FR3079608A1 - METHOD FOR GEOLOCATING A DRONE, GEOLOCATION SYSTEM AND COMPUTER PROGRAM PRODUCT THEREOF - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de géolocalisation d'un drone (11) comportant un module de communication (21) apte à établir une première liaison de données (LD) avec un module de communication (22) d'une station principale fixe (12) ayant une position connue. Le procédé comprend les étapes de détermination d'une première mesure correspondant à l'instant d'arrivée d'une séquence de signal de type prédéterminé transmise via la première liaison de données (LD) ou au temps de propagation de cette séquence sur la première liaison de données (LD), de détermination de la position relative du drone (11) par rapport à la station principale (12) en fonction de la première mesure, et de détermination de la position absolue du drone (11) en fonction de sa position relative par rapport à la station principale (12) et de la position connue de la station principale (12).The invention relates to a method for geolocating a drone (11) comprising a communication module (21) able to establish a first data link (LD) with a communication module (22) of a fixed main station (12). ) having a known position. The method comprises the steps of determining a first measurement corresponding to the arrival time of a predetermined type of signal sequence transmitted via the first data link (LD) or the propagation time of this sequence on the first data link. data link (LD), determining the relative position of the drone (11) relative to the main station (12) according to the first measurement, and determining the absolute position of the drone (11) according to its relative position with respect to the main station (12) and the known position of the main station (12).
Description
Procédé de géolocalisation d’un drone, système de géolocalisation et produit programme d'ordinateur associésMethod of geolocation of a drone, geolocation system and associated computer program product
La présente invention concerne un procédé de géolocalisation et navigation d’un drone.The present invention relates to a method of geolocation and navigation of a drone.
La présente invention concerne également un système de géolocalisation et un produit programme d'ordinateur associés.The present invention also relates to a geolocation system and an associated computer program product.
On entend par « drone », un engin volant dans l’atmosphère terrestre et pilotable au moins partiellement de manière autonome et/ou distante.The term "drone" means a device flying in the Earth's atmosphere and at least partially controllable autonomously and / or remotely.
Dans l’état de la technique, il est connu d’équiper les drones avec des capteurs GNSS leur permettant de déterminer leur position géographique en utilisant des signaux radioélectriques issus d’un ou plusieurs systèmes de positionnement par satellites connus également sous le sigle anglais GNSS (pour « Global Navigation Satellite System »). Le système GPS (de l’anglais « Global Positioning System ») et le système Galileo sont des exemples de tels systèmes GNSS.In the state of the art, it is known to equip drones with GNSS sensors allowing them to determine their geographic position using radio signals from one or more satellite positioning systems also known by the acronym GNSS. (for “Global Navigation Satellite System”). The Global Positioning System (GPS) and the Galileo system are examples of such GNSS systems.
Ainsi, muni de données relatives à sa position géographique, un drone est capable de suivre sa mission par exemple de manière autonome en utilisant en outre des données relatives par exemple à son inertie et à son altitude.Thus, provided with data relating to its geographical position, a drone is able to follow its mission for example autonomously by using in addition data relating for example to its inertia and to its altitude.
On conçoit alors que les données obtenues par le capteur GNSS jouent un rôle très important dans la navigation d’un drone et donc dans la mise en œuvre de la mission de ce drone.We can therefore see that the data obtained by the GNSS sensor play a very important role in the navigation of a drone and therefore in the implementation of the mission of this drone.
Toutefois, il est possible que le fonctionnement du capteur GNSS soit perturbé par exemple par des perturbations naturelles et/ou des interférences involontaires ou malveillantes.However, it is possible that the operation of the GNSS sensor may be disturbed, for example by natural disturbances and / or involuntary or malicious interference.
Cela conduit alors à une détermination inexacte de la position du drone ou même à l’impossibilité complète d’une telle détermination ce qui met sérieusement en péril la mission du drone.This then leads to an inaccurate determination of the position of the drone or even to the complete impossibility of such a determination which seriously jeopardizes the mission of the drone.
En cas de perte de la position exacte, certains drones sont programmés pour effectuer un atterrissage d’urgence ou pour naviguer à l’estime vers une position programmée en utilisant par exemple des données relatives à l’inertie du drone. Dans les deux cas, la mission du drone se trouve interrompue.In the event of loss of the exact position, certain drones are programmed to carry out an emergency landing or to navigate in dead reckoning towards a programmed position using for example data relating to the drone's inertia. In both cases, the drone's mission is interrupted.
La présente invention a pour but de proposer un procédé, un produit programme d’ordinateur et un système permettant aux drones d’assurer la continuité de leur mission même en cas de perte partielle ou totale du service de géolocalisation fourni par un ou plusieurs systèmes GNSS.The aim of the present invention is to propose a method, a computer program product and a system enabling drones to ensure the continuity of their mission even in the event of partial or total loss of the geolocation service provided by one or more GNSS systems. .
À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de géolocalisation d’un drone comportant un module de communication apte à établir une première liaison de données avec un module de communication d’une station principale fixe ayant une position connue, la première liaison de données étant configurée pour transmettre des données entre les modules de communication correspondantes sous la forme de signaux radioélectriques ;To this end, the subject of the invention is a method of geolocation of a drone comprising a communication module capable of establishing a first data link with a communication module of a fixed main station having a known position, the first link data being configured to transmit data between the corresponding communication modules in the form of radio signals;
le procédé comprenant les étapes suivantes :the process comprising the following steps:
- détermination d’une première mesure correspondant à l’instant d’arrivée d’une séquence de signal de type prédéterminé transmise via la première liaison de données ou au temps de propagation de cette séquence sur la première liaison de données ;- determination of a first measurement corresponding to the time of arrival of a signal sequence of predetermined type transmitted via the first data link or to the propagation time of this sequence on the first data link;
- détermination de la position relative du drone par rapport à la station principale en fonction de la première mesure ;- determination of the relative position of the drone relative to the main station according to the first measurement;
- détermination de la position absolue du drone en fonction de sa position relative par rapport à la station principale et de la position connue de la station principale.determination of the absolute position of the drone as a function of its relative position relative to the main station and of the known position of the main station.
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 :According to other advantageous aspects of the invention, the method comprises one or more of the following characteristics, taken alone or in any technically possible combination:
- la séquence de signal de type prédéterminé est émise dans la première liaison de données par le module de communication du drone ;- the signal sequence of predetermined type is transmitted in the first data link by the communication module of the drone;
- les étapes de détermination de la première mesure, de la position relative du drone et de la position absolue du drone sont mises en œuvre par le module de communication du drone ;the steps for determining the first measurement, the relative position of the drone and the absolute position of the drone are implemented by the communication module of the drone;
la première mesure correspondant au temps de propagation de la séquence de signal de type prédéterminé sur la première liaison de données ;the first measurement corresponding to the propagation time of the signal sequence of predetermined type on the first data link;
- une étape de détermination d’une deuxième mesure mise en œuvre par le module de communication du drone, la deuxième mesure correspondant à la direction d’arrivée des signaux radioélectriques formant la première liaison de données, vers le module de communication du drone ; avantageusement, ladite étape comprenant en outre la détermination d’une mesure supplémentaire correspondant au décalage Doppler des signaux radioélectriques formant la première liaison de données, à la réception par le module de communication du drone ;- a step of determining a second measurement implemented by the communication module of the drone, the second measurement corresponding to the direction of arrival of the radio signals forming the first data link, to the communication module of the drone; advantageously, said step further comprising the determination of an additional measurement corresponding to the Doppler shift of the radio signals forming the first data link, upon reception by the communication module of the drone;
- l’étape de détermination de la position relative du drone par rapport à la station principale comprend les sous-étapes suivantes : détermination de la distance séparant le drone et la station principale en fonction de la première mesure ; et détermination de la position relative du drone en fonction de ladite distance et de la deuxième mesure et avantageusement, en fonction de la mesure supplémentaire ;- the step of determining the relative position of the drone relative to the main station includes the following substeps: determining the distance between the drone and the main station according to the first measurement; and determining the relative position of the drone as a function of said distance and of the second measurement and advantageously as a function of the additional measurement;
- les étapes de détermination de la première mesure, de la position relative du drone et de la position absolue du drone sont mises en œuvre par le module de communication de la station principale ; le procédé comprenant en outre une étape de transmission de la position absolue du drone au module de communication du drone via la première liaison de données ; le module de communication de la station principale étant connecté à un module de communication d’une station complémentaire fixe ayant une position connue et éloignée de la station principale ; le module de communication du drone étant apte à établir une deuxième liaison de données avec le module de communication de la station complémentaire, la deuxième liaison de données étant configurée pour transmettre des données entre ces modules de communication sous la forme de signaux radioélectriques ;the steps for determining the first measurement, the relative position of the drone and the absolute position of the drone are implemented by the communication module of the main station; the method further comprising a step of transmitting the absolute position of the drone to the communication module of the drone via the first data link; the communication module of the main station being connected to a communication module of a fixed complementary station having a known position and distant from the main station; the drone's communication module being able to establish a second data link with the communication module of the complementary station, the second data link being configured to transmit data between these communication modules in the form of radio signals;
- le procédé comprend en outre les étapes suivantes :the method further comprises the following steps:
- détermination d’une deuxième mesure mise en œuvre par le module de communication de la station complémentaire, la deuxième mesure correspondant à l’instant d’arrivée de la séquence de signal de type prédéterminé transmise via la deuxième liaison de données ou au temps de propagation de cette séquence sur la deuxième liaison de données ;determination of a second measurement implemented by the communication module of the complementary station, the second measurement corresponding to the time of arrival of the signal sequence of predetermined type transmitted via the second data link or to the time of propagation of this sequence on the second data link;
- détermination d’une troisième mesure mise en œuvre par le module de communication de la station principale, la troisième mesure correspondant à la fréquence d’arrivée d’une pluralité de séquences de signal de type prédéterminé transmises via la première liaison de données ;- determination of a third measurement implemented by the communication module of the main station, the third measurement corresponding to the frequency of arrival of a plurality of signal sequences of predetermined type transmitted via the first data link;
- détermination d’une quatrième mesure mise en œuvre par le module de communication de la station complémentaire, la quatrième mesure correspondant à la fréquence d’arrivée d’une pluralité de séquences de signal de type prédéterminé transmises via la deuxième liaison de données ;- determination of a fourth measurement implemented by the communication module of the complementary station, the fourth measurement corresponding to the frequency of arrival of a plurality of signal sequences of predetermined type transmitted via the second data link;
et avantageusement, les étapes suivantes :and advantageously, the following steps:
- détermination d’une cinquième mesure mise en œuvre par le module de communication de la station principale, la cinquième mesure correspondant à la puissance des signaux radioélectriques reçus par la première liaison de données ;- determination of a fifth measurement implemented by the communication module of the main station, the fifth measurement corresponding to the power of the radio signals received by the first data link;
- détermination d’une sixième mesure mise en œuvre par le module de communication de la station complémentaire, la sixième mesure correspondant à la puissance des signaux radioélectriques reçus par la deuxième liaison de données ; et- determination of a sixth measurement implemented by the communication module of the complementary station, the sixth measurement corresponding to the power of the radio signals received by the second data link; and
- la position relative du drone est déterminée en fonction de la différence de la première et de la deuxième mesures, et de la différence de la troisième et de la quatrième mesures, et avantageusement, de la différence de la cinquième et de la sixième mesures.- The relative position of the drone is determined according to the difference of the first and the second measurements, and of the difference of the third and of the fourth measurements, and advantageously, of the difference of the fifth and of the sixth measurements.
L’invention a également pour objet un produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mises en œuvre par un équipement informatique, mettent en œuvre le procédé tel que défini précédemment.The invention also relates to a computer program product comprising software instructions which, when implemented by computer equipment, implement the method as defined above.
L’invention a également pour objet un système de géolocalisation d’un drone comportant des moyens techniques configurés pour mettre en œuvre le procédé tel que précédemment décrit.The invention also relates to a geolocation system for a drone comprising technical means configured to implement the method as previously described.
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 :These characteristics and advantages of the invention will appear on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example, and made with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 est une vue schématique d’un système de géolocalisation d’un drone selon un premier mode de réalisation de l’invention ;- Figure 1 is a schematic view of a geolocation system of a drone according to a first embodiment of the invention;
- la figure 2 est un organigramme d’un procédé de géolocalisation selon le premier mode de réalisation de l’invention, le procédé étant mis en œuvre par le système de la figure 1 ;- Figure 2 is a flow diagram of a geolocation method according to the first embodiment of the invention, the method being implemented by the system of Figure 1;
- la figure 3 est une vue schématique d’un système de géolocalisation d’un drone selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;- Figure 3 is a schematic view of a geolocation system of a drone according to a second embodiment of the invention;
- la figure 4 est un organigramme d’un procédé de géolocalisation selon le deuxième mode de réalisation de l’invention, le procédé étant mis en œuvre par le système de la figure 3.- Figure 4 is a flow diagram of a geolocation method according to the second embodiment of the invention, the method being implemented by the system of Figure 3.
Le système de géolocalisation 10 d’un drone 11 selon le premier mode de réalisation de l’invention est illustré schématiquement sur la figure 1.The geolocation system 10 of a drone 11 according to the first embodiment of the invention is illustrated diagrammatically in FIG. 1.
Comme mentionné précédemment, on entend par « drone », un engin volant dans l’atmosphère terrestre et pilotable au moins partiellement de manière autonome et/ou distante.As mentioned above, the term "drone" means a machine flying in the Earth's atmosphere and at least partially controllable autonomously and / or remotely.
De manière connue en soi, le drone 11 comporte notamment une centrale inertielle apte à fournir notamment des données relatives à l’attitude du drone 11, un compas apte à indiquer une direction de référence (direction Nord par exemple), un altimètre (baromètre par exemple) apte à fournir l’altitude du drone 11 et un capteur GNSS apte à déterminer la position du drone 11 en utilisant des signaux radioélectriques issus d’un et de plusieurs systèmes GNSS. Ces éléments sont connus en soi et ne sont pas illustrés sur la figure 1.In a manner known per se, the drone 11 comprises in particular an inertial unit able to supply in particular data relating to the attitude of the drone 11, a compass capable of indicating a reference direction (North direction for example), an altimeter (barometer by example) able to provide the altitude of the drone 11 and a GNSS sensor able to determine the position of the drone 11 using radio signals from one and more GNSS systems. These elements are known per se and are not illustrated in FIG. 1.
Selon l’invention, le drone 11 comporte en outre un module de communication 21 faisant partie du système de géolocalisation 10.According to the invention, the drone 11 further comprises a communication module 21 forming part of the geolocation system 10.
En particulier, le module de communication 21 comporte une antenne 31 et une unité de traitement 32.In particular, the communication module 21 includes an antenna 31 and a processing unit 32.
L’antenne 31 est apte à émettre et à recevoir des signaux radioélectriques. L’antenne 31 comporte au moins un élément aérien. Elle peut aussi comporter une pluralité d’antennes élémentaires disposées selon une configuration géométrique prédéterminée sur une surface. En outre, chaque antenne élémentaire est apte à mesurer la puissance, l’amplitude, la fréquence et la phase des signaux radioélectriques reçus.The antenna 31 is capable of transmitting and receiving radio signals. The antenna 31 comprises at least one aerial element. It can also include a plurality of elementary antennas arranged in a predetermined geometric configuration on a surface. In addition, each elementary antenna is capable of measuring the power, the amplitude, the frequency and the phase of the radio signals received.
Dans le cas où l’antenne 31 comporte plusieurs éléments aériens et une pluralité d’antennes élémentaires, en analysant au minimum les mesures de phase et la configuration géométrique de la disposition des antennes élémentaires, elle est apte à déterminer, par un procédé de goniométrie, connu en soi, la direction de la provenance des signaux radioélectriques reçusIn the case where the antenna 31 comprises several aerial elements and a plurality of elementary antennas, by analyzing at least the phase measurements and the geometrical configuration of the arrangement of the elementary antennas, it is able to determine, by a goniometry method , known per se, the direction of the source of the radio signals received
L’unité de traitement 32 est apte à générer au moins certains des signaux radioélectriques destinés à être émis par l’antenne 31 et à analyser au moins certains des signaux radioélectriques reçus par l’antenne 31 comme cela sera expliqué par la suite.The processing unit 32 is able to generate at least some of the radio signals intended to be transmitted by the antenna 31 and to analyze at least some of the radio signals received by the antenna 31 as will be explained below.
L’unité de traitement 32 se présente par exemple au moins partiellement sous la forme d'un mini-calculateur muni d’un processeur et d’une mémoire. Cette mémoire est notamment apte à stocker une pluralité de logiciels exécutables par le processeur.The processing unit 32 is for example at least partially in the form of a mini-calculator provided with a processor and with a memory. This memory is in particular capable of storing a plurality of software executable by the processor.
En variante ou en complément, l’unité de traitement 32 se présente au moins partiellement sous la forme d’un ou de plusieurs circuits programmables par exemple de type FPGA (de l’anglais « Field-Programmable Gâte Array »).As a variant or in addition, the processing unit 32 is at least partially in the form of one or more programmable circuits, for example of the FPGA type (from the English "Field-Programmable Gate Array").
Selon le premier mode de réalisation, le module de communication 21 du drone 11 comporte en outre une horloge (non-illustrée) utilisable par exemple par l’unité de traitement 32.According to the first embodiment, the communication module 21 of the drone 11 further comprises a clock (not shown) usable for example by the processing unit 32.
Outre le module de communication 21 du drone 11, le système de géolocalisation 10 selon le premier mode de réalisation de l’invention comporte au moins un autre module de communication 22.In addition to the communication module 21 of the drone 11, the geolocation system 10 according to the first embodiment of the invention comprises at least one other communication module 22.
Ce module de communication 22 est disposé dans une station principale 12 ayant une position géographique connue. Cette station principale 12 est par exemple disposée sur la surface terrestre.This communication module 22 is arranged in a main station 12 having a known geographical position. This main station 12 is for example arranged on the earth's surface.
Tout comme le module de communication 21, le module de communication 22 comporte une antenne 33 et une unité de traitement 34.Like the communication module 21, the communication module 22 includes an antenna 33 and a processing unit 34.
L’antenne 33 est notamment apte à recevoir et à envoyer des signaux radioélectriques en provenance de l’antenne 31 ou vers cette antenne 31.The antenna 33 is in particular capable of receiving and sending radio signals coming from the antenna 31 or towards this antenna 31.
L’unité de traitement 34 est par exemple analogue à l’unité de traitement 32 décrite précédemment.The processing unit 34 is for example analogous to the processing unit 32 described above.
En utilisant les antennes 31, 33 et les unités de traitement 32, 34, les modules de communication 21, 22 sont aptes à établir une liaison de données LD entre eux pour transmettre des données entre eux via cette liaison de données LD sous la forme de signaux radioélectriques. Cette liaison permet notamment d’assurer la commande et le contrôle du drone 11 en formant ainsi une liaison de commande-contrôle.By using the antennas 31, 33 and the processing units 32, 34, the communication modules 21, 22 are able to establish an LD data link between them to transmit data between them via this LD data link in the form of radio signals. This link makes it possible in particular to ensure command and control of the drone 11 thereby forming a command-control link.
La liaison de données LD est donc une liaison bidirectionnelle mettant en œuvre une liaison montante UL (de l’anglais « Up Link ») du module de communication 22 vers le module de communication 21, et une liaison descendante DL (de l’anglais « Down Link ») du module de communication 21 vers le module de communication 22.The data link LD is therefore a bidirectional link implementing an uplink UL (from the English "Up Link") from the communication module 22 to the communication module 21, and a downlink DL (from the English " Down Link ”) from the communication module 21 to the communication module 22.
Le procédé de géolocalisation du drone 11 mis en œuvre par le système de géolocalisation 10 selon le premier mode de réalisation de l’invention sera désormais expliqué en référence à la figure 2 présentant un organigramme de ses étapes.The drone 11 geolocation method implemented by the geolocation system 10 according to the first embodiment of the invention will now be explained with reference to FIG. 2 presenting a flow diagram of its steps.
Ce procédé est notamment mis en œuvre lorsque le drone 11 estime que la position donnée par le capteur GNSS n’est pas suffisamment précise ou est défaillante.This process is notably implemented when the drone 11 considers that the position given by the GNSS sensor is not sufficiently precise or is faulty.
Dans ce cas, le drone 11 continue sa navigation en utilisant des données disponibles comme par exemple les données relatives à son inertie et/ou à son altitude.In this case, the drone 11 continues its navigation by using available data such as for example the data relating to its inertia and / or to its altitude.
En même temps, le module de communication 21 du drone 11 émet dans la liaison de données LD une séquence de signal de type prédéterminé, ayant par exemple une forme particulière et reconnaissable par ce module. Cette séquence est par exemple générée par l’unité de traitement 32 et émise via l’antenne 31.At the same time, the communication module 21 of the drone 11 transmits in the data link LD a signal sequence of predetermined type, for example having a particular shape and recognizable by this module. This sequence is for example generated by the processing unit 32 and transmitted via the antenna 31.
À la réception de cette séquence, le module de communication 22 de la station principale 12 réfléchit par exemple cette séquence pour la transmettre au module de communication 21 ou émet immédiatement une autre séquence de type prédéterminé dans la liaison de données LD.Upon reception of this sequence, the communication module 22 of the main station 12 for example reflects this sequence to transmit it to the communication module 21 or immediately transmits another sequence of predetermined type in the data link LD.
Lors de l’étape initiale 50, le module de communication 21 du drone 11 détermine une première mesure correspondant au temps de propagation de la séquence de type prédéterminée émise via la première liaison de données LD.During the initial step 50, the communication module 21 of the drone 11 determines a first measurement corresponding to the propagation time of the sequence of predetermined type transmitted via the first data link LD.
Cela est fait par exemple en mesurant par l’unité de traitement 31 au moyen de l’horloge l’intervalle temporel dont le début coïncide avec l’émission de la séquence de type prédéterminé par le module de communication 21 et dont la fin coïncide avec la réception de cette séquence réfléchie ou de la séquence correspondante qui a été générée par le module de communication 22.This is done for example by measuring by the processing unit 31 by means of the clock the time interval whose start coincides with the emission of the sequence of predetermined type by the communication module 21 and whose end coincides with the reception of this reflected sequence or of the corresponding sequence which has been generated by the communication module 22.
Lors de cette étape, le module de communication 21 met alors en œuvre une télémétrie sur la liaison de données LD.During this step, the communication module 21 then implements telemetry on the data link LD.
Lors de l’étape 60 suivante, le module de communication 21 détermine éventuellement une deuxième mesure correspondant à la direction d’arrivée des signaux radioélectriques formant la première liaison de données LD, vers ce module. Cette deuxième mesure est donc dite mesure de goniométrie.During the next step 60, the communication module 21 optionally determines a second measurement corresponding to the direction of arrival of the radio signals forming the first data link LD, to this module. This second measurement is therefore called goniometry measurement.
Comme expliqué précédemment, cette étape est par exemple mise œuvre en utilisant les phases des signaux reçus par les antennes élémentaires formant l’antenne 31.As explained above, this step is for example implemented using the phases of the signals received by the elementary antennas forming the antenna 31.
Selon un exemple de réalisation, l’étape 60 est mise en œuvre avant l’étape 50 ou en parallèle avec cette étape 50.According to an exemplary embodiment, step 60 is implemented before step 50 or in parallel with this step 50.
Lors de cette étape, le module de communication 21 détermine éventuellement des mesures supplémentaires telles que :During this step, the communication module 21 possibly determines additional measures such as:
- une mesure de décalage de fréquence dû à l’effet Doppler provoqué par déplacement du drone 11 dans l’espace entre le moment d’émission de la séquence et le moment de réception de la séquence correspondante ;- a measurement of frequency offset due to the Doppler effect caused by displacement of the drone 11 in the space between the moment of emission of the sequence and the moment of reception of the corresponding sequence;
- une mesure de puissance du signal reçu.- a power measurement of the received signal.
Lors de l’étape 70 suivante, le module de communication 21 détermine la position relative du drone 11 par rapport à la station principale 12.During the next step 70, the communication module 21 determines the relative position of the drone 11 relative to the main station 12.
Notamment, cette étape 70 comprend une première sous-étape 71 lors de laquelle le module de communication 21 détermine la distance séparant le drone 11 et la station principale 12 en fonction notamment de la première mesure déterminée lors de l’étape 50.In particular, this step 70 comprises a first substep 71 during which the communication module 21 determines the distance separating the drone 11 and the main station 12 as a function in particular of the first measurement determined during step 50.
Lors d’une deuxième sous-étape 72, le module de communication 21 détermine la position relative du drone 11 en fonction de la distance déterminée lors de la sous-étape 71 précédente et éventuellement de la mesure de goniométrie, ainsi que des mesures supplémentaires.During a second sub-step 72, the communication module 21 determines the relative position of the drone 11 as a function of the distance determined during the previous sub-step 71 and possibly of the direction-finding measurement, as well as additional measurements.
Éventuellement, cette position relative est déterminée en outre en fonction d’autres données disponibles dans le drone 11 telles que par exemple les données relatives à l’inertie ou l’altitude du drone 11.Optionally, this relative position is also determined as a function of other data available in the drone 11 such as for example the data relating to the inertia or the altitude of the drone 11.
Lors de l’étape 80 finale, le module de communication 21 détermine la position absolue du drone 11 en fonction de sa position relative déterminée lors de l’étape 70 et de la position connue de la station principale 12.During the final step 80, the communication module 21 determines the absolute position of the drone 11 as a function of its relative position determined during step 70 and the known position of the main station 12.
Cette position de la station principale 12 a été par exemple préalablement mémorisée par le module de communication 21 du drone 11 éventuellement avec un identifiant de la station 12 ou alors, a été transmise par la station 12 au drone 11 via la liaison de données LD.This position of the main station 12 has for example been previously memorized by the communication module 21 of the drone 11 possibly with an identifier of the station 12 or else has been transmitted by the station 12 to the drone 11 via the LD data link.
On conçoit alors que l’invention selon le premier mode de réalisation de l’invention présente un certain nombre d’avantages.It can therefore be seen that the invention according to the first embodiment of the invention has a number of advantages.
Tout d’abord, l’invention permet au drone de déterminer sa position notamment en cas de défaillance du capteur GNSS et de poursuivre ainsi sa mission normalement.First, the invention enables the drone to determine its position, in particular in the event of a GNSS sensor failure, and thus to continue its mission normally.
En outre, de manière générale, les drones sont souvent munis de tous les équipements nécessaires pour mettre en œuvre l’invention.In addition, in general, drones are often provided with all the equipment necessary to implement the invention.
Finalement, il est clair que ce mode de réalisation ne se limite pas à une seule station fixe. Le procédé décrit ci-dessus peut être mis en œuvre en utilisant consécutivement plusieurs stations fixes.Finally, it is clear that this embodiment is not limited to a single fixed station. The method described above can be implemented by using several fixed stations consecutively.
Ces stations sont par exemple disposées dans des zones dans lesquelles les signaux GNSS sont particulièrement perturbés et/ou des actions malveillantes sont possibles.These stations are for example arranged in areas in which the GNSS signals are particularly disturbed and / or malicious actions are possible.
Le système de géolocalisation 110 d’un drone 111 selon le deuxième mode de réalisation de l’invention est illustré schématiquement sur la figure 3.The geolocation system 110 of a drone 111 according to the second embodiment of the invention is illustrated diagrammatically in FIG. 3.
Le drone 111 est par exemple analogue au drone 11 décrit précédemment. Ainsi, par exemple, il comporte les mêmes équipements que ceux décrits précédemment.The drone 111 is for example analogous to the drone 11 described above. Thus, for example, it includes the same equipment as that described above.
Selon un exemple de réalisation, le drone 111 comporte en outre un tachymètre permettant de mesurer les vitesses de rotation du drone 111 selon différents axes. Le tachymètre vient par exemple en complément ou en remplacement de la centrale inertielle.According to an exemplary embodiment, the drone 111 further comprises a tachometer making it possible to measure the rotational speeds of the drone 111 along different axes. The tachometer, for example, complements or replaces the inertial unit.
Selon l’invention, le drone 111 comporte en outre un module de communication 121 faisant partie du système de géolocalisation 110.According to the invention, the drone 111 further comprises a communication module 121 forming part of the geolocation system 110.
Ce module de communication 121 est par exemple analogue au module de communication 21 décrit précédemment. Ainsi, ce module de communication 121 comporte une antenne 131 et une unité de traitement 132 analogue à l’unité de traitement 32 décrit précédemment.This communication module 121 is for example analogous to the communication module 21 described above. Thus, this communication module 121 includes an antenna 131 and a processing unit 132 analogous to the processing unit 32 described above.
L’antenne 131 est par exemple une antenne conventionnelle apte à émettre et à recevoir des signaux radioélectriques selon des technologies connues en soi.The antenna 131 is for example a conventional antenna capable of transmitting and receiving radio signals according to technologies known per se.
Outre le module de communication 121 du drone 111, le système de géolocalisation 110 selon le deuxième mode de réalisation de l’invention comporte au moins deux autres modules de communication 122 et 123.In addition to the communication module 121 of the drone 111, the geolocation system 110 according to the second embodiment of the invention comprises at least two other communication modules 122 and 123.
Le module de communication 122 est disposé dans une station principale 112 ayant une position géographique connue et est par exemple analogue au module de communication 22 décrit précédemment. Ainsi, comme dans le cas précédent, ce module de communication 122 comporte une antenne 133 analogue à l’antenne 33 et une unité de traitement 134 analogue à l’unité de traitement 34.The communication module 122 is arranged in a main station 112 having a known geographical position and is for example analogous to the communication module 22 described above. Thus, as in the previous case, this communication module 122 comprises an antenna 133 analogous to the antenna 33 and a processing unit 134 analogous to the processing unit 34.
En utilisant les antennes 131 et 133 et les unités de traitement 132 et 134, les modules de communication 121 et 122 sont aptes à établir une première liaison de données LD1 entre eux pour transmettre des données entre eux via cette première liaison de données LD1 sous la forme de signaux radioélectriques.By using the antennas 131 and 133 and the processing units 132 and 134, the communication modules 121 and 122 are able to establish a first data link LD1 between them to transmit data between them via this first data link LD1 under the form of radio signals.
Le module de communication 123 est disposé dans une station complémentaire 113 ayant une position géographique connue. Cette station 113 est éloignée de la station 112 d’une distance significative par rapport par exemple à la distance séparant le drone 111 et la station principale 112.The communication module 123 is arranged in a complementary station 113 having a known geographical position. This station 113 is distant from station 112 by a significant distance relative for example to the distance separating the drone 111 and the main station 112.
Par « distance significative » par rapport à une autre distance, on comprend une distance égale à au moins 10% de cette autre distance.By "significant distance" from another distance is meant a distance equal to at least 10% of this other distance.
Le module de communication 123 est par exemple analogue au module de communication 122 et comporte notamment une antenne 135 analogue à l’antenne 133 et une unité de traitement 136 analogue à l’unité de traitement 134.The communication module 123 is for example analogous to the communication module 122 and in particular comprises an antenna 135 analogous to the antenna 133 and a processing unit 136 analogous to the processing unit 134.
En utilisant les antennes 131 et 135 et les unités de traitement 132 et 136, les modules de communication 121 et 123 sont aptes à établir une deuxième liaison de données LD2 entre eux pour transmettre des données entre eux via cette deuxième liaison de données LD2 sous la forme de signaux radioélectriques.By using the antennas 131 and 135 and the processing units 132 and 136, the communication modules 121 and 123 are able to establish a second data link LD2 between them to transmit data between them via this second data link LD2 under the form of radio signals.
Finalement, les modules de communication 122, 123 de la station principale 112 et de la station complémentaire 113 sont aptes à communiquer entre eux via une troisième liaison de données qui est mise en œuvre selon une technologie différente de celle des liaisons de données LD1, LD2 ou alors selon la même technologie que celles-ci.Finally, the communication modules 122, 123 of the main station 112 and of the complementary station 113 are able to communicate with each other via a third data link which is implemented using a technology different from that of the data links LD1, LD2 or else using the same technology as these.
Selon le deuxième mode de réalisation, chacun des modules de communication 122, 123 comporte une horloge utilisable par l’unité de traitement 134, 136 correspondante. L’horloge du module de communication 123 de la station complémentaire 113 est par exemple synchronisée avec celle du module de communication 122 de la station principale 112 via par exemple la troisième liaison de données.According to the second embodiment, each of the communication modules 122, 123 includes a clock usable by the corresponding processing unit 134, 136. The clock of the communication module 123 of the complementary station 113 is for example synchronized with that of the communication module 122 of the main station 112 via for example the third data link.
Le procédé de géolocalisation du drone 111 mis en œuvre par le système de géolocalisation 110 selon le deuxième mode de réalisation de l’invention sera désormais expliqué en référence à la figure 4 présentant un organigramme de ses étapes.The drone 111 geolocation method implemented by the geolocation system 110 according to the second embodiment of the invention will now be explained with reference to FIG. 4 presenting a flow diagram of its steps.
Comme dans le cas précédent, ce procédé est notamment mis en œuvre lorsque le drone 111 estime que la position donnée par le capteur GNSS n’est pas suffisamment précise ou est défaillante.As in the previous case, this method is notably implemented when the drone 111 considers that the position given by the GNSS sensor is not sufficiently precise or is faulty.
Dans ce cas, le drone 111 continue sa navigation en utilisant des données disponibles comme par exemple les données relatives à son inertie et/ou altitude.In this case, the drone 111 continues its navigation by using available data such as for example the data relating to its inertia and / or altitude.
En même temps, le module de communication 121 du drone 111 émet simultanément dans les première et deuxième liaisons de données LD1, LD2 une séquence de signal de type prédéterminé.At the same time, the communication module 121 of the drone 111 transmits simultaneously in the first and second data links LD1, LD2 a signal sequence of predetermined type.
Lors de l’étape 150 initiale, le module de communication 122 de la station principale 112 détermine une première mesure correspondant à l’instant d’arrivée de la séquence de type prédéterminé transmise par le module de communication 121 du drone 111, via la première liaison de données LD1.During the initial step 150, the communication module 122 of the main station 112 determines a first measurement corresponding to the time of arrival of the sequence of predetermined type transmitted by the communication module 121 of the drone 111, via the first LD1 data link.
Cet instant est déterminé par l’unité de traitement 134 en utilisant l’horloge correspondante.This instant is determined by the processing unit 134 using the corresponding clock.
Lors de l’étape 155 mise en œuvre par exemple en parallèle avec l’étape 150, le module de communication 123 de la station complémentaire 113 détermine une deuxième mesure correspondant à l’instant d’arrivée de la séquence de type prédéterminé transmise par le module de communication 121 du drone 111, via la deuxième liaison de données LD2.During step 155 implemented for example in parallel with step 150, the communication module 123 of the complementary station 113 determines a second measurement corresponding to the time of arrival of the sequence of predetermined type transmitted by the communication module 121 of the drone 111, via the second data link LD2.
Cet instant est déterminé par l’unité de traitement 136 en utilisant l’horloge correspondante.This instant is determined by the processing unit 136 using the corresponding clock.
Puis, à la fin de cette étape 155, le module de communication 123 de la station complémentaire 113 transmet la deuxième mesure au module de communication 122 de la station principale 112 via la troisième liaison de données.Then, at the end of this step 155, the communication module 123 of the complementary station 113 transmits the second measurement to the communication module 122 of the main station 112 via the third data link.
Selon une variante de réalisation, lors des étapes 150, 155, les modules de communication 122, 123 mesurent chacun le temps de propagation de la séquence de type prédéterminé transmise par le module de communication 121 du drone 111 respectivement sur la première liaison de données LD1 et sur la deuxième liaison de données LD2.According to an alternative embodiment, during steps 150, 155, the communication modules 122, 123 each measure the propagation time of the sequence of predetermined type transmitted by the communication module 121 of the drone 111 respectively on the first data link LD1 and on the second LD2 data link.
Dans ce cas, la séquence transmise par le module de communication 121 via chacune des liaisons de données LD1, LD2 correspond par exemple à une séquence réfléchie par ce module suite à la réception d’une séquence de type prédéterminé émise dans cette liaison par le module de communication 122, 123 correspondant.In this case, the sequence transmitted by the communication module 121 via each of the data links LD1, LD2 corresponds for example to a sequence reflected by this module following the reception of a sequence of predetermined type transmitted in this link by the module communication 122, 123 correspondent.
Autrement dit, dans cette variante de réalisation, chacun des modules de communication 122, 123 met en œuvre une télémétrie via la liaison de données correspondante.In other words, in this alternative embodiment, each of the communication modules 122, 123 implements telemetry via the corresponding data link.
Lors de l’étape 160, le module de communication 122 de la station principale 112 détermine une troisième mesure correspondant à la fréquence d’arrivée d’une pluralité de séquences de type prédéterminé transmises par le module de communication 121 du drone 11, via la première liaison de données LD1.During step 160, the communication module 122 of the main station 112 determines a third measurement corresponding to the arrival frequency of a plurality of sequences of predetermined type transmitted by the communication module 121 of the drone 11, via the first LD1 data link.
Ces séquences de type prédéterminé sont émises par le module de communication 121 du drone 111 avec une même fréquence.These sequences of predetermined type are transmitted by the communication module 121 of the drone 111 with the same frequency.
La troisième mesure correspond donc à une mesure dite de Doppler qui correspond à un décalage fréquentiel suite au déplacement du drone 111 pendant le temps de la mesure.The third measurement therefore corresponds to a so-called Doppler measurement which corresponds to a frequency offset following the displacement of the drone 111 during the measurement time.
Lors de l’étape 165 mise en œuvre par exemple en parallèle avec l’étape 160, le module de communication 123 de la station complémentaire 113 détermine une quatrième mesure correspondant à la fréquence d’arrivée d’une pluralité de séquences de type prédéterminé transmises par le module de communication 121 du drone 11, via la deuxième liaison de données LD2.During step 165 implemented for example in parallel with step 160, the communication module 123 of the complementary station 113 determines a fourth measurement corresponding to the arrival frequency of a plurality of sequences of predetermined type transmitted by the communication module 121 of the drone 11, via the second data link LD2.
Cette pluralité de séquences de type prédéterminé est par exemple identique à celle transmise via la première liaison de données LD1 lors de l’étape 160.This plurality of sequences of predetermined type is for example identical to that transmitted via the first data link LD1 during step 160.
À la fin de cette étape 165, le module de communication 123 de la station complémentaire 113 transmet la quatrième mesure au module de communication 122 de la station principale 112 via la troisième liaison de données.At the end of this step 165, the communication module 123 of the complementary station 113 transmits the fourth measurement to the communication module 122 of the main station 112 via the third data link.
Lors de l’étape 168 optionnelle, le module de communication 122 de la station principale 112 détermine une cinquième mesure correspondant à la puissance des signaux reçus via la première liaison de données LD1.During the optional step 168, the communication module 122 of the main station 112 determines a fifth measurement corresponding to the power of the signals received via the first data link LD1.
Lors de l’étape 169 également optionnelle, le module de communication 123 de la station complémentaire 113 détermine une sixième mesure correspondant à la puissance des signaux reçus via la deuxième liaison de données LD2 et transmet cette sixième mesure au module de communication 122 de la station principale 112 via la troisième liaison de données.During step 169, also optional, the communication module 123 of the complementary station 113 determines a sixth measurement corresponding to the power of the signals received via the second data link LD2 and transmits this sixth measurement to the communication module 122 of the station. main 112 via the third data link.
Lors de l’étape 170 suivante, le module de communication 122 de la station principale 112 détermine la position relative du drone 111 notamment par rapport à la station principale 112 en fonction de l’ensemble des mesures effectuées.During the following step 170, the communication module 122 of the main station 112 determines the relative position of the drone 111 in particular with respect to the main station 112 according to all of the measurements carried out.
En particulier, lors de cette étape, pour déterminer la position relative du drone 111, l’unité de traitement 134 met en œuvre une technique connue sous l’acronyme anglais TDOA (« Time Différence Of Arrivai ») qui utilise la différence de la première et de la deuxième mesures, une technique connue sous l’acronyme anglais FDOA (« Frequency Différence Of Arrivai ») qui utilise la différence de la troisième et de la quatrième mesures et lorsque les étapes 168 et 169 ont été mises en œuvre, une technique connue sous l’acronyme anglais PDOA (« Power Différence Of Arrivai ») qui utilise la différence de la cinquième et de la sixième mesures. Ces techniques utilisent en outre la distance connue séparant la station principale 112 et la station complémentaire 113.In particular, during this step, to determine the relative position of the drone 111, the processing unit 134 implements a technique known by the acronym TDOA ("Time Difference Of Arrival") which uses the difference from the first and of the second measurement, a technique known by the acronym FDOA ("Frequency Difference Of Arrivai") which uses the difference of the third and of the fourth measurement and when steps 168 and 169 have been implemented, a technique known by the acronym PDOA ("Power Difference Of Arrivai") which uses the difference of the fifth and the sixth measures. These techniques also use the known distance separating the main station 112 and the complementary station 113.
Éventuellement, la position relative est déterminée en outre en fonction d’autres données disponibles et éventuellement transmises par le drone 111 via la première liaison de données LD1, telles que par exemple les données relatives à l’inertie ou l’altitude du drone 111.Optionally, the relative position is also determined as a function of other data available and possibly transmitted by the drone 111 via the first data link LD1, such as for example the data relating to the inertia or the altitude of the drone 111.
Lors de l’étape 180 suivante, le module de communication 122 de la station principale 112 détermine la position absolue du drone 111 en fonction de sa position relative par rapport à la station principale 112 et de la position connue de la station.In the next step 180, the communication module 122 of the main station 112 determines the absolute position of the drone 111 as a function of its relative position relative to the main station 112 and of the known position of the station.
Finalement, lors de l’étape 190 finale, le module de communication 122 de la station principale 112 envoie la position absolue déterminée au module de communication 121 du drone 111 via la première liaison de données LD1.Finally, during the final step 190, the communication module 122 of the main station 112 sends the determined absolute position to the communication module 121 of the drone 111 via the first data link LD1.
Par ailleurs, il est clair qu’au moins certaines des étapes précitées (comme par exemple les étapes 170,180, 190) peuvent être mises en œuvre également par le module de communication 123 de la station complémentaire 113 ou même par le module de communication 121 du drone 111. Dans ce cas, le procédé précité comprend en outre une étape de transmission de l’ensemble des mesures ou de la position relative du drone vers le module de communication correspondant.Furthermore, it is clear that at least some of the aforementioned steps (such as for example steps 170, 180, 190) can also be implemented by the communication module 123 of the complementary station 113 or even by the communication module 121 of the drone 111. In this case, the aforementioned method further comprises a step of transmitting all of the measurements or the relative position of the drone to the corresponding communication module.
Il est clair en outre que, comme dans le cas précédent, la mise en œuvre du procédé selon le deuxième mode de réalisation n’est pas limitée à deux stations. Un nombre supérieur de stations peut par exemple être utilisé pour assurer la continuité de la mission du drone dans une zone géographique donnée.It is also clear that, as in the previous case, the implementation of the method according to the second embodiment is not limited to two stations. A greater number of stations can for example be used to ensure the continuity of the drone's mission in a given geographical area.
Il est clair également que les deux modes de réalisation peuvent être mis en œuvre l’un après l’autre. Ainsi, par exemple, lorsqu’une seule station au sol est dans la zone de visibilité du drone, le procédé selon le premier mode de réalisation peut être mis en œuvre. Lorsqu’une deuxième station apparaît dans cette zone de visibilité, le procédé selon le deuxième mode de réalisation peut alors être mis en œuvre.It is also clear that the two embodiments can be implemented one after the other. Thus, for example, when only one ground station is in the visibility area of the drone, the method according to the first embodiment can be implemented. When a second station appears in this visibility zone, the method according to the second embodiment can then be implemented.
Finalement, l’invention selon le deuxième mode de réalisation présente les mêmes avantages que l’invention selon le premier mode de réalisation.Finally, the invention according to the second embodiment has the same advantages as the invention according to the first embodiment.
Bien entendu, d’autres modes de réalisation sont également possibles.Of course, other embodiments are also possible.
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