventuellement cryptés par un lien radio

VHF sur la fréquence de communauté.

L'invention a également pour objet un réseau cellulaire, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux dispositifs tels que définis ci-dessus en portée de communication VHF bidirectionnelle.

Le réseau cellulaire peut permettre l'échange à distance de données, d'informations ou d'ordres d'exécution de services en mode humain-à-machine (en anglais « human to machine ») ou machine-à-machine (en anglais « machine to machine »).

Un tel réseau cellulaire, appelé également dans la présente demande réseau d'opportunité, est donc constitué des dispositifs appartenant à la même communauté et qui se trouvent être, à un moment donné, en portée VHF les uns des autres au sein d'un espace aéro-maritime donné, chaque dispositif étant en portée radio VHF avec au moins un autre dispositif de la communauté. Une communauté peut être éclatée en plusieurs réseaux d'opportunité, même si la situation idéale est de n'avoir qu'un seul réseau d'opportunité pour la communauté. Le nombre de réseaux d'opportunité est donc évolutif. Si, par exemple, un membre de la communauté décide de stopper son dispositif, il peut couper la connexion qu'il assurait entre deux dispositifs éloignés et le reste de la communauté. Dans ce cas, la communauté se retrouverait éclatée en deux réseaux d'opportunité distincts. Soit par la cinématique des navires, soit parce-que le dispositif serait remis en marche, les deux réseaux d'opportunité pourraient à nouveau être reliés.

Le réseau d'opportunité est donc modulaire et sa constitution est en permanence redéfinie par établissement/coupure des liens radio entre les différents dispositifs, chaque lien étant physiquement constitué par un échange de données par radio VHF sur la fréquence dédiée (aussi appelée le canal dédié).

L'invention a également pour objet un procédé d'établissement de zone aéromaritime, caractérisé par le fait qu'il comprend :

— pour un navire ou aéronef équipé d'un dispositif d'établissement de zone aéromaritime tel que défini cidessus, échanger avec d'autres entités équipées d'un dispositif d'établissement de zone tel que défini cidessus sur les fréquences AIS des messages AIS standards et des messages de diffusion de zone ; et — mettre à jour sa table locale et sa table de zone en fonction des messages émis et reçus.

Selon un mode de réalisation particulier, le procédé comprend :

— pour un navire ou aéronef équipé d'un dispositif d'établissement de zone aéromaritime tel que défini cidessus, échanger avec d'autres entités équipées d'un dispositif d'établissement de zone aéromaritime tel que défini ci-dessus sur l'au moins une fréquence de communauté des messages AIS standards et des messages de diffusion de zone ; et — mettre à jour sa table locale et sa table de zone en fonction des messages émis et reçus.

Selon un mode de réalisation particulier, la mise à jour est effectuée par comparaison des pistes reçues dans les messages de diffusion de zone avec les pistes contenues dans la table locale, identification des pistes communes, et remplacement des pistes de la table de zone par les pistes reçues en fonction de la valeur d'un paramètre dans la piste.

Selon l'invention, il est possible de partager, éventuellement au sein d'une communauté lorsque l'on utilise une fréquence de communauté cryptée, une situation aéromaritime de zone établie à partir de la fusion des détections locales AIS éventuellement corrélées avec d'autres capteurs (optique, infrarouge, radar, électromagnétique) assurées par d'autres entités (navires ou aéronefs ou drones ou installations fixes de type infrastructure en mer (installation offshore de type plateforme pétrolière, éolienne...), ou à terre (sémaphore...)) pourvues du dispositif.

Le dispositif et le procédé selon l'invention peuvent également permettre de discriminer, à partir d'analyses comportementales, parmi les navires détectés ceux présentant un caractère suspect et de diffuser cette classification à l'ensemble des membres de la communauté.

Le dispositif peut également permettre d'échanger des informations de quelque nature que ce soit, sous forme de messages courts de type texte ou de messages binaires pour la transmission d'une commande à distance (exécution de services web par exemple).

Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, un mode de réalisation préféré, avec référence aux dessins annexés.

Sur ces dessins :

— la Figure 1 est une représentation fonctionnelle du dispositif selon la présente invention ;

— les Figures 2A-2B sont des vues schématiques montrant l'évolution d'une situation de zone aéromaritime avec le dispositif et le procédé selon la présente invention ;

la Figure 3 est une vue schématique montrant les possibilités d'interfaçage avec un reseau tiers du dispositif selon la présente invention ;

la Figure est un schéma fonctionnel du processus d'établissement de présente invention la Figure 5 est un situation locale enrichie selon la et schéma fonctionnel du processus corrélation des pistes dans les tables du de dispositif selon qu'il y la présente invention.

Si est situation de l'on se réfère à la Figure 1, on peut voir représenté un dispositif 1 d'établissement de zone aéromaritime selon la présente invention.

Fonctionnellement, un tel dispositif 1 comprend un calculateur facultativement externes 6, une

2, une mémoire 3, un transpondeur AIS 4, un module d'interface 5 avec des capteurs antenne VHF 7 et un récepteur de positionnement par satellites (GPS) 8.

Le calculateur 2 peut plusieurs parmi un microcontrôleur, une (FPGA), un composant système de processeur, matrice composant de traitement

Le comportant la après. Bien

Figure 1 en l'invention n être réparti sur un ou un microprocesseur, un prédiffusée programmable numérique des signaux (DSP).

calculateur 2 est table locale et que un 'est un la mémoire seul bloc, pas limitée peut structuralement différentes natures, associé à la mémoire la table de zone décrites ait été représentée sur il à cet être composée par exemple

3, cila est bien entendu que égard et que la mémoire de plusieurs blocs un bloc de mémoire travail pour le calculateur 2, qui peut être intégrée de de celui-ci, et un bloc de stockage des tables sous forme d'une base de données.

Le transpondeur AIS 4 comprend un modem AIS 4a, un émetteur 4b et deux récepteurs sur les fréquences AIS de base 4cl et 4c2, permettant d'émettre et de recevoir des messages AIS par l'intermédiaire de l'antenne VHF 7, ainsi qu'une unité centrale (4d).

Le récepteur GPS 8 permet au dispositif de connaître sa position, pour l'émettre avec au moins une partie des pistes AIS. Bien qu'il ne soit pas représenté, le dispositif 1 selon l'invention comprend également un système de synchronisation horaire en temps universel, permettant d'assurer la cohérence des positions dans les messages AIS émis et plus généralement de fournir un référencement temporel des données entrant ou sortant du dispositif.

Il est à noter que le dispositif 1 selon la présente invention peut être mis en œuvre dans un AIS classique, de type A ou B, voire dans un AIS/X, mais qu'il peut également être mis en œuvre en dehors d'un AIS, devant posséder au minimum les fonctions de calculateur, mémoire, transpondeur AIS, système de positionnement par satellites, et système de synchronisation horaire.

Comme indiqué, le dispositif 1 peut comprendre un module d'interface, notamment tout type d'entrée/sortie, à titre d'exemple non limitatif USB, RJ45, RS232, HDMI, DVI, connectique pour bus de données, carte pour échange de données sans fil par Wifi®, Bluetooth®, Zigbee®, Sigfox® ou autres protocoles d'échanges de données sans fil équivalents, permettant d'échanger des données avec un capteur externe ou un appareil externe, ou d'afficher des données sur un dispositif d'affichage connecté au dispositif 1.

Le dispositif 1 se présente de préférence sous la forme d'un boîtier intégrant l'ensemble des éléments précités, et doté d'une connectique permettant une connexion de celui-ci aux appareils souhaités, à la manière d'un système AIS classique.

Facultativement, comme cela sera décrit ci-après, le dispositif 1 peut comprendre en outre un émetteur/récepteur supplémentaire, associé au calculateur 2 ou à un calculateur en propre, pour émettre et recevoir des données de manière cryptée sur une fréquence VHF différente des fréquences AIS de base, une telle fréquence étant désignée fréquence de communauté. Il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à cet égard, et que le dispositif 1 peut comprendre plusieurs émetteurs/récepteurs de données, émettant et recevant de manière cryptée des données sur des fréquences de communauté différentes. Le calculateur 2, ou le cas échéant le calculateur en propre, permettra de crypter les données avant leur émission ou de décrypter les données à leur réception.

L'ensemble des dispositifs 1, en portée de communication VHF bidirectionnelle, peuvent ainsi échanger de manière confidentielle des données sur la ou les fréquences de communauté, pourvu qu'ils soient dotés de 1'émetteur/récepteur adéquat et de la clé permettant de crypter/décrypter les données. Tout algorithme de cryptage/décryptage de données est envisagé dans le cadre de la présente invention. Les données, sur la ou les fréquences de communauté, sont de préférence transmises en paquets dans des trames AIS, en utilisant le protocole d'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA) utilisé dans un système AIS classique.

La fréquence de communauté permet ainsi à des dispositifs possédant la clé de cryptage/décryptage, donc appartenant à une même communauté, d'échanger des messages autres que les messages classiques AIS, ou encore des données.

Il est à noter que les dispositifs ne possédant pas 1'émetteur/récepteur adéquat ou ne possédant pas la clé de cryptage/décryptage ne feront pas partie de la communauté, et ne pourront donc pas échanger des messages sur la fréquence de communauté. Ils pourront en revanche recevoir les messages classiques AIS émis et reçus par les émetteurs/récepteurs 4b, 4cl et 4c2 .

Si l'on se réfère maintenant aux Figures 2A-2B, on peut voir que l'on y a représenté l'évolution d'une situation de zone aéromaritime avec le dispositif selon la présente invention.

Sur la Figure 2A, les navires « amis » NI à N4 sont représentés par des bateaux noirs, les navires « non amis » Il à 14 étant représentés par des bateaux blancs, la plate-forme « amie » PI étant quant à elle représentée par un derrick. Les navires NI à N4 sont équipés d'un dispositif selon la présente invention, et font partie de la même communauté.

Sur les Figures 2A-2B, pour une entité en mer déterminée , les cercles en trait fin portant la même référence que l'entité en mer déterminée représentent la portée de détection de

1'entité en mer déterminée, les cercles en trait épais représentent la portée radio de

1'entité en mer déterminée, la portée de détection globale étant la plus grande de celles issues des réceptions de messages

AIS (portée offerte par les capteurs externes interfacés avec le dispositif (portée de

Pour que deux entités en mer puissent communiquer il faut qu'elles soient en portée de communication bidirectionnelle c'est-à-dire que chacune soit en portée radio de l'autre.

Enfin, les rectangles en trait interrompu fin représentent des réseaux d'opportunités selon la présente invention.

Dans la situation représentée en Figure 2A, il existe donc trois réseaux d'opportunités :

SMi constitué par les navires

N2, N3 et la plate-forme

PI, regroupant les situations locales enrichies de ces trois entités ;

SMii constitué par NI ; et

SMiii constitué par N4.

NI et N4 n'étant pas en portée radio bidirectionnelle avec l'un quelconque de N2, N3 ou

PI, ils ne peuvent pas faire partie du même réseau d'opportunité.

Si

NI, N2, N3, N4 appartiennent à la même communauté en ce sens qu'ils sont aptes à communiquer sur une même fréquence cryptée, le fait qu'ils ne soient pas en portée radio bidirectionnelle implique qu'ils ne font pas partie du même réseau d'opportunité.

connaître portée de de PI qui n'est que

PI, donc fusionnés bateau N2

Dans la situation la position de N2 détection de N3, est de la Figure qui, dans fait partie du même réseau

La Figure 2B est analogue

N4 les en

2A,

N3 peut entre en réseaux bien que la portée non dans la de détection d'opportunité.

à la Figure 2A, si ce portée radio bidirectionnelle avec d'opportunité SMi et SMiii un nouveau réseau d ' opportunité sont devenant visible pour N4 bien que non dans leur portée de détection.

Si l'on se réfère à la

Figure 3, on peut voir que l'on a représenté une communication possible entre différents réseaux d'opportunité SMi et SMii, par l'intermédiaire d'un réseau de communication par satellite.

Le navire N3 du réseau d'opportunité SMi, équipé d'un dispositif de communication par satellite, est apte à communiquer avec un autre réseau d'opportunité SMii du navire Ni, non en portée de communication du réseau d'opportunité SMi, et peuvent donc échanger des informations de situation de zone.

Le navire N4, qui appartient à un troisième réseau d'opportunité SMiii non en portée de communication des deux autres et non équipé d'un dispositif de communication par satellite, ne peut pas échanger sa situation de zone avec les deux autres.

Le réseau de communication par satellite permet également de communiquer avec une station de base à terre désignée BS, pour connaître l'ensemble des situations de zone des entités de la communauté.

Sur la Figure 4, on a représenté schématiquement la construction de la table de situation locale enrichie.

Les pistes AIS classiques ou standards sont ainsi corrélées avec des pistes provenant de capteurs externes, notamment par exemple des pistes optiques (jumelles connectées ou caméra optroniques,...) , des pistes radar, des pistes électromagnétiques, ou des pistes issues d'autres capteurs externes, pour obtenir plus d'informations sur les pistes AIS classiques ou détecter des entités qui ne sont pas équipées d'AIS. On obtient ainsi une table de situation locale enrichie.

La Figure 5 illustre schématiquement le processus de corrélation utilisé pour construire la table de situation locale enrichie. On corréle chaque piste de situation locale avec chacune des pistes de capteurs externes, et lorsqu'il y a une correspondance, on compare les informations, si celles-ci correspondent, on maintient la piste de situation locale en l'enrichissant éventuellement d'informations complémentaires apportées par les pistes de capteurs externes, sinon, en cas de non correspondance, on va choisir la piste à garder en fonction de critères prédéfinis d'âge de la piste et de niveau de confiance, jusqu'à avoir passé l'ensemble des pistes de la situation locale.

Fonctionnement du dispositif

Pour l'établissement de la situation locale enrichie, chaque dispositif tient à jour en permanence une situation locale à partir des informations AIS, éventuellement enrichie s'il est raccordé à des capteurs externes. Que le dispositif soit seul ou faisant partie d'un réseau, cette situation locale enrichie est entretenue de la même façon, donc indépendamment des autres dispositifs.

Un certain nombre d'algorithmes traitent en permanence les données dynamiques et statiques des pistes de la situation locale enrichie afin d'attribuer un niveau de confiance et une classification à chacune des pistes.

Le niveau de confiance permet de mesurer la véracité des informations {avéré, crédible, probable, douteux, incertain} alors que la classification attribue un critère parmi l'ensemble {ami, neutre, suspect, hostile}.

Alors que les algorithmes conduisant au niveau de confiance et la classification sont identiques pour l'ensemble des dispositifs, la classification peut être différente sur deux situations locales. Durant la fusion de plusieurs situations locales, le niveau de classification le plus élevé (c'est-à-dire le plus défavorable) sera retenu.

De même, lors des opérations de fusion, deux pistes locales dont les niveaux de confiance diffèrent, peuvent conduire à une piste dont le niveau varie dans un sens comme dans l'autre.

Selon un premier exemple, une piste est vue par un radar relié au dispositif à bord d'une plate-forme pétrolière qui lui attribuera une classification « suspecte » en raison d'une vitesse rapide et d'une route radiale en direction de la plate-forme.

Cette même piste, vue par des jumelles reliées à un dispositif à bord d ' une embarcation effectuant des missions de logistique, ne sera classifiée que neutre.

critère

Lors de suspect » la fusion des deux situations, le emportera et sera retenu dans la situation de zone.

Selon un autre exemple, une piste

AIS est enregistrée dans une situation locale d ' un premier dispositif relié à aucun capteur externe avec un niveau de confiance « probable », qui est le niveau par défaut, lorsque rien ne permet de confirmer ou d'infirmer les informations AIS.

Cette même piste est considérée comme « douteuse » dans une autre situation locale, le pavillon indiqué dans les informations AIS ne correspondant pas à celui obtenu dans la base de données reliée à un deuxième dispositif partir de l'IMO.

Enfin, cette même piste apparaît dans une troisième situation locale toujours considérée comme « douteuse », cette fois-ci en raison d'une vitesse (4 nœuds) incohérente avec le type du navire émis dans le message AIS statique (navire de commerce).

Lors de la fusion de ces trois pistes, le niveau de confiance passera en « incertain ».

Pour l'établissement de la situation de zone, chaque dispositif tient à jour en permanence deux tables. Une table, dite table locale, avec les pistes AIS acquises par le dispositif considéré, éventuellement complétées des pistes détectées par les capteurs externes interfacés avec le dispositif considéré, et une autre table, dite table de zone, avec la situation de zone.

Chaque dispositif diffuse régulièrement à l'intention des dispositifs en portée VHF directe la liste des pistes de sa table de zone. Cette diffusion se fait de préférence sur la fréquence de communauté, par échanges cryptés. Les destinataires comparent cette liste de pistes aux deux tables de pistes (locale et de zone) qu'ils détiennent en propre et demandent au dispositif émetteur un complément d'informations soit parce que les pistes sont inconnues du destinataire, soit parce que les informations déjà détenues pour une piste déterminée sont plus anciennes ou incomplètes.

Ainsi, de proche en proche, la situation de zone s'établit au fil des échanges. L'état final est atteint lorsque tous les dispositifs possèdent la même table de zone.

Les pistes n'appartenant qu'à la situation de zone, c'est-à-dire n'étant pas en portée VHF directe du dispositif ou détectées par les capteurs externes qui sont interfacés avec le dispositif considéré, sont notamment caractérisées par leur âge, c'est-à-dire par la durée depuis le dernier rafraîchissement ou la dernière mise à jour des informations. A partir d'un certain âge, la piste disparaît, étant considéré que les informations sont trop anciennes pour être conservées.

Pour l'affichage de la situation depuis un dispositif, chaque dispositif dispose de plusieurs interfaces permettant d'afficher la situation de zone sur un dispositif, que ce soit un ordinateur, une tablette, un téléphone intelligent. Le dispositif est équipé d'un logiciel faisant apparaître un fond cartographique et sur lequel sont placées les pistes de la situation de zone, avec un code correspondant aux critères de classification et un niveau de confiance.

A partir de cette interface, l'utilisateur peut créer lui-même une piste, qui peut être dépourvue de réalité physique (un point de rendez-vous par exemple), ou modifier les paramètres d'une piste (niveau de confiance, critère de classification,...) . D'un point de vue logique, l'utilisateur est considéré comme un capteur externe.

Un dispositif relié à un réseau tiers, soit par un lien filaire, soit par un lien distant (radio, satellite,...) peut exporter l'ensemble des pistes de la table de zone. Cet export, effectué dans un format propriétaire, peut se faire sous forme cryptée ou en clair. Un export en clair peut être utilisé pour afficher la situation de zone sur un réseau local à bord d'une plateforme pétrolière par exemple, alors que l'export sera naturellement crypté sur le réseau Internet.

Un tiers de confiance, disposant de la clé correspondante, pourra alors afficher sur un logiciel adapté la situation de zone.

Le dispositif permet également d'échanger des messages entre les dispositifs, autres que ceux décrits plus haut.

Ces messages peuvent être adressés, c'est-à-dire émis à l'intention d'un ou plusieurs destinataires spécifiés par l'émetteur, ou envoyés en mode diffusion (broadcast), c'est-à-dire envoyés à l'ensemble des membres de la communauté.

Ils peuvent être d'urgence, auquel cas ils sont échangés avec une priorité supérieure et font l'objet 5 d'alertes.

Les utilisateurs distants peuvent être destinataires des messages et peuvent également en envoyer.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS

   1 - Dispositif (1) d'établissement de situation de zone aéromaritime, comprenant :

   — un calculateur (2) ;

   — des moyens de mémoire (3) ;

   — un transpondeur AIS (4) en propre connecté au calculateur (2) et aux moyens de mémoire (3) et étant configuré pour émettre et recevoir des données AIS avec d'autres transpondeurs AIS directement en portée VHF du transpondeur AIS (4) en propre ;

   caractérisé par le fait que :

   — les moyens de mémoire (3) stockent deux tables, une première table, dite table locale, stockant les pistes AIS de chaque transpondeur AIS directement en portée VHF du transpondeur AIS en propre et une seconde table, dite table de zone, stockant l'ensemble des pistes de la table locale du transpondeur AIS (4) en propre et l'ensemble des pistes vues par chaque transpondeur AIS en portée de communication VHF bidirectionnelle directe ou indirecte du transpondeur AIS (4) en propre, — le calculateur (2), les moyens de mémoire (3) et le transpondeur AIS (4) en propre sont configurés pour échanger avec les autres transpondeurs AIS directement en portée bidirectionnelle du transpondeur AIS (4) en propre des messages standards AIS et des messages de diffusion de zone comprenant tout ou partie de la table de zone du transpondeur AIS émetteur.
2. 2 - Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un émetteur/récepteur de communauté fonctionnant sur au moins une fréquence de communauté, chaque fréquence de communauté étant différente des deux fréquences de base AIS, ledit émetteur/récepteur de communauté étant connecté au calculateur (2) qui exécute un algorithme de cryptographie pour émettre et recevoir des données AIS de manière chiffrée sur l'au moins une fréquence de communauté.
3. 3 - Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'algorithme de cryptographie est l'un parmi un algorithme de cryptographie symétrique et un algorithme de cryptographie asymétrique.
4. 4 - Dispositif (1) selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé par le fait que l'au moins une fréquence de communauté est choisie dans la plage de fréquences 156,025 à 162,025 MHz.
5. 5 - Dispositif (1) selon l'une des revendications

   1 à 4, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins un port d'entrée/sortie (5) connecté au calculateur (2), le calculateur (2) étant configuré pour effectuer au moins l'une d'une opération de lecture et d'une opération d'écriture de données sur l'au moins un port d ' entrée/sortie (5).
6. 6 - Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le calculateur (2) et les moyens de mémoire (3) sont configurés pour traiter des données reçues par au moins l'un parmi le transpondeur AIS (4), 1'émetteur/récepteur de communauté et l'au moins un port d'entrée/sortie et émettre des données traitées sur au moins l'un parmi le transpondeur AIS, 1'émetteur/récepteur de communauté et l'au moins un port d'entrée/sortie.
7. 7 - Dispositif (1) selon l'une des revendications

   1 à 6, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins un capteur externe (6) choisi parmi une caméra connectée, des jumelles connectées, un radar, un détecteur d'émissions électromagnétiques, un détecteur infrarouge, une base de données navires, connecté à l'au moins un port d'entrée/sortie.
8. 8 - Dispositif (1) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le calculateur (2) est configuré pour convertir chaque donnée de capteur externe (6) reçue en piste et l'intégrer dans la table locale et dans la table de zone.
9. 9 - Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un moyen de communication à distance connecté sur l'au moins un port d'entrée/sortie.
10. 10 - Réseau cellulaire, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux dispositifs (1) selon l'une des revendications 1 à 9 en portée de communication VHF bidirectionnelle.
11. 11 - Procédé d'établissement de zone aéromaritime, caractérisé par le fait qu'il comprend :

    pour un navire ou aéronef équipé d'un dispositif d'établissement de zone aéromaritime selon l'une des revendications

    1 à 9, échanger avec d'autres entités équipées d'un dispositif d'établissement de zone aéromaritime selon l'une des revendications 1 à 8 sur les fréquences AIS des messages AIS standards et des messages de diffusion de zone ; et — mettre à jour sa table locale et sa table de zone en fonction des messages émis et reçus.
12. 12 - Procédé d'établissement de zone aéromaritime, caractérisé par le fait qu'il comprend :

    pour un navire ou aéronef équipé d'un dispositif d'établissement de zone aéromaritime selon l'une des revendications

    2 à 9, échanger avec d'autres entités équipées d'un dispositif d'établissement de zone aéromaritime selon l'une des revendications 2 à 8 sur

    1'au moins une fréquence de communauté des messages AIS standards et des messages de diffusion de zone ; et — mettre à jour sa table locale et sa table de zone en fonction des messages émis et reçus.

    5 13 - Procédé selon l'une des revendications 11 et

    12, caractérisé par le fait que la mise à jour est effectuée par comparaison des pistes reçues messages de diffusion de zone avec les dans la table locale, identification des et remplacement des pistes de dans les pistes pistes la table de contenues communes, zone par les pistes reçues en fonction de la valeur d'un paramètre dans la piste.

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