FR3083882A1 - METHOD AND DRONE PROVIDED WITH A LANDING / TAKE-OFF ASSISTANCE SYSTEM - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un drone (1) muni d'un système de pilotage automatique (10) comprenant au moins un actionneur de pilotage (11) et au moins un calculateur embarqué (15). Le système de pilotage automatique (10) comprenant un jeu principal (20) de senseurs embarqué et un jeu complémentaire (30) de senseurs, ledit calculateur embarqué (15) étant configuré pour générer un ordre de commande pour commander un actionneur de pilotage sur la base par défaut de premières mesures réalisées par le jeu principal (20) de senseurs et au moins une deuxième mesure réalisée par le jeu complémentaire (30) de senseurs en cas de meilleures précisions de la deuxième mesure par rapport aux premières mesures pour notamment optimiser une approche.The present invention relates to a drone (1) provided with an automatic piloting system (10) comprising at least one piloting actuator (11) and at least one on-board computer (15). The automatic pilot system (10) comprising a main set (20) of on-board sensors and a complementary set (30) of sensors, said on-board computer (15) being configured to generate a control order for controlling a pilot actuator on the default base of first measurements made by the main set (20) of sensors and at least one second measurement made by the complementary set (30) of sensors in the event of better accuracy of the second measurement compared to the first measurements, in particular to optimize a approach.
Description
Procédé et drone muni d'un système d’aide à l’atterrissaqe/décollaqeMethod and drone with a landing / take-off aid system
La présente invention concerne un procédé et un drone muni d’un système d’aide à l’atterrissage/décollage.The present invention relates to a method and a drone provided with a landing / take-off assistance system.
Un drone peut posséder un système de navigation autonome qui contrôle des actionneurs afin de piloter la trajectoire suivie par ce drone. Le terme « actionneur » est à interpréter au sens large, ce terme pouvant notamment désigner tout organe apte à engendrer le déplacement ou la déformation d’un autre organe et pouvant par exemple comprendre des vérins, des servocommandes, des moteurs...A drone can have an autonomous navigation system which controls actuators in order to pilot the trajectory followed by this drone. The term "actuator" is to be interpreted in the broad sense, this term being able in particular to designate any member capable of causing the displacement or the deformation of another member and which can for example comprise jacks, servo-controls, motors ...
Ce système de navigation peut être à cet effet relié à un jeu de capteurs. Un tel jeu de capteurs peut comprendre un système de positionnement par satellites fournissant les coordonnées du drone et une centrale inertielle fournissant notamment les angles de tangage, de roulis et de lacet de l’aéronef.This navigation system can for this purpose be connected to a set of sensors. Such a set of sensors may include a satellite positioning system providing the coordinates of the drone and an inertial unit providing in particular the pitch, roll and yaw angles of the aircraft.
Par sécurité, le jeu de capteurs peut être redondé. Néanmoins, si par exemple des conditions météorologiques perturbent un système de positionnement par satellites, tous les systèmes de positionnement par satellites seront perturbés.For safety, the sensor set can be redundant. However, if for example weather conditions disrupt a satellite positioning system, all satellite positioning systems will be disturbed.
La présente invention a alors pour objet de proposer un drone innovant visant à être robuste d’un point de vue sécurité et fiabilité.The present invention therefore aims to provide an innovative drone aimed at being robust from a safety and reliability point of view.
Un drone selon l’invention peut être muni d’un système de pilotage automatique comprenant au moins un actionneur de pilotage, le système de pilotage automatique comprenant au moins un calculateur embarqué configuré pour générer un ordre de commande afin de commander ledit au moins un actionneur de pilotage, le système de pilotage automatique comprenant un jeu principal de senseurs embarqués mesurant au moins une valeur d’une donnée relative à la position du drone, éventuellement par rapport à une aire d’atterrissage voire en communication avec ledit au moins un calculateur embarqué, le jeu principal de senseurs comprenant deux senseurs qui incluent respectivement un organe embarqué d’un système de localisation par satellites et une centrale inertielle.A drone according to the invention can be provided with an automatic piloting system comprising at least one piloting actuator, the automatic piloting system comprising at least one on-board computer configured to generate a control order in order to control said at least one actuator piloting, the automatic piloting system comprising a main set of on-board sensors measuring at least one value of a datum relating to the position of the drone, possibly with respect to a landing area or even in communication with said at least one on-board computer , the main set of sensors comprising two sensors which respectively include an on-board member of a satellite location system and an inertial unit.
Le drone embarque un jeu complémentaire de senseurs en communication avec ledit au moins un calculateur embarqué, le jeu complémentaire comprenant au moins un senseur fournissant au moins une dite valeur et par exemple une information relative à la position du drone par rapport à une aire d’atterrissage, ledit au moins un senseur du jeu complémentaire et les senseurs du jeu principal de senseurs étant dissimilaires, le calculateur embarqué étant configuré pour générer ledit ordre de commande sur la base par défaut de premières mesures réalisées par le jeu principal de senseurs et au moins d’une deuxième mesure réalisée par le jeu complémentaire de senseurs en cas de meilleures précisions de la deuxième mesure par rapport aux premières mesures.The drone takes on a complementary set of sensors in communication with said at least one on-board computer, the complementary set comprising at least one sensor providing at least one said value and for example information relating to the position of the drone relative to an area of landing, said at least one sensor of the complementary set and the sensors of the main set of sensors being dissimilar, the on-board computer being configured to generate said command order on the basis by default of first measurements carried out by the main set of sensors and at least of a second measurement carried out by the complementary set of sensors in the event of better precision of the second measurement compared to the first measurements.
Le terme « dissimilaire » signifie que les senseurs concernés fonctionnent selon des principes physiques différents. Deux senseurs dissimilaires mesurent alors la valeur d’un même paramètre de manière différente.The term "dissimilar" means that the sensors concerned operate on different physical principles. Two dissimilar sensors then measure the value of the same parameter differently.
Pour remplir ses fonctions, le calculateur embarqué peut comprendre un ou plusieurs calculateurs, une ou plusieurs cartes électroniques d’un même équipement, un ou plusieurs segments de code... Selon un exemple, un calculateur complémentaire du calculateur embarqué est relié à chaque senseur du jeu principal et du jeu complémentaire de senseurs, ce calculateur complémentaire étant relié à un calculateur de navigation du calculateur embarqué lui-même relié à chaque actionneur. Selon un autre exemple, chaque senseur du jeu principal et du jeu complémentaire de senseurs est relié à un calculateur de navigation, éventuellement via des filtres usuels. D’autres architectures sont possibles sans sortir du cadre de l’invention.To perform its functions, the on-board computer can include one or more computers, one or more electronic cards of the same equipment, one or more code segments, etc. According to one example, a computer complementary to the on-board computer is connected to each sensor. the main set and the complementary set of sensors, this complementary computer being connected to a navigation computer of the on-board computer itself connected to each actuator. According to another example, each sensor of the main set and of the complementary set of sensors is connected to a navigation computer, possibly via conventional filters. Other architectures are possible without departing from the scope of the invention.
Dans le cadre d’un vol autonome d’un drone, à savoir sans pilote embarqué et sans pilote à distance, les phases de décollage et d atterrissage sont de fait les plus critiques. Le drone de l’invention peut permettre de réaliser ces manœuvres avec un niveau de sécurité et de fiabilité optimisé.In the context of an autonomous flight of a drone, namely without on-board pilot and without remote pilot, the take-off and landing phases are in fact the most critical. The drone of the invention can allow these maneuvers to be carried out with an optimized level of security and reliability.
A cet effet, le drone embarque au moins un jeu complémentaire de senseurs. Par exemple, le jeu complémentaire peut comprendre au moins deux systèmes dissimilaires mesurant la hauteur du drone et/ou au moins deux systèmes dissimilaires mesurant la position du drone par exemple par rapport à une aire d’atterrissage et/ou au moins un système permettant d’évaluer I attitude du drone. Un même système du jeu complémentaire peut permettre de mesurer la hauteur du drone et/ou la position du drone par rapport à une aire d’atterrissage et/ou les angles d’attitude du drone en roulis, tangage et lacet.To this end, the drone carries at least one additional set of sensors. For example, the complementary game can comprise at least two dissimilar systems measuring the height of the drone and / or at least two dissimilar systems measuring the position of the drone for example with respect to a landing area and / or at least one system allowing 'assess the attitude of the drone. The same complementary game system can be used to measure the height of the drone and / or the position of the drone relative to a landing area and / or the attitude angles of the drone in roll, pitch and yaw.
Dès lors, chaque jeu complémentaire de senseurs peut permettre au système de fonctionner malgré plusieurs pannes telles que la perte du système de localisation par satellites et/ou de la centrale inertielle mais aussi de la perte éventuelle d’un des senseurs de ce jeu complémentaire de senseurs.Consequently, each additional set of sensors can allow the system to operate despite several failures such as the loss of the satellite location system and / or the inertial unit but also of the possible loss of one of the sensors of this complementary set of sensors.
L’utilisation de senseurs fonctionnant sur des phénomènes physiques totalement différents peut tendre à éviter des pannes communes, par exemple suite à des problèmes météorologiques ou à des interférences électromagnétiques.The use of sensors operating on completely different physical phenomena can tend to avoid common breakdowns, for example following meteorological problems or electromagnetic interference.
Ainsi, le calculateur embarqué pilote le drone pour suivre une trajectoire selon des méthodes usuelles en utilisant les informations de positionnement fournies par le jeu principal et/ou le jeu complémentaire de senseurs. Par exemple, en vol de croisière les senseurs du jeu principal sont sollicités. Par contre, lors d’un atterrissage la précision du système de positionnement par satellites étant relativement faible pour une information de hauteur, le calculateur embarqué utilise si possible la centrale inertielle et le jeu complémentaire. Eventuellement, le calculateur embarqué peut détecter, par comparaison des données mesurées, la panne d’un senseur particulier et peut alors l’ignorer partiellement ou totalement par la suite.Thus, the on-board computer controls the drone to follow a trajectory according to usual methods using the positioning information provided by the main set and / or the complementary set of sensors. For example, in cruise flight, the main game sensors are used. On the other hand, during a landing, the accuracy of the satellite positioning system being relatively low for height information, the on-board computer uses the inertial unit and the additional play if possible. Optionally, the on-board computer can detect, by comparison of the measured data, the failure of a particular sensor and can then ignore it partially or completely thereafter.
Les divers senseurs du jeu complémentaire peuvent être redondés et/ou le jeu complémentaire peut lui-même être redondé.The various sensors of the complementary game can be redundant and / or the complementary game can itself be redundant.
Le drone peut par ailleurs comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent.The drone may also include one or more of the following characteristics.
Par exemple, ledit au moins un senseur dudit jeu complémentaire peut comporter plusieurs senseurs dissimilaires qui mesurent des valeurs d’au moins un même paramètre.For example, said at least one sensor of said complementary set may include several dissimilar sensors which measure values of at least one same parameter.
Selon un aspect, ledit au moins un senseur du jeu complémentaire peut comporter au moins deux capteurs embarqués à ultrasons d’un système de positionnement par ultrasons ainsi qu’une caméra et qu’un système de télédétection par laser et une radiosonde. Un système de télédétection par laser et une radiosonde peuvent être des sous-ensembles d’un système de détection par laser altimétrique.According to one aspect, said at least one complementary game sensor can comprise at least two on-board ultrasonic sensors of an ultrasonic positioning system as well as a camera and a laser remote sensing system and a radiosonde. A laser remote sensing system and a radiosonde can be subsets of an altimetric laser detection system.
Un tel système par ultrasons est par exemple du type du système « LOLAS » de la société « Internest ». Un système de télédétection par laser est aussi connu sous l’acronyme LIDAR et l’expression anglaise « light detection and ranging ».Such an ultrasonic system is, for example, of the “LOLAS” system type from the “Internest” company. A laser remote sensing system is also known by the acronym LIDAR and the English term "light detection and ranging".
De manière usuelle, une aire d’atterrissage peut être associée à un référentiel comprenant trois axes orthogonaux entre eux. Ces trois axes peuvent comprendre deux axes horizontaux et un axe vertical.Usually, a landing area can be associated with a frame of reference comprising three axes orthogonal to each other. These three axes can include two horizontal axes and a vertical axis.
Un système de télédétection par laser permet de mesurer une hauteur, à savoir une coordonnée selon l’axe vertical, et une vitesse de descente.A laser remote sensing system measures a height, which is a coordinate along the vertical axis, and a descent speed.
Le système par ultrasons permet de mesurer un décalage par rapport à une aire d’atterrissage, à savoir deux coordonnées selon les axes horizontaux, la radiosonde fournissant une hauteur.The ultrasonic system measures an offset from a landing area, i.e. two coordinates along the horizontal axes, the radiosonde providing a height.
La caméra peut former des images de l'aire d’atterrissage permettant de déterminer par des méthodes d’imagerie usuelles la position du drone dans le référentiel de l’aire d’atterrissage et de déterminer si le drone est à plat par rapport à l’aire d’atterrissage.The camera can form images of the landing area making it possible to determine, by usual imaging methods, the position of the drone in the repository of the landing area and to determine whether the drone is flat relative to the 'landing area.
Cette architecture est alors redondante, dissimilaire et robuste puisque les divers senseurs fonctionnent sur des principes physiques différents.This architecture is then redundant, dissimilar and robust since the various sensors operate on different physical principles.
Tous ces senseurs peuvent être fusionnés au travers de filtres adéquats au niveau du calculateur embarqué en fonction du type et de la forme des signaux renvoyés par chacun des senseurs.All these sensors can be merged through suitable filters at the level of the on-board computer as a function of the type and form of the signals returned by each of the sensors.
Cette architecture permet de rester performante en fonction des conditions météorologiques.This architecture allows you to stay efficient depending on weather conditions.
L’utilisation de plusieurs familles de senseurs fonctionnant selon des principes physiques différents permet au drone de fonctionner sous différentes conditions environnementales.The use of several families of sensors operating on different physical principles allows the drone to operate under different environmental conditions.
Par exemple, de nuit ou en présence de brouillard le système de positionnement par ultrasons et les radiosondes restent efficaces.For example, at night or in the presence of fog, the ultrasonic positioning system and the radiosondes remain effective.
En présence de vent ou de bruit importants, le système de télédétection par laser peut permettre de fournir une indication de hauteur fiable.In the presence of strong wind or noise, the laser remote sensing system can provide a reliable height indication.
Par ailleurs, en cas de panne du système de positionnement par satellites dans une zone où le jeu complémentaire est actif, ce jeu complémentaire permet d’obtenir la position du drone par rapport à I aire d’atterrissage, même en cas de panne d’un senseur du jeu complémentaire.Furthermore, in the event of a breakdown of the satellite positioning system in an area where the additional play is active, this additional play makes it possible to obtain the position of the drone relative to the landing area, even in the event of a breakdown of a complementary game sensor.
En cas de panne de la centrale inertielle, les images fournies par la caméra peuvent permettre de maintenir une assiette à plat lors de phases d’approche et de descente verticales du drone.In the event of a failure of the inertial unit, the images provided by the camera can make it possible to maintain a flat attitude during the vertical approach and descent phases of the drone.
Selon un aspect, le calculateur embarqué peut être configuré pour générer ledit ordre de commande sur la base par défaut des premières mesures du jeu principal de senseurs puis dès que le système de positionnement par satellites est moins précis que le système de positionnement par ultrasons sur la base par défaut de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la caméra et de la radiosonde puis de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde et du système de télédétection par laser en cas de panne de la caméra ou de deuxièmes mesures de la caméra et du système de télédétection par laser et de la radiosonde en cas de panne du système de positionnement par ultrasons ou de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde de la caméra en cas de panne du système de télédétection par laser.According to one aspect, the on-board computer can be configured to generate said command order on the default basis of the first measurements of the main set of sensors, then as soon as the satellite positioning system is less precise than the ultrasonic positioning system on the default base of second measurements of the ultrasonic positioning system and of the camera and the radiosonde then of second measurements of the ultrasonic positioning system and of the radiosonde and of the laser remote sensing system in the event of camera or radio failure second measurements of the camera and the laser remote sensing system and the radiosonde in the event of failure of the ultrasonic positioning system or second measurements of the ultrasound positioning system and the radiosonde of the camera in the event of failure of the ultrasound system laser remote sensing.
Selon un aspect, ledit calculateur embarqué est configuré pour comparer lesdites premières mesures et ladite au moins une deuxième mesure provenant du jeu principal de senseurs et du jeu complémentaire de senseurs, par exemple via un calculateur complémentaire relié à un calculateur de navigation.According to one aspect, said on-board computer is configured to compare said first measurements and said at least one second measurement coming from the main set of sensors and from the complementary set of sensors, for example via a complementary computer connected to a navigation computer.
Le calculateur embarqué peut par exemple comparer la hauteur mesurée via les images transmises par la caméra, via la radiosonde et via le système de télédétection par laser voire via le système de positionnement par satellites. Si une des hauteurs mesurées est aberrante au regard des autres hauteurs le senseur concerné est ignoré, du moins en ce qui concerne le paramètre de hauteur. Le même procédé peut être appliqué pour les autres paramètres mesurés.The on-board computer can for example compare the height measured via the images transmitted by the camera, via the radiosonde and via the laser remote sensing system or even via the satellite positioning system. If one of the measured heights is aberrant with regard to the other heights, the sensor concerned is ignored, at least as far as the height parameter is concerned. The same process can be applied for the other measured parameters.
L’invention vise par ailleurs un procédé de pilotage autonome et automatique d’un drone, et notamment d’un drone selon l’invention.The invention further relates to an autonomous and automatic piloting process of a drone, and in particular of a drone according to the invention.
Selon ce procédé, le calculateur embarqué calcule l’ordre de commande transmis à un actionneur de pilotage en utilisant par défaut des premières mesures du jeu principal de senseurs et au moins une deuxième mesure du jeu complémentaire de senseurs en cas de meilleures précisions de ladite au moins une deuxième mesure par rapport aux premières mesures.According to this method, the on-board computer calculates the control order transmitted to a control actuator by default using first measurements of the main set of sensors and at least a second measurement of the complementary set of sensors in the event of better precision of said at minus a second measurement compared to the first measurements.
Par exemple, le calculateur embarqué mémorise une trajectoire à suivre et utilise les données mesurées par le jeu principal et le jeu complémentaire de senseurs pour suivre cette trajectoire à l’aide d’une ou plusieurs lois de pilotage mémorisées.For example, the on-board computer stores a trajectory to follow and uses the data measured by the main set and the complementary set of sensors to follow this trajectory using one or more stored control laws.
Le calculateur embarqué peut déterminer la précision de chaque senseur de manière statistique sur la base par exemple d’une pluralité de mesures successives réalisées par ce senseur.The on-board computer can determine the accuracy of each sensor statistically on the basis, for example, of a plurality of successive measurements made by this sensor.
Selon un aspect, ledit au moins un senseur dudit jeu complémentaire peut comporter au moins deux capteurs embarqués à ultrasons d’un système de positionnement par ultrasons, ledit système de positionnement par ultrasons comprenant des capteurs de sol agencés sur une aire d’atterrissage.According to one aspect, said at least one sensor of said complementary set can comprise at least two on-board ultrasonic sensors of an ultrasonic positioning system, said ultrasonic positioning system comprising ground sensors arranged on a landing area.
Selon un aspect, le calculateur embarqué peut générer ledit ordre de commande sur la base par défaut de premières mesures du jeu principal de senseurs puis dès que le système de positionnement par satellites est moins précis qu’un système de positionnement par ultrasons sur la base par défaut de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la caméra et de la radiosonde puis de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde et du système de télédétection par laser en cas de panne de la caméra ou de mesures de la caméra et du système de télédétection par laser et de la radiosonde en cas de panne du système de positionnement par ultrasons ou de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde de la caméra en cas de panne du système de télédétection par laser.According to one aspect, the on-board computer can generate said command order on the default basis of first measurements of the main set of sensors and then as soon as the satellite positioning system is less precise than an ultrasonic positioning system on the base by failure of second measurements of the ultrasonic positioning system and of the camera and the radiosonde then of second measurements of the ultrasonic positioning system and of the radiosonde and of the laser remote sensing system in the event of a camera or measurement failure the camera and the laser remote sensing system and the radiosonde in case of failure of the ultrasonic positioning system or second measurements of the ultrasonic positioning system and the radiosonde of the camera in case of failure of the laser remote sensing system .
Selon un aspect, de nuit le procédé peut comporter les étapes suivantes : émission de plusieurs faisceaux lumineux périphériques formant des coins d’un polygone localisé sur une aire d’atterrissage, émission d’un faisceau lumineux central localisé au centre du polygone, détermination avec le calculateur embarqué d’une position du drone par rapport à l’aire d’atterrissage à l’aide d’une image desdits faisceaux lumineux périphériques et central prise par une caméra.According to one aspect, at night the method can include the following steps: emission of several peripheral light beams forming corners of a polygon located on a landing area, emission of a central light beam located in the center of the polygon, determination with the on-board computer of a position of the drone relative to the landing area using an image of said peripheral and central light beams taken by a camera.
Le polygone n’est pas nécessairement tracé sur l'aire d’atterrissage.The polygon is not necessarily drawn on the landing area.
Selon un aspect, pour atterrir sur une aire d'atterrissage mobile, le procédé peut comporter les étapes suivantes : positionnement du drone à la verticale de ladite aire d’atterrissage sur ordre du calculateur embarqué, détermination par le calculateur embarqué d’une période d’un mouvement de roulis et de tangage de ladite aire d’atterrissage en scrutant avec une caméra deux axes orthogonaux entre eux d’un cercle géométrique de ladite aire d’atterrissage, détermination d’un taux de montée et de descente de ladite aire d’atterrissage avec ledit calculateur embarqué, descente du drone vers l’aire d’atterrissage sur ordre du calculateur embarqué pour atteindre l’aire d’atterrissage lorsque cette aire d’atterrissage est horizontale et en phase de descente.According to one aspect, in order to land on a mobile landing area, the method can include the following steps: positioning the drone vertically of said landing area on the order of the on-board computer, determination by the on-board computer of a period d 'a rolling and pitching movement of said landing area by scanning with a camera two axes orthogonal to each other of a geometric circle of said landing area, determination of a rate of ascent and descent of said area d landing with said on-board computer, descent of the drone to the landing area on the order of the on-board computer to reach the landing area when this landing area is horizontal and in the descent phase.
Selon un aspect, pour poser le drone sur une aire d’atterrissage comprenant un marquage d’identification, le procédé peut comporter une étape d’identification de l’aire d’atterrissage en scrutant ledit marquage avec une caméra, ledit calculateur embarqué autorisant l’atterrissage si le marquage correspond à un marquage mémorisé de l’aire d’atterrissage ciblée.According to one aspect, to place the drone on a landing area comprising an identification marking, the method may include a step of identifying the landing area by scanning said marking with a camera, said on-board computer authorizing the 'landing if the marking corresponds to a memorized marking of the targeted landing area.
L’invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent :The invention and its advantages will appear in more detail in the context of the description which follows with examples given by way of illustration with reference to the appended figures which represent:
la figure 1, une vue schématique de composants d’un drone selon l’invention,FIG. 1, a schematic view of components of a drone according to the invention,
- les figures 2 et 3, des schémas explicitant le fonctionnement du drone, la figure 4, une vue présentant une aire d’atterrissage munie d’un marquage, etFIGS. 2 and 3, diagrams explaining the operation of the drone, FIG. 4, a view showing a landing area provided with a marking, and
- la figure 5, une vue explicitant une procédure d’atterrissage de nuit.- Figure 5, a view explaining a night landing procedure.
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d’une seule et même référence.The elements present in several separate figures are assigned a single reference.
Trois directions X. Y et Z orthogonales les unes par rapport aux autres sont représentées sur les figures 2 à 5 et définissent un référentiel attaché à l’aire d’atterrissage présentée.Three directions X. Y and Z orthogonal to each other are shown in Figures 2 to 5 and define a frame of reference attached to the presented landing area.
La première direction X est dite longitudinale et la deuxième direction Y est dite transversale. La première direction X et la deuxième direction Y définissent un plan d’atterrissage XY.The first direction X is said to be longitudinal and the second direction Y is said to be transverse. The first direction X and the second direction Y define an XY landing plane.
Enfin, la troisième direction Z est dite en élévation.Finally, the third direction Z is said to be in elevation.
La figure 1 illustre un drone 1 selon l’invention. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l’invention sont décrits pour ne pas alourdir inutilement cette figure 1.Figure 1 illustrates a drone 1 according to the invention. Only the elements necessary for understanding the invention are described so as not to unnecessarily burden this figure 1.
Outre des éléments usuels, le drone 1 comporte au moins un organe de vol pilotable 2 assurant la propulsion et/ou le déplacement de ce drone 1. Selon l’exemple illustré, le drone 1 comporte des organes de vol pilotables 2 prenant la forme de rotors mis en rotation par des moteurs électriques 3. Outre des rotors, des organes de vol pilotables 2 peuvent comprendre des réacteurs, des hélices, des volets, des ailerons...In addition to the usual elements, the drone 1 comprises at least one controllable flight member 2 ensuring propulsion and / or displacement of this drone 1. According to the example illustrated, the drone 1 comprises controllable flight members 2 taking the form of rotors rotated by electric motors 3. In addition to rotors, controllable flight components 2 may include reactors, propellers, flaps, fins ...
Pour piloter des organes de vol pilotables 2, le drone 1 comporte un système de pilotage automatique 10, par exemple autonome en vol. Ce système de pilotage automatique 10 comporte un ou plusieurs actionneurs de pilotage 11 configurées pour piloter un ou plusieurs organes de vol pilotables 2. Par exemple, un tel actionneur de pilotage peut prendre la forme d’un moteur électrique 3 entraînant en rotation un rotor, ce moteur pouvant présenter un arbre de sortie ayant une vitesse de rotation ajustable. Selon un autre exemple, un actionneur de pilotage peut prendre la forme d’un vérin déplaçant en rotation un aileron ou un volet ou encore une pale autour de son axe de pas collectif...To pilot controllable flight components 2, the drone 1 comprises an automatic pilot system 10, for example autonomous in flight. This automatic piloting system 10 comprises one or more piloting actuators 11 configured to pilot one or more controllable flight members 2. For example, such a piloting actuator can take the form of an electric motor 3 driving in rotation a rotor, this motor may have an output shaft having an adjustable speed of rotation. According to another example, a pilot actuator can take the form of a jack moving in rotation a fin or a flap or even a blade around its axis of collective pitch ...
Pour piloter le drone afin de lui faire suivre une trajectoire, le drone peut comprendre un calculateur embarqué 15 qui est notamment configuré pour transmettre des ordres de commande aux divers actionneurs de pilotage 11. De tels ordres de commande peuvent à titre illustratif prendre la forme de signaux électriques, numériques ou encore optiques transmis aux actionneurs de pilotage 11 par des liaisons filaires ou non filaires. Le calculateur embarqué peut notamment contrôler les actionneurs de pilotage pour suivre une trajectoire mémorisée dans une mémoire du calculateur embarqué avant le décollage, voire une trajectoire transmise par une « station sol » après le décollage puis mémorisée.To pilot the drone in order to make it follow a trajectory, the drone can comprise an on-board computer 15 which is in particular configured to transmit command orders to the various pilot actuators 11. Such command commands can, by way of illustration, take the form of electrical, digital or even optical signals transmitted to the control actuators 11 by wired or non-wired links. The onboard computer can in particular control the pilot actuators to follow a trajectory stored in a memory of the onboard computer before takeoff, or even a trajectory transmitted by a "ground station" after takeoff and then memorized.
A cet effet, le calculateur embarqué peut être relié à divers senseurs pour estimer la position du drone au regard de la trajectoire à suivre afin de suivre cette trajectoire. De plus, le calculateur embarqué peut appliquer au moins une loi de pilotage pour suivre la trajectoire souhaitée en fonction de la position du drone.To this end, the on-board computer can be connected to various sensors to estimate the position of the drone with regard to the trajectory to be followed in order to follow this trajectory. In addition, the on-board computer can apply at least one piloting law to follow the desired trajectory as a function of the position of the drone.
Par exemple, une telle loi de pilotage est mémorisée dans une mémoire du calculateur embarqué ou peut être appliquée au travers d’un circuit logique.For example, such a control law is stored in a memory of the on-board computer or can be applied through a logic circuit.
Selon un autre aspect, le calculateur embarqué peut comprendre par exemple au moins un processeur et au moins une mémoire et/ou au moins un circuit intégré et/ou au moins un système programmable et/ou au moins un circuit logique, ces exemples ne limitant pas la portée donnée à l’expression « calculateur embarqué ».According to another aspect, the on-board computer can for example comprise at least one processor and at least one memory and / or at least one integrated circuit and / or at least one programmable system and / or at least one logic circuit, these examples not limiting not the scope given to the expression "on-board computer".
Le calculateur embarqué peut selon un aspect comprendre un unique calculateur ou une pluralité de calculateurs. Par exemple, le calculateur embarqué peut comprendre un calculateur de navigation 16 ayant un processeur de navigation pour suivre une trajectoire en fonction de la position du drone et/ou un calculateur complémentaire 17 fusionnant des données relatives à une position du drone dans l'espace et/ou un calculateur d’imagerie 18 élaborant des données de position voire de déplacement à partir d images captées par une caméra et/ou un « calculateur compagnon » 19 fusionnant des données de position de diverses natures. Le calculateur complémentaire et le calculateur compagnon représentent plusieurs étages de fusion de données en fonction par exemple de la nature des signaux reçus et du caractère brut ou filtré de ces signaux.The on-board computer can, in one aspect, comprise a single computer or a plurality of computers. For example, the on-board computer can comprise a navigation computer 16 having a navigation processor for following a trajectory as a function of the position of the drone and / or a complementary computer 17 merging data relating to a position of the drone in space and / or an imagery calculator 18 developing position or even displacement data from images captured by a camera and / or a “companion calculator” 19 merging position data of various natures. The complementary computer and the companion computer represent several stages of data fusion as a function, for example, of the nature of the signals received and of the raw or filtered nature of these signals.
La figure 1 illustre une architecture, mais d’autres architectures sont envisageables sans sortir du cadre de l’invention. Eventuellement, le calculateur embarqué 15 peut comprendre uniquement un calculateur de navigation pour exécuter le procédé selon l’invention.Figure 1 illustrates an architecture, but other architectures are possible without departing from the scope of the invention. Optionally, the on-board computer 15 may comprise only a navigation computer for carrying out the method according to the invention.
Pour évaluer sa position, par exemple par rapport à une aire d’atterrissage et dès lors à la trajectoire suivie, le drone 1 peut embarquer un jeu principal 20 de senseurs dénommé plus simplement « jeu principal ». Ce jeu principal comprend au moins deux senseurs, à savoir respectivement un organe embarqué 22 d un système de localisation par satellites 23 et une centrale inertielle 21. L organe embarqué 22 transmet des signaux portant une information de position du drone, au travers éventuellement de trois coordonnées dans un référentiel terrestre. La centrale inertielle 21 transmet des signaux portant des informations relatives d’une part à l’angle de lacet ainsi qu’à l’ange de roulis et à l’angle de tangage du drone de position du drone et, d’autre part à une vitesse angulaire en lacet ainsi qu’à une vitesse angulaire ©n roulis et à une vitesse angulaire en tangage du drone. Par exemple, I organe embarqué 22 d’un système de localisation par satellites 23 et une centrale inertielle 21 sont reliés à un calculateur complémentaire 17 du calculateur embarqué ou au calculateur de navigation 16.To assess its position, for example with respect to a landing area and therefore to the trajectory followed, the drone 1 can take on a main set 20 of sensors more simply called "main set". This main game comprises at least two sensors, namely respectively an on-board member 22 of a satellite location system 23 and an inertial unit 21. The on-board member 22 transmits signals carrying position information of the drone, possibly through three coordinates in a terrestrial frame of reference. The inertial unit 21 transmits signals carrying information relating on the one hand to the yaw angle as well as to the roll angle and the pitch angle of the drone in position of the drone and, on the other hand to an angular speed in yaw as well as an angular speed © n roll and an angular speed in pitch of the drone. For example, the on-board member 22 of a satellite location system 23 and an inertial unit 21 are connected to a complementary computer 17 of the on-board computer or to the navigation computer 16.
De plus, le drone 1 embarque un jeu complémentaire 30 de senseurs dénommé plus simplement « jeu complémentaire ». Ce jeu complémentaire 30 comprenant au moins un senseur fournissant au moins une valeur d’une information de position faisant aussi l’objet d’une mesure directe ou indirecte du jeu principal. Les senseurs du jeu complémentaire 30 et du jeu principal 20 de senseurs sont dissimilaires.In addition, the drone 1 takes on a complementary set 30 of sensors more simply called “complementary set”. This complementary game 30 comprising at least one sensor providing at least one value of position information also being the subject of a direct or indirect measurement of the main game. The sensors of the complementary set 30 and of the main set 20 of sensors are dissimilar.
De plus, des senseurs du jeu complémentaire peuvent aussi mesurer des valeurs d’un même paramètre de manière différente.In addition, sensors from the complementary game can also measure values of the same parameter differently.
Ainsi, plusieurs senseurs du jeu complémentaire peuvent permettre d établir la position du drone au travers d’au moins une coordonnée. En particulier, les trois coordonnées du drone dans un référentiel peuvent chacune être établie par le biais de mesures réalisées par un senseur du jeu principal, à savoir par le système de positionnement par satellites, et au moins d’un voire deux senseurs du jeu complémentaire.Thus, several sensors of the complementary game can make it possible to establish the position of the drone through at least one coordinate. In particular, the three coordinates of the drone in a frame of reference can each be established by means of measurements carried out by a sensor of the main game, namely by the positioning system by satellites, and at least one or even two sensors of the complementary game .
Les angles d attitude du drone peuvent aussi être évalués par un senseur du jeu principal, à savoir la centrale inertielle, et au moins un senseur du jeu complémentaire.The attitude angles of the drone can also be evaluated by a main clearance sensor, namely the inertial unit, and at least one complementary clearance sensor.
Ainsi, le jeu complémentaire 30 peut comporter au moins deux capteurs embarqués à ultrasons 34 d’un système de positionnement par ultrasons 35 et/ou une caméra 31 et/ou un système de télédétection par laser 32 et/ou une radiosonde 33 et/ou un système de télédétection par laser altimétrique formant un système de télédétection par laser et une radiosonde.Thus, the complementary set 30 can comprise at least two on-board ultrasonic sensors 34 of an ultrasonic positioning system 35 and / or a camera 31 and / or a laser remote sensing system 32 and / or a radiosonde 33 and / or an altimetric laser remote sensing system forming a laser remote sensing system and a radiosonde.
La caméra 31 peut être reliée à un calculateur d’imagerie 18 capable d’analyser des images par des méthodes usuelles afin de déterminer la position du drone. La calculateur d’imagerie 18 peut être relié à un calculateur complémentaire 17, ou encore peut être une partie d’un calculateur complémentaire 17 voire du calculateur de navigation 16.The camera 31 can be connected to an imaging computer 18 capable of analyzing images by usual methods in order to determine the position of the drone. The imaging computer 18 can be connected to a complementary computer 17, or can also be a part of a complementary computer 17 or even the navigation computer 16.
La littérature explicite des procédés permettant de localiser un aéronef par rapport à une aire d’atterrissage avec une caméra 31. Un tel procédé peut consister à analyser une forme de l’aire d'atterrissage sur une image.The literature explains methods for locating an aircraft relative to a landing area with a camera 31. One such method may consist in analyzing a shape of the landing area on an image.
Selon l’exemple de la figure 2, l’aire d’atterrissage 50 d’un drone peut comprendre un ou plusieurs anneaux qui prennent chacun la forme d’ellipses lorsque le drone n’est pas situé à la verticale de l’aire d’atterrissage. Par exemple, plusieurs anneaux concentriques ayant des couleurs différentes sont utilisés. Selon une méthode, le calculateur d’imagerie détermine à partir d’une image le rapport entre la moitié a d’un grand axe 61 d’une ellipse d’un anneau et la moitié b d’un petit axe 62 de cette ellipse. Si le rapport est égal à 1, le drone est à la verticale de l’aire d’atterrissage. Ce rapport permet d’évaluer le décalage du drone par rapport au centre de l’aire d’atterrissage. Une méthode dite de « scaling » permet d’évaluer la hauteur du drone. Une telle méthode de scaling peut consister à déterminer le nombre de pixels d’une image pour évaluer la hauteur voire la vitesse de descente de l’aéronef.According to the example of FIG. 2, the landing area 50 of a drone can comprise one or more rings which each take the form of ellipses when the drone is not located vertically from the area d 'landing. For example, several concentric rings having different colors are used. According to one method, the image calculator determines from an image the ratio between half a of a major axis 61 of an ellipse of a ring and half b of a minor axis 62 of this ellipse. If the ratio is equal to 1, the drone is vertical to the landing area. This report assesses the drone's offset from the center of the landing area. A so-called "scaling" method makes it possible to assess the height of the drone. Such a scaling method can consist in determining the number of pixels in an image in order to evaluate the height or even the descent speed of the aircraft.
Toute méthode d’imagerie permettant de positionner un aéronef par rapport à une cible avec une image peut être envisagée.Any imaging method allowing an aircraft to be positioned relative to a target with an image can be considered.
Dès lors, la caméra permet de positionner le drone dans un référentiel. De plus, l’analyse d’image peut permettre de déterminer que le drone n'est pas à plat, voire peut permettre d évaluer les angles de gîte et de tangage d’une aire d’atterrissage mobile, par exemple sur un navire.From then on, the camera makes it possible to position the drone in a repository. In addition, image analysis can help determine that the drone is not flat, or can even assess the heeling and pitch angles of a mobile landing area, for example on a ship.
Le système de positionnement par ultrasons 35 comporte au moins un capteur embarqué à ultrasons 34 voire au moins deux capteurs embarqués à ultrasons 34 d’un système de positionnement par ultrasons 35. De plus, ce système de positionnement par ultrasons 35 comporte une pluralité de capteurs de sol 36 agencés sur une aire d’atterrissage 50, par exemple au pourtour de cette aire d’atterrissage.The ultrasonic positioning system 35 comprises at least one on-board ultrasonic sensor 34 or even at least two on-board ultrasonic sensors 34 of an ultrasonic positioning system 35. In addition, this ultrasonic positioning system 35 comprises a plurality of sensors soil 36 arranged on a landing area 50, for example around the landing area.
Chaque capteur de sol peut émettre des ultrasons vers le haut, à savoir vers l’espace. Lorsque le drone entre dans le champ d’émission des ultrasons, les capteurs embarqués reçoivent les ultrasons. Un calculateur compagnon 19 peut en déduire la position du drone par rapport à l’aire d’atterrissage, au moins dans le plan d’atterrissage XY. Eventuellement, une radiosonde 33 est reliée au calculateur compagnon 19 pour fournir une information relative à la hauteur du drone.Each ground sensor can emit ultrasound upwards, i.e. towards space. When the drone enters the ultrasonic emission field, the on-board sensors receive the ultrasound. A companion computer 19 can deduce therefrom the position of the drone relative to the landing area, at least in the XY landing plane. Optionally, a radiosonde 33 is connected to the companion computer 19 to provide information relating to the height of the drone.
Le calculateur compagnon 19 peut être relié à un calculateur complémentaire 17, ou encore peut être une partie d’un calculateur complémentaire 17 voire du calculateur de navigation 16.The companion computer 19 can be connected to a complementary computer 17, or can also be a part of a complementary computer 17 or even the navigation computer 16.
Par ailleurs, le système de télédétection par laser 32 permet de mesurer une hauteur du drone. Ce système de télédétection par laser 32 peut transmettre un signal porteur de ladite hauteur au calculateur complémentaire 17 voire au calculateur de navigationFurthermore, the laser remote sensing system 32 makes it possible to measure a height of the drone. This laser remote sensing system 32 can transmit a signal carrying said height to the complementary computer 17 or even to the navigation computer
16.16.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 est configuré, par exemple par le biais de ligne de codes d’un programme, pour générer des ordres de commande en utilisant au moins une loi de pilotage et par défaut des premières mesures réalisées par le jeu principal 20 et au moins des deuxièmes mesures réalisées par le jeu complémentaire 30 de senseurs en cas de meilleures précisions des deuxièmes mesures par rapport aux premières mesures. La précision de chaque mesure peut par exemple être calculée en déterminant une moyenne entre un nombre donné de mesures et l’écart entre d’une part cette moyenne et, d’autre part, les mesures maximale et minimale relevées.Consequently, the on-board computer 15 is configured, for example by means of a code line of a program, to generate control orders using at least one control law and by default the first measurements carried out by the main game 20 and at least second measurements made by the complementary set 30 of sensors in the event of better precision of the second measurements compared to the first measurements. The accuracy of each measurement can for example be calculated by determining an average between a given number of measurements and the difference between on the one hand this average and, on the other hand, the maximum and minimum measurements recorded.
La figure 3 illustre une trajectoire 70 à suivre par un drone. Cette trajectoire 70 comporte plusieurs points de passage 71, 72, 73, 74, 75 reliés par des segments pour aller d’une aire de décollage 71 jusqu'à une aire d’atterrissage 50. L’aire de décollage 71 et l’aire d’atterrissage 50 peuvent former une seule et même aire, le drone décollant de cette aire et atterrissant sur cette même aire.FIG. 3 illustrates a trajectory 70 to be followed by a drone. This trajectory 70 comprises several passage points 71, 72, 73, 74, 75 connected by segments to go from a take-off area 71 to a landing area 50. The take-off area 71 and the area landing 50 can form a single area, the drone taking off from this area and landing on the same area.
Au décollage, le drone décolle verticalement et suit un premier tronçon vertical 76 de la trajectoire entre le premier point de passage 71 et le second point de passage 72. Durant ce parcours, le système de positionnement par ultrasons 35 et la radiosonde 33 peuvent être particulièrement précis. Dès lors, leurs mesures sont exploitées par le calculateur embarqué pour suivre la trajectoire mémorisée. De plus, les données de la centrale inertielle 21 sont utilisées pour maîtriser l’assiette du drone.On takeoff, the drone takes off vertically and follows a first vertical section 76 of the trajectory between the first waypoint 71 and the second waypoint 72. During this course, the ultrasonic positioning system 35 and the radiosonde 33 can be particularly specific. Consequently, their measurements are used by the on-board computer to follow the memorized trajectory. In addition, the data from the inertial unit 21 is used to control the attitude of the drone.
A partir du deuxième point de passage 72, le drone peut suivre un deuxième tronçon horizontal 77 de la trajectoire 70. Le drone sort de la zone de captation des capteurs à ultrasons de l’aire de décollage. Les mesures du système de positionnement par satellites sont exploitées par le calculateur embarqué pour suivre le deuxième tronçon.From the second waypoint 72, the drone can follow a second horizontal section 77 of the trajectory 70. The drone leaves the reception area of the ultrasonic sensors of the take-off area. The measurements of the satellite positioning system are used by the on-board computer to follow the second section.
A l’approche du troisième point de passage 73, le drone peut entrer dans la zone de captation 90 des capteurs à ultrasons de l'aire d’atterrissage 50.Approaching the third waypoint 73, the drone can enter the capture zone 90 of the ultrasonic sensors of the landing area 50.
Selon une option et en référence à la figure 4, l'aire d’atterrissage peut comprendre un marquage 65 d’identification qui lui est propre, par exemple un marquage connu sous l’expression « ARuco ».According to an option and with reference to FIG. 4, the landing area may include its own identification marking 65, for example a marking known by the expression "ARuco".
Le calculateur embarqué peut mémoriser le marquage théorique de l'aire d’atterrissage sur laquelle ce drone doit se poser. Dès lors, le calculateur embarqué analyse via le calculateur d’imagerie 16 une image du marquage d’une aire d’atterrissage cible et le compare au marquage théorique mémorisé. En cas de différence, l’atterrissage est annulé. Eventuellement, le drone peut communiquer avec une station sol pour obtenir de nouvelles instructions.The on-board computer can memorize the theoretical marking of the landing area on which this drone must land. Consequently, the on-board computer analyzes, via the imaging computer 16, an image of the marking of a target landing area and compares it to the memorized theoretical marking. If there is a difference, the landing is canceled. Optionally, the drone can communicate with a ground station to obtain new instructions.
Le marquage 65 d’une aire d’atterrissage peut être obtenu à l’aide de plaques électroluminescentes susceptibles d’être allumées ou éteintes pour former le code requis.The marking 65 of a landing area can be obtained using electroluminescent plates capable of being turned on or off to form the required code.
Par ailleurs et en référence à la figure 3, si l’approche est confirmée le drone suit alors un troisième tronçon 78 incliné de la trajectoire 70 pour atteindre le quatrième point de passage 74 situé à la verticale de l’aire d'atterrissage, puis un quatrième tronçon 79 vertical pour atteindre le dernier point de passage 75 situé au centre de l’aire d’atterrissage.Furthermore and with reference to FIG. 3, if the approach is confirmed, the drone then follows a third inclined section 78 of the trajectory 70 to reach the fourth waypoint 74 located vertically above the landing area, then a fourth vertical section 79 to reach the last waypoint 75 located in the center of the landing area.
Durant le parcours du troisième tronçon 78 et du quatrième tronçon 79, le jeu complémentaire du système d'aide au décollage et à l’atterrissage peut prendre le relais au moins du système de positionnement par satellites pour réaliser une approche précise.During the course of the third section 78 and the fourth section 79, the complementary play of the take-off and landing assistance system can take over at least from the satellite positioning system to achieve a precise approach.
Dans le cas nominal, le calculateur embarqué peut piloter le drone pour suivre le troisième tronçon 78 et le quatrième tronçon 79 en fonction des mesures effectuées par la centrale inertielle, le système de positionnement par ultrasons 35 voire la radiosonde 33.In the nominal case, the onboard computer can pilot the drone to follow the third section 78 and the fourth section 79 as a function of the measurements made by the inertial unit, the ultrasonic positioning system 35 or even the radiosonde 33.
En outre, les images prises par la caméra peuvent permettre de déterminer le centre de la zone de posé mais aussi la hauteur du drone ainsi que la vitesse de descente. Par ailleurs durant le suivi du troisième tronçon 78 en phase d’approche, ce même dispositif permet, au travers du rapport demi grand axe/demi petit axe évoqué précédemment, de piloter l’inclinaison 95 de l’approche.In addition, the images taken by the camera can make it possible to determine the center of the touchdown zone but also the height of the drone as well as the descent speed. Furthermore, during the monitoring of the third section 78 in the approach phase, this same device makes it possible, through the half major axis / half minor axis ratio mentioned above, to control the inclination 95 of the approach.
En cas de panne d’un des organes du jeu complémentaire, l’approche peut se poursuivre dans de bonnes conditions.In the event of failure of one of the organs of the complementary game, the approach can continue under good conditions.
Ainsi, le calculateur embarqué 15 est configuré pour générer les ordres de commande en exploitant les mesures du système de positionnement par ultrasons 35 et de la radiosonde 33 et du système de télédétection par laser 32 en cas de panne de la caméra 31, voire de la centrale inertielle 21 pour assurer l’assiette.Thus, the on-board computer 15 is configured to generate the control orders by exploiting the measurements of the ultrasonic positioning system 35 and of the radiosonde 33 and of the laser remote sensing system 32 in the event of a camera 31 failure, or even of the inertial unit 21 for ensuring the attitude.
En cas de panne du système de positionnement par ultrasons 35, le calculateur embarqué 15 est configuré pour générer les ordres de commande sur la base de mesures de la caméra 31 et du système de télédétection par laser 32 et de la radiosonde 33.In the event of failure of the ultrasonic positioning system 35, the on-board computer 15 is configured to generate control orders on the basis of measurements from the camera 31 and the laser remote sensing system 32 and the radiosonde 33.
En cas de panne du système de télédétection par laser 32, le calculateur embarqué 15 est configuré pour générer les ordres de commande sur la base de mesures du système de positionnement par ultrasons 35 et de la radiosonde 33 et de la caméra 31.In the event of failure of the laser remote sensing system 32, the on-board computer 15 is configured to generate the control orders on the basis of measurements from the ultrasonic positioning system 35 and from the radiosonde 33 and from the camera 31.
Par ailleurs, durant tout le vol, les diverses mesures peuvent être fusionnées pour obtenir pour chaque paramètre une mesure précise. Eventuellement, les diverses mesures peuvent être comparées afin d’exclure si nécessaire une mesure erronée. Par exemple, le calculateur complémentaire 17 compare les diverses mesures et informe les autres senseurs de la défaillance éventuelle d un de leurs partenaires, voire change le poids des senseurs encore en fonctionnement pour obtenir la meilleure fusion de données.Furthermore, during the entire flight, the various measurements can be merged to obtain a precise measurement for each parameter. Optionally, the various measurements can be compared in order to exclude an erroneous measurement if necessary. For example, the complementary computer 17 compares the various measurements and informs the other sensors of the possible failure of one of their partners, or even changes the weight of the sensors still in operation to obtain the best data fusion.
En outre et en cas de panne du système de positionnement par satellites, tous les senseurs du jeu complémentaire et la centrale inertielle peuvent être utilisés pour piloter le drone.In addition and in the event of a breakdown of the satellite positioning system, all the sensors of the complementary game and the inertial unit can be used to pilot the drone.
En cas de panne de la centrale inertielle, tous les senseurs du jeu complémentaire peuvent être utilisés pour piloter le drone, la caméra étant notamment utilisée pour permettre au calculateur embarqué de piloter le drone afin de garder une assiette à plat grâce au repérage des formes environnantes (horizontalité et verticalité).In the event of a failure of the inertial unit, all the sensors of the complementary game can be used to pilot the drone, the camera being used in particular to allow the on-board computer to pilot the drone in order to keep a level dish thanks to the location of the surrounding shapes (horizontality and verticality).
Par ailleurs, pour atterrir sur une aire d’atterrissage mobile, le calculateur embarqué peut maintenir le drone en vol stationnaire au niveau du quatrième point de passage 74.Furthermore, to land on a mobile landing area, the on-board computer can keep the drone in hover at the fourth waypoint 74.
A l’aide des images saisies par la caméra 32, le calculateur embarqué et par exemple le calculateur d’imagerie 18 peut calculer la période d’un mouvement de roulis et de tangage de l’aire d’atterrissage 50. En particulier, cette période peut être calculée à l’aide du rapport demi grand axe/demi petit axe évoqué précédemment. Le temps séparant l’obtention de deux images présentant un cercle parfait selon les deux axes principaux du navire est égal à la valeur de la période en roulis et en tangage.Using the images captured by the camera 32, the on-board computer and for example the imaging computer 18 can calculate the period of a rolling and pitching movement of the landing area 50. In particular, this period can be calculated using the half major axis / half minor axis ratio mentioned above. The time between obtaining two images presenting a perfect circle along the two main axes of the ship is equal to the value of the period in roll and pitch.
De plus, le calculateur embarqué détermine un taux de montée et de descente de Paire d’atterrissage 50, éventuellement au travers d’une fluctuation de la hauteur du drone par rapport à l’aire d’atterrissage, par exemple via les mesures du système de télédétection par laser 32.In addition, the on-board computer determines a rate of ascent and descent of landing pair 50, possibly through a fluctuation in the height of the drone relative to the landing area, for example via system measurements. remote sensing by laser 32.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 calcule le moment adéquat pour entamer la descente finale afin d’atteindre Paire d atterrissage 50 lorsque cette aire d’atterrissage 50 est horizontale et en phase de descente. Cette caractéristique tend à éviter un choc brutal à l’atterrissage. Le calculateur embarqué 15 génère alors les ordres de commande requis pour effectuer la descente vers Paire d’atterrissage 50 au dit moment requis.Consequently, the on-board computer 15 calculates the appropriate moment to start the final descent in order to reach the landing pair 50 when this landing area 50 is horizontal and in the descent phase. This characteristic tends to avoid a sudden shock on landing. The onboard computer 15 then generates the control orders required to descend to Landing pair 50 at the said required time.
En référence à la figure 5, Patterrissage peut éventuellement être réalisé de nuit.With reference to FIG. 5, the landing may possibly be carried out at night.
Dès lors, des projecteurs ou équivalents émettent plusieurs faisceaux lumineux 51 périphériques au niveau de coins 53 d’un polygone 52 localisé sur Paire d’atterrissage 50.From then on, projectors or the like emit several peripheral light beams 51 at the corners 53 of a polygon 52 located on the landing pair 50.
De plus, un projecteur ou équivalent émet un faisceau lumineux central 54 localisé au centre 55 de ce polygone 52.In addition, a spotlight or equivalent emits a central light beam 54 located at the center 55 of this polygon 52.
Chaque faisceau lumineux peut être émis dans le domaine des fréquences infrarouge et dans le domaine des fréquences visibles par l’homme.Each light beam can be emitted in the infrared frequency domain and in the human visible frequency domain.
Les projecteurs peuvent comprendre des diodes électroluminescentes.Projectors may include light emitting diodes.
La calculateur embarqué 15 et par exemple le calculateur d’imagerie 18 peut analyser les images saisies par la caméra 31 pour calculer le centre du polygone à l’aide de l’emplacement des faisceaux lumineux périphériques et peut vérifier que le faisceau central est positionné au niveau de ce centreThe on-board computer 15 and for example the imaging computer 18 can analyze the images captured by the camera 31 to calculate the center of the polygon using the location of the peripheral light beams and can check that the central beam is positioned at the level of this center
La position mesurée peut être comparée par le calculateur 5 embarqué à la position obtenue avec le système de positionnement par ultrasons.The measured position can be compared by the on-board computer 5 to the position obtained with the ultrasonic positioning system.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 peut estimer la position du drone 1 par rapport à l’aire d'atterrissage 50 à l’aide d’une image desdits faisceaux lumineux périphériques 51 et central 54 10 prise par la caméra 31. Le calculateur embarqué 15 finit alors l’approche de manière usuelle.Therefore, the onboard computer 15 can estimate the position of the drone 1 relative to the landing area 50 using an image of said peripheral light beams 51 and central 54 10 taken by the camera 31. The onboard computer 15 then finishes the approach in the usual way.
Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en œuvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien 15 qu il n est pas concevable d’identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention.Naturally, the present invention is subject to numerous variations as to its implementation. Although several embodiments have been described, it will be understood that it is not conceivable to identify exhaustively all the possible modes. It is of course conceivable to replace a means described by an equivalent means without departing from the scope of the present invention.
Claims (11)
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