FR3071106A1 - Procede de detection d'accrochage d'une antenne a une cible par un lobe secondaire de cette antenne, produit programme d'ordinateur et module associes - Google Patents

Procede de detection d'accrochage d'une antenne a une cible par un lobe secondaire de cette antenne, produit programme d'ordinateur et module associes Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de détection et de correction d'accrochage d'une antenne à une cible par un lobe secondaire lors de la poursuite automatique de la cible par l'antenne. Le procédé comprend les étapes de mesure (110) d'un premier niveau de réception correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques lors d'une phase nominale, de mesure (120) d'un deuxième niveau de réception correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques lors d'une phase de reprise et de comparaison (130) de la différence entre le premier et le deuxième niveau de réception avec un premier seuil prédéterminé et lorsque cette différence est supérieure à ce seuil, détection d'un accrochage de l'antenne à la cible par un lobe secondaire de l'antenne lors de la phase de reprise.

Description

La présente invention concerne un procédé de détection d’accrochage d’une antenne à une cible par un lobe secondaire de cette antenne lors de la poursuite automatique de la cible par l’antenne.
La présente invention concerne également un produit programme d'ordinateur et un module associés.
Il est connu dans l’état de la technique l’utilisation de différents systèmes de communication dans lesquels une cible est poursuivie automatiquement par une antenne.
Ceci est particulièrement le cas de systèmes de communication composés d’engins spatiaux (satellites, lanceurs, etc.) et de stations au sol communiquant avec ces engins.
En effet, dans un tel cas, les stations au sol comprennent généralement des antennes pointant vers ces engins tout au long de la leur trajectoire, afin de recevoir par exemple des données de télémesure issues de ces engins.
Habituellement, ces antennes sont dotées d’unités de contrôle leur permettant de fonctionner en mode « poursuite automatique >> (ou « autotracking >> en anglais). En particulier, lorsqu’une antenne est dans ce mode, l’unité de contrôle correspondante permet de qualifier chaque signal reçu et en cas de dégradation de la qualité de ce signal, de constater cette dégradation et d’améliorer la qualité si possible, en modifiant le pointage de l’antenne.
Certaines unités de contrôle sont dotées en outre d’un algorithme permettant d’agir en cas de perte temporaire de liaison avec l’engin poursuivi. Dans un tel cas, à partir de la trajectoire passée de l’engin, l’unité de contrôle est capable de « prévoir >> la trajectoire future de cet engin et de piloter le pointage de l’antenne pour suivre la trajectoire présumée de l’engin. Ce mode de fonctionnement est typiquement appelé « mémoire de poursuite >>.
En outre, de manière connue en soi, le niveau de réception de signaux par les antennes varie en fonction de l’endroit précis de réception de ses signaux sur la surface de l’antenne correspondante ainsi que de l’angle d’incidence de ces signaux. Ainsi, généralement, chaque antenne définit un diagramme de rayonnement comportant un lobe principal sur lequel les propriétés de l’antenne sont les meilleures et une pluralité de lobes secondaires où le gain de l’antenne est dégradé par rapport au gain du lobe principal. Le pointage de l’antenne est alors mis en oeuvre afin que la plupart des signaux provenant d’un engin donné soient reçus sur le lobe principal de l’antenne.
Dans des systèmes de communication à poursuite automatique, il peut arriver qu’après avoir déclenché le mode mémoire de poursuite, par perte préalable de la réception sur le lobe principal, l’antenne s’accroche à nouveau à la cible mais reçoit des signaux issus de cette cible sur l’un de ses lobes secondaires.
Étant donné que le niveau de réception des signaux sur un lobe secondaire d’une antenne est très inférieur à celui des signaux reçus sur le lobe principal, cela peut perturber fortement le fonctionnement du système de communication entier.
Pour remédier à un tel problème, les unités de contrôle existantes permettent par exemple de mesurer les angles d’incidence des signaux correspondants et en fonction de ces mesures, de détecter l’accrochage à un lobe secondaire et éventuellement, de le corriger.
Toutefois, les méthodes existantes de détection de l’accrochage à un lobe secondaire sont souvent complexes à mettre en oeuvre et/ou se trouvent peu adaptées à des systèmes de communication dynamiques comme par exemple ceux utilisés dans le domaine spatial.
À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de détection et de correction d’accrochage d’une antenne à une cible par un lobe secondaire de cette antenne lors de la poursuite automatique de la cible par l’antenne.
La poursuite comprend une phase nominale lors de laquelle l’antenne reçoit sur son lobe principal des signaux radioélectriques provenant de la cible, en poursuivant la cible ; une phase de mémoire de poursuite lors de laquelle l’antenne poursuit la cible selon une trajectoire prédite de la cible basée de sa trajectoire passée, sans recevoir sensiblement de signaux radioélectriques provenant de la cible, la phase de mémoire de poursuite étant mise en oeuvre en cas de perte de la réception des signaux radioélectriques lors de la phase nominale ; et une phase de reprise lors de laquelle l’antenne reçoit des signaux radioélectriques provenant de la cible, en poursuivant la cible, la phase de reprise étant mise en oeuvre en cas de reprise de la réception des signaux radioélectriques provenant de la cible lors de la phase de mémoire de poursuite.
Le procédé comprend les étapes suivantes : mesure d’un premier niveau de réception correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques lors de la phase nominale ; mesure d’un deuxième niveau de réception correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques lors de la phase de reprise ; comparaison de la différence entre le premier niveau de réception et le deuxième niveau de réception avec un premier seuil prédéterminé et lorsque cette différence est supérieure à ce seuil, détection d’un accrochage de l’antenne à la cible par un lobe secondaire de l’antenne lors de la phase de reprise.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- en cas de détection d’un accrochage par un lobe secondaire, une étape de correction du pointage de l’antenne ;
- l’étape de correction comprend : dépointage de l’antenne comprenant un balayage de différentes positions de pointage de l’antenne ; pour chaque nouvelle position de pointage, mesure d’un troisième niveau de réception correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques par l’antenne dans cette position de pointage ;
- l’étape de correction est mise en oeuvre jusqu’à ce que la valeur absolue de la différence entre le premier niveau de réception et le troisième niveau de réception ne devienne inférieure ou égale à un deuxième seuil prédéterminé ;
- le deuxième seuil prédéterminé est sensiblement égal à zéro ;
- ledit dépointage de l’antenne est effectué proportionnellement à l’angle entre le lobe principal de l’antenne et au moins un lobe secondaire de l’antenne ;
- le premier seuil prédéterminé est déterminé en fonction de la géométrie de l’antenne et des fréquences des signaux radioélectriques provenant de la cible ; et
- le premier seuil prédéterminé correspond à la différence de niveaux de réception théoriques par le lobe principal et par au moins un lobe secondaire de l’antenne, ladite différence étant déterminée préalablement à l’exploitation de l’antenne.
L’invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mises en oeuvre par un équipement informatique, mettent en oeuvre le procédé tel que défini précédemment.
L’invention a également pour objet un module de détection et de correction d’accrochage d’une antenne à une cible par un lobe secondaire de cette antenne lors de la poursuite automatique de la cible par l’antenne ; et le module comprend des moyens configurés pour mettre en oeuvre le procédé tel que précédemment décrit.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d’un système de poursuite comportant une cible et un récepteur ;
- la figure 2 est une vue schématique du récepteur de la figure 1, le récepteur comportant notamment une unité de contrôle comprenant un module de détection selon l’invention ; et
- la figure 3 est un organigramme d’un procédé de détection selon l’invention, le procédé étant mis en oeuvre par le module de détection de la figure 2.
Dans la suite, par « sensiblement égal », on entend une relation d’équivalence à plus au moins 10%.
Le système de poursuite 10 de la figure 1 comporte une cible 12 et un récepteur
14.
Bien entendu, dans le cas général, le système de poursuite 10 peut comprendre une pluralité de cibles analogues à la cible 12 décrite ci-dessous et une pluralité de récepteurs analogues au récepteur 14 décrit ci-dessous.
La cible 12 est par exemple un satellite émettant des signaux radioélectriques vers la surface terrestre. Ces signaux radioélectriques correspondent par exemple à des données de télémesure acquises par le satellite. En outre, ces signaux sont émis par la cible 12 avec une fréquence prédéterminée.
Selon un autre exemple de réalisation, la cible 12 présente tout autre engin spatial ou plus généralement, tout autre engin se déplaçant dans l’espace, dans l’air, sur la surface terrestre ou encore dans les océans.
Le récepteur 14 est disposé par exemple dans un centre de contrôle terrestre.
Selon un autre exemple de réalisation, le récepteur 14 est monté par exemple sur un engin mobile se déplaçant sur la surface terrestre.
Le récepteur 14 est apte à recevoir des signaux radioélectriques transmis par la cible 12 en poursuivant cette cible 12 de manière périodique ou occasionnelle.
Pour ce faire, en référence à la figure 2, le récepteur 14 comporte une antenne 20, une unité mécanique de pointage 21, une unité de contrôle 22 et une unité de réception 23.
L’antenne 20 est par exemple une antenne parabolique connue en soi et comportant notamment un réflecteur.
Dans la suite de la description, l’antenne 20 sera décrite en tant qu’une antenne de réception. Toutefois, il doit être compris que dans cas général, l’antenne 20 peut être une antenne de réception et d’émission de signaux radioélectriques.
L’antenne 20 est orientée suivant son axe de pointage qui est perpendiculaire par exemple au centre de symétrie du réflecteur. L’orientation de l’axe de pointage est définie par exemple par deux angles dans un repère fixe, l’un de ces angles étant dit angle d’azimut et l’autre étant dit angle d’élévation.
Par ailleurs, la géométrie de l’antenne 20 et notamment la géométrie de son réflecteur déterminent un diagramme de rayonnement de l’antenne 20. Ce diagramme définit le gain en réception de signaux radioélectriques dans différents endroits de l’antenne 20 et sous différents angles incidents.
En particulier, comme cela est connu en soi, le diagramme de rayonnement de l’antenne 20 comprend un lobe principal présentant un gain en réception maximal et une pluralité de lobes secondaires présentant un gain en réception inférieur.
L’unité mécanique de pointage 21 permet de modifier l’orientation de l’axe de pointage de l’antenne 20.
À cet effet, l’unité mécanique de pointage 21 présente par exemple deux moteurs aptes à modifier l’angle d’azimut et l’angle d’élévation de l’axe de pointage.
L’unité de réception 23 est par exemple un amplificateur connu en soi et connecté à l’antenne 20 pour recevoir et amplifier les signaux radioélectriques reçus par cette antenne 20 et pour les transmettre ensuite à une unité de traitement extérieure du récepteur 14.
L’unité de contrôle 22 permet de contrôler le fonctionnement du récepteur 14 et en particulier, le fonctionnement de l’unité mécanique de pointage 21 pour dépointer l’antenne 20.
L’unité de contrôle 22 permet en particulier de mesurer le niveau de réception de chaque signal radioélectrique reçu et transmis par l’unité de réception 23.
Par la suite, on entend par « niveau de réception », une valeur positive caractérisant la qualité de signaux radioélectriques reçus. Ce niveau est mesuré selon des méthodes connues en soi.
L’unité de contrôle 22 présente par exemple une unité électronique au moins partiellement programmable suivant un algorithme donné, telle qu’un circuit logique programmable, ou encore un logiciel mettant un oeuvre un tel algorithme. Dans le dernier cas, le logiciel est mis en oeuvre par des moyens informatiques appropriés tels que par exemple un processeur, une mémoire vive, etc.
L’unité de contrôle 22 comporte notamment un module de détection 31 permettant de détecter un accrochage de l’antenne 20 à la cible 12 par un de ces lobes secondaires et de corriger éventuellement un tel accrochage. Ce module 31 met en oeuvre un procédé de détection selon l’invention qui sera expliqué plus en détail par la suite.
Le fonctionnement du récepteur 14 comprend plusieurs phases.
Lors d’une phase initiale, l’unité de contrôle 22 effectue une recherche de la cible 12 par exemple en faisant l’antenne 20 balayer différentes positions de pointage et en analysant dans chacune de ces positions le niveau de réception des signaux radioélectriques reçus.
Lorsque la cible 12 est trouvée et les signaux radioélectriques issus de la cible 12 sont reçus sur le lobe principal de l’antenne 20, l’unité de contrôle 22 passe à une phase nominale correspondant à la poursuite automatique de la cible 12.
Lors de cette phase, l’unité de contrôle 22 pilote le fonctionnement de l’unité mécanique de pointage 21 de sorte à poursuivre la cible 12.
Lors de la même phase, l’unité de contrôle 22 mémorise la trajectoire passée de la cible 12.
Par ailleurs, lors de la même phase, le module de détection 31 commence l’exécution du procédé de détection expliqué par la suite.
En cas de perte de la réception des signaux radioélectriques provenant de la cible, l’unité de contrôle 22 passe à une phase de mémoire de poursuite.
Lors de cette phase, l’unité de contrôle 22 pilote le fonctionnement de l’unité mécanique de pointage 21 de sorte à poursuivre une trajectoire prédite de la cible 12, sans recevoir sensiblement de signaux radioélectriques provenant de la cible 12.
La trajectoire prédite de la cible 12 est calculée par l’unité de contrôle 22 par exemple en fonction de la trajectoire passée de cette cible 12.
En cas de reprise de la réception des signaux radioélectriques provenant de la cible 12, l’unité de contrôle 22 passe à une phase de reprise.
Lors de cette phase, le module de détection 31 finalise l’exécution du procédé de détection.
Puis, lorsque l’exécution du procédé de détection est finalisée, l’unité de contrôle 22 passe à nouveau à la phase nominale.
Le procédé de détection selon l’invention sera désormais expliqué en référence à la figure 3 présentant un organigramme de ses étapes.
L’étape initiale 110 du procédé est mise en oeuvre lors de la phase nominale, par exemple de manière périodique.
Selon un autre exemple de réalisation, l’étape 110 est mise en oeuvre lors de la phase nominale à chaque nouvelle réception d’un signal radioélectrique provenant de la cible 12.
Lors de cette étape 110, le module de détection 31 mesure un premier niveau de réception St correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques reçus.
L’étape 120 suivante est mise en oeuvre lors de la phase de reprise. Autrement dit, cette étape 120 est mise en oeuvre après qu’une perte de réception s’est produite et après donc qu’une phase de mémoire de poursuite a été mise en oeuvre.
Lors de cette étape 120, le module de détection 31 mesure un deuxième niveau de réception S2 correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques reçus.
Puis, lors de l’étape 130 suivante, le module de détection 31 compare la différence entre le premier niveau Si et le deuxième niveau S2 avec un premier seuil di prédéterminé.
Ce premier seuil di est déterminé préalablement à l’exploitation de l’antenne 12 en analysant par exemple la différence théorique ou empirique des niveaux de réception entre le lobe principal et les lobes secondaires.
Ainsi, ce premier seuil di est déterminé notamment en fonction de la géométrie de l’antenne 20 et des fréquences des signaux radioélectriques provenant habituellement de la cible 12.
Lorsque la différence entre le premier niveau St de réception et le deuxième niveau S2 de réception est supérieure au premier seuil d1; c’est-à-dire lorsque S1-S2>d1, le module de détection 31 détecte un accrochage de l’antenne 20 à la cible 12 par un lobe secondaire de l’antenne 20 et passe à l’étape 140 de correction du pointage de l’antenne 20.
Dans le cas contraire, le module de détection 31 finalise l’exécution du procédé de détection lors de l’étape 150.
Lors de l’étape 140, le module de détection 31 dépointe l’antenne 20 via l’unité mécanique de pointage 21 par exemple en faisant l’antenne 20 balayer différentes positions de pointage. Ce balayage s’effectue par exemple selon une trajectoire prédéterminée.
Ce dépointage est par exemple effectué proportionnellement à l’angle entre le lobe principal de l’antenne 20 et au moins un lobe secondaire de l’antenne 20.
Puis, pour chaque nouvelle position de pointage, le module de détection 31 mesure un troisième niveau de réception S3 correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques par l’antenne 20 dans cette position de pointage.
L’étape de correction 130 est mise en oeuvre jusqu’à ce que la valeur absolue de la différence entre le premier niveau St et le troisième niveau de réception S3 ne devienne inférieure ou égale à un deuxième seuil d2 prédéterminé, c’est-à-dire jusqu’à ce que |Sr S3| <d2, ou jusqu’à atteindre un nombre d’itérations maximal.
Dans l’exemple décrit, le deuxième seuil prédéterminé d2 est sensiblement égal à zéro.
Finalement, lorsque l’étape de correction 130 est finalisée, le module de détection 31 passe à l’étape 150 lors de laquelle il finalise l’exécution du procédé.
On conçoit alors que la présente invention présente un certain nombre d’avantages.
L’invention permet en effet de détecter un accrochage par un lobe secondaire de l’antenne dans un système de poursuite.
Cette détection est effectuée de manière particulièrement simple et rapide ce qui rend l’invention utilisable avec des systèmes de poursuite avec une dynamique rapide.
De plus, en cas de détection d’un accrochage par un lobe secondaire, l’invention permet de corriger un tel accrochage pour continuer la poursuite de la cible normalement.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Procédé de détection et de correction d’accrochage d’une antenne (20) à une cible (12) par un lobe secondaire de cette antenne (20) lors de la poursuite automatique de la cible (12) par l’antenne (20) ;
    la poursuite comprenant :
    - une phase nominale lors de laquelle l’antenne (20) reçoit sur son lobe principal des signaux radioélectriques provenant de la cible (12), en poursuivant la cible (12) ;
    - une phase de mémoire de poursuite lors de laquelle l’antenne (20) poursuit la cible (12) selon une trajectoire prédite de la cible basée de sa trajectoire passée, sans recevoir sensiblement de signaux radioélectriques provenant de la cible (12), la phase de mémoire de poursuite étant mise en oeuvre en cas de perte de la réception des signaux radioélectriques lors de la phase nominale ; et
    - une phase de reprise lors de laquelle l’antenne (20) reçoit des signaux radioélectriques provenant de la cible (12), en poursuivant la cible, la phase de reprise étant mise en oeuvre en cas de reprise de la réception des signaux radioélectriques provenant de la cible (12) lors de la phase de mémoire de poursuite ;
    le procédé comprenant les étapes suivantes :
    - mesure (110) d’un premier niveau de réception (Si) correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques lors de la phase nominale ;
    - mesure (120) d’un deuxième niveau de réception (S2) correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques lors de la phase de reprise ;
    - comparaison (130) de la différence entre le premier niveau de réception (Si) et le deuxième niveau de réception (S2) avec un premier seuil (di) prédéterminé et lorsque cette différence est supérieure à ce seuil (di), détection d’un accrochage de l’antenne (20) à la cible (12) par un lobe secondaire de l’antenne (20) lors de la phase de reprise.
  2. 2. - Procédé selon la revendication 1 comprenant en outre en cas de détection d’un accrochage par un lobe secondaire, une étape (140) de correction du pointage de l’antenne (20).
  3. 3. - Procédé selon la revendication 2, dans lequel l’étape de correction (140) comprend :
    - dépointage de l’antenne (20) comprenant un balayage de différentes positions de pointage de l’antenne (20) ;
    - pour chaque nouvelle position de pointage, mesure d’un troisième niveau de réception (S3) correspondant au niveau de réception des signaux radioélectriques par l’antenne (20) dans cette position de pointage.
  4. 4. - Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’étape de correction (140) est mise en oeuvre jusqu’à ce que la valeur absolue de la différence entre le premier niveau de réception (Si) et le troisième niveau de réception (S3) ne devienne inférieure ou égale à un deuxième seuil (d2) prédéterminé.
  5. 5. - Procédé selon la revendication 4, dans lequel le deuxième seuil (d2) prédéterminé est sensiblement égal à zéro.
  6. 6. - Procédé selon l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel ledit dépointage de l’antenne est effectué proportionnellement à l’angle entre le lobe principal de l’antenne (20) et au moins un lobe secondaire de l’antenne (20).
  7. 7. - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier seuil prédéterminé (di) est déterminé en fonction de la géométrie de l’antenne (20) et des fréquences des signaux radioélectriques provenant de la cible (12).
  8. 8. - Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier seuil prédéterminé (di) correspond à la différence de niveaux de réception théoriques par le lobe principal et par au moins un lobe secondaire de l’antenne (20), ladite différence étant déterminée préalablement à l’exploitation de l’antenne (20).
  9. 9. - Produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mises en oeuvre par un équipement informatique, mettent en oeuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  10. 10. - Module (31) de détection et de correction d’accrochage d’une antenne (20) à une cible (12) par un lobe secondaire de cette antenne (20) lors de la poursuite automatique de la cible (12) par l’antenne (20) ;
    le module (31) comprenant des moyens configurés pour mettre en oeuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
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JPH02216074A (ja) * 1989-02-15 1990-08-28 Nec Corp アンテナサイドローブロック判定器
JPH0534428A (ja) * 1991-08-01 1993-02-09 Natl Space Dev Agency Japan<Nasda> 待ち受け追尾用アンテナ駆動方式

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