FR3096129A1 - procédé de géolocalisation de plateformes se déplaçant en formation, produit programme d'ordinateur et module de géolocalisation associés - Google Patents

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Abstract

Procédé de géolocalisation de plateformes se déplaçant en formation, produit programme d’ordinateur et module de géolocalisation associés Ce procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre à chaque acquisition d’un ensemble de mesures, l’ensemble de mesures comprenant des mesures locales relatives à chacune des plateformes et des mesures de distance entre chaque couple de plateformes : - alignement temporel (120) des mesures de l’ensemble de mesures pour obtenir une prédiction de chaque mesure à un instant tk+1 futur ; - détermination (140) de données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1 à partir des prédictions des mesures à l’instant tk+1 ; - actualisation (130) des prédictions de chaque mesure locale à l’instant tk+1 ou des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1 ; - composition (150) d’un vecteur d’état suivant à partir des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1. Figure pour l'abrégé : figure 3

Description

Procédé de géolocalisation de plateformes se déplaçant en formation, produit programme d’ordinateur et module de géolocalisation associés
La présente invention concerne un procédé de géolocalisation de plateformes se déplaçant en formation.
La présente invention concerne également un produit programme d’ordinateur et un module de géolocalisation associés.
On entend par « plateforme » tout engin, notamment un engin motorisé, apte à se déplacer dans l’espace, notamment en formation avec d’autres engins. Ainsi, un aéronef (avion, hélicoptère, drone, etc.), un bateau, un véhicule ferroviaire ou une automobile sont des exemples d’un tel engin.
Par « déplacement en formation », on comprend la manière de déplacement d’une pluralité d’engins à proximité, la notion de proximité dépendant de la nature des engins et de la formation. Ce déplacement peut être par exemple effectué en gardant des distances sensiblement constantes entre chaque couple d’engins ou alors en variant ces distances en fonction par exemple des évènements extérieurs ou des règles prédéterminées. Les engins forment ainsi une structure qui est appelée parfois essaim.
On connait dans l’état de la technique des méthodes de géolocalisation d’aéronefs volant en formation.
Ces méthodes permettent généralement de mettre en œuvre une navigation dite collaborative. Un tel type de navigation consiste à échanger des informations de navigation entre les aéronefs via par exemple une liaison radio. Après une analyse de l’ensemble des informations transmises, il est possible d’obtenir de manière précise la position de chacun des aéronefs.
Ainsi, selon des exemples connus, chaque aéronef dispose généralement d’un récepteur GNSS (de l’anglais « Global Navigation Satellite System ») permettant d’obtenir une position absolue de cet aéronef en utilisant un module de positionnement par satellites.
Au moins certains aéronefs sont aptes en outre à mesurer la distance entre eux en mettant en œuvre une technique de télémétrie.
Cette technique permet de mesurer des distances entre des couples d’aéronef en exploitant par exemple une liaison radio ou toute autre liaison disponible entre eux.
En particulier, pour ce faire, l’un des aéronefs d’un couple d’aéronefs émet un signal de type prédéterminé dans la liaison radio formée avec l’autre aéronef du couple. Cet autre aéronef répond à ce signal également par un signal de type prédéterminé qui est ensuite reçu par le premier aéronef. Ainsi, en mesurant le temps entre l’instant d’émission du signal par le premier aéronef et l’instant de réception de la réponse à ce signal, il est possible de déterminer la distance séparant les deux aéronefs.
Il existe également des techniques de goniométrie permettant de déterminer des angles relatifs entre différents aéronefs en analysant la direction de provenance des signaux radioélectriques de ces aéronefs.
Il est donc possible de combiner des informations reçues via les capteurs GNSS avec des mesures de télémétrie et éventuellement des mesures de goniométrie, afin d’en déduire la position de chacun des aéronefs de manière particulièrement précise.
Toutefois, en cas de déni des signaux GNSS (notamment les cas de brouillage ou différents cas de pannes), la détermination d’une position précise de chacun des aéronefs volant en formation devient particulièrement compliquée.
Pour pallier cette difficulté, des méthodes de l’état de la technique proposent de déterminer la position de chacun des aéronefs en utilisant d’autres instruments de mesure disponibles à bord tel qu’une centrale inertielle notamment.
Les mesures issues de ces instruments sont ensuite combinées avec des mesures de distance entre différents couples d’aéronefs obtenues en mettant en œuvre une technique de télémétrie.
Les différentes mesures sont alors bufferisées et fusionnées à l’issu de chaque cycle de bufferisation afin d’en déduire la position de chacun des aéronefs.
Toutefois, pour des plateformes à très grande mobilité, c’est-à-dire pour des plateformes ayant des déplacements relatifs importants en peu de temps, les mesures bufferisées (mesures de position et/ou de télémétrie et/ou de goniométrie) ne peuvent plus être considérées comme encore valides à la fin du cycle en raison des déplacements des plateformes entre l’instant de la mesure et l’instant de fin de cycle.
De plus, les mesures de distance qui se déroulent sur une certaine durée peuvent présenter une précision non-suffisante et ne plus être exploitables en l’état.
En effet, dans la plupart des techniques de télémétrie, il est souvent supposé que la distance entre chaque couple de plateformes reste sensiblement inchangée entre l’instant d’émission du signal de type prédéterminé et l’instant de réception du signal de réponse. Or, pour les plateformes à forte mobilité, cette hypothèse ne peut plus donner de résultats fiables.
Ainsi, non seulement les mesures bufferisées sur un cycle ne peuvent être exploitées en l’état, mais des mesures de distance déterminées entre des couples de plateformes à forte mobilité ne peuvent pas être utilisées de manière conventionnelle pour déduire les positions des plateformes au sein d’une formation.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de proposer donc une méthode permettant à la fois de fusionner les mesures avec une organisation judicieuse des traitements de fusion et d’exploiter des mesures de distance entre des couples de plateformes et des mesures inertielles de ces plateformes pour en déduire leur position, même en cas de forte mobilité de ces plateformes.
À cet effet, l’invention a pour objet un procédé de géolocalisation de plateformes se déplaçant en formation.
Le procédé comprend les étapes suivantes mises en œuvre à chaque acquisition d’un ensemble de mesures, l’ensemble de mesures comprenant des mesures locales relatives à chacune des plateformes et des mesures de distance entre chaque couple de plateformes :
- alignement temporel des mesures de l’ensemble de mesures pour obtenir une prédiction de chaque mesure à un instant tk+1futur ;
- détermination de données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1à partir des prédictions des mesures à l’instant tk+1;
- actualisation des prédictions de chaque mesure locale à l’instant tk+1ou des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1en utilisant un vecteur d’état précédent comprenant des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à un instant tkpassé ;
- composition d’un vecteur d’état suivant à partir des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1.
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 :
- les données de navigation comprennent la position et la vitesse de chaque plateforme à l’instant correspondant ;
- les mesures locales relatives à chacune des plateformes comprennent des mesures inertielles relatives à cette plateforme ;
- l’étape d’actualisation est mise en œuvre pour les prédictions de chaque mesure locale à l’instant tk+1après l’étape d’alignement temporel et avant l’étape de détermination des données de navigation ; les données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1étant déterminées alors à partir des prédictions actualisées de chaque mesure locale à l’instant tk+1et à partir des prédictions de chaque mesure de distance à l’instant tk+1;
- l’étape d’actualisation est mise en œuvre pour les données de navigation après l’étape de détermination de ces données de navigation et avant l’étape de composition du vecteur d’état suivant ; le vecteur d’état suivant étant alors déterminé à partir des données de navigation actualisées ;
- l’étape d’alignement temporel comprend l’alignement temporel des mesures de distance en utilisant le vecteur d’état précédent ;
- l’alignement temporel des mesures de distance comprend pour chaque mesure de distance la vérification d’une condition d’instantanéité de cette mesure consistant à comparer le produit du temps de mesure et d’une première vitesse relative du couple de plateformes correspondant à cette mesure, avec un seuil prédéterminé, la première vitesse relative étant déterminé à l’instant de cette mesure ;
- lorsque ledit produit est inférieur au seuil prédéterminé, la mesure correspondante est considérée comme instantanée, la prédiction de cette mesure à l’instant tk+1étant déterminée en fonction de cette mesure, de l’instant tk+1, de l’instant de la mesure, d’une position relative et d’une deuxième vitesse relative du couple de plateformes correspondant à cette mesure, la position relative et la deuxième vitesse relative étant déterminées à l’instant tkà partir du vecteur d’état précédent ;
- lorsque ledit produit est supérieur ou égal au seuil prédéterminé, la mesure correspondante est considérée comme non-instantanée, la prédiction de cette mesure à l’instant tk+1étant déterminée en fonction de l’instant tk+1, d’une première somme, d’une deuxième somme, d’une position relative et d’une deuxième vitesse relative du couple de plateformes correspondant à cette mesure, la position relative et la deuxième vitesse relative étant déterminées à l’instant tkà partir du vecteur d’état précédent ;
la première somme correspondant à la somme de l’instant d’émission d’un signal de type prédéterminé par l’une des plateformes du couple correspondant et de l’instant de réception par la plateforme ayant émis le signal de type prédéterminé d’un signal de réponse à ce signal de type prédéterminé ;
la deuxième somme correspondant à la somme d’une première distance séparant les plateformes sensiblement au moment de l’émission du signal de type prédéterminé et d’une deuxième distance séparant les plateformes sensiblement au moment de la réception du signal de réponse au signal de type prédéterminé, la deuxième somme étant avantageusement approximée par le produit où :
est la vitesse de propagation desdits signaux ;
est la somme des temps de propagation du signal de type prédéterminé et du signal de réponse à ce signal ; et
- l’étape de détermination des données de navigation comprend la détermination d’une position bidimensionnelle de chaque plateforme dans un plan horizontal et puis, la détermination d’une position tridimensionnelle de chaque plateforme en utilisant une mesure d’altitude ce cette plateforme.
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.
L’invention a également pour objet un module de géolocalisation de plateformes se déplaçant en formation comportant des moyens techniques configurés pour mettre en œuvre le procédé tel que défini précédemment.
Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique d’une pluralité de plateformes se déplaçant en formation, chacune des plateformes comprenant un module de géolocalisation selon l’invention ;
- la figure 2 est une vue schématique détaillée de l’un des modules de géolocalisation de la figure 1 ;
- la figure 3 est un organigramme d’un procédé de géolocalisation selon un premier mode de réalisation de l’invention, le procédé étant mis en œuvre par le module de géolocalisation de la figure 2 ;
- la figure 4 est une vue schématique expliquant la mise en œuvre de l’une des étapes du procédé de la figure 3.
On a en effet représenté sur la figure 1 une pluralité de plateformes se déplaçant en formation.
Comme expliqué précédemment, par « plateforme » on entend tout engin, notamment un engin motorisé, apte à se déplacer dans l’espace, notamment en formation avec d’autres engins.
Cette formation est composée de N plateformes, où N est un nombre naturel supérieur ou égal à 2.
Dans l’exemple de la figure 1, chaque plateforme est un aéronef, notamment un avion, repérée sur cette figure par l’une des références A1à A4.
Par ailleurs, dans l’exemple de cette figure, les plateformes A1à A4effectuent un vol en formation présentant la forme d’un losange.
Cette forme de la formation est variable au cours du temps en fonction par exemple des évènements extérieurs ou des règles prédéterminées.
En outre, avantageusement, chaque plateforme A1à A4présente une forte mobilité relativement à chaque autre plateforme. Cela signifie en particulier que les positions relatives des plateformes évoluent rapidement.
Chaque plateforme A1à A4comprend un module de géolocalisation permettant de mettre en œuvre une navigation collaborative au sein de la formation, comme cela sera expliqué en détail par la suite.
Les modules de géolocalisation et des composantes associées à ces modules des plateformes A1à A4sont par exemple tous analogues entre eux. Ainsi, par la suite, seul un module de navigation 10 et des composantes associées à celui-ci de la plateforme A1seront expliqués en détail en référence à la figure 2.
Ainsi, comme cela est visible sur cette figure 2, le module de géolocalisation 10 comprend une unité d’entrée 12, une unité de traitement 13 et une unité de sortie 14.
Chacune de ces unités 12 à 14 se présente au moins partiellement sous la forme d’un circuit logique programmable et/ou d’un logiciel configurés pour mettre en œuvre les fonctions associées. De plus, lorsqu’au moins l’une de ces unités 12 à 14 se présente au moins partiellement sous la forme d’un logiciel, ce logiciel est stocké dans une mémoire associée et est mis en œuvre par un logiciel associé.
L’unité d’entrée 12 est apte à acquérir des données issues de systèmes externes.
En particulier, l’unité d’entrée 12 est apte à acquérir des données de navigation issues d’un capteur GNSS 22. Ces données de navigation sont déduites de signaux transmis par les satellites d’un système GNSS et permettent notamment de déterminer une position absolue dans un repère terrestre de la plateforme A1correspondante.
L’unité d’entrée 12 est apte en outre à acquérir des données issues d’un système de radiocommunication 23 avec les autres plateformes de la formation.
En particulier, le système de radiocommunication 23 permet d’établir une liaison radioélectrique avec un système analogue d’au moins une autre plateforme afin de recevoir des données utiles issues de cette autre plateforme et de déterminer de cette liaison des données de télémétrie et avantageusement, des données de goniométrie relatives à cette autre plateforme.
Les données de télémétrie comprennent notamment des mesures de distance entre les plateformes correspondantes. Ces données sont déduites par exemple de la liaison radioélectrique établie entre les deux plateformes en envoyant un signal de type prédéterminé dans cette liaison et en mesurant le temps de réponse à ce signal par un signal de réponse.
Les données de goniométrie générées par l’une des plateformes comprennent notamment des mesures d’angle entre l’autre plateforme et une direction prédéterminée. Ces mesures sont déduites en analysant les directions de provenance des signaux radioélectriques formant la liaison radioélectrique correspondante.
Les données utiles comprennent des données relatives à différentes plateformes de la formation.
Ces données utiles comprennent par exemple des mesures relatives à la position absolue et à l’altitude de chacune des plateformes, y compris des plateformes dépourvues de liaison radioélectrique directe avec la plateforme A1. Pour cela, il est nécessaire que chacune des plateformes ait une liaison radioélectrique avec au moins une autre plateforme. Dans ce cas, des informations utiles relatives à une telle plateforme sont transmises à l’ensemble des autres plateformes via une ou plusieurs autres plateformes.
Ces données utiles comprennent également des mesures de distance entre des plateformes autres que la plateforme A1.
Ainsi, le système de radiocommunication 23 permet d’établir un réseau de communication maillé au sein de la formation des plateformes A1à A4ce qui permet de transmettre des données utiles relatives à l’ensemble des plateformes.
L’unité d’entrée 12 permet en outre d’acquérir des mesures issues d’une centrale inertielle 24 et d’un altimètre 25 de la plateforme A1.
En particulier, de manière connue en soi, les mesures délivrées par la centrale inertielle 24 comprennent des mesures inertielles permettant de déduire une position absolue de la plateforme A1à partir d’un point de référence. Cette position absolue est déduite en analysant les accélérations de la plateforme A1détectées par la centrale inertielle 24 à partir du point de référence.
Également de manière connue en soi, les mesures délivrées par l’altimètre 25 comprennent des mesures relatives à l’altitude courante de la plateforme A1.
Dans la suite de la description, les mesures délivrées par la centrale inertielle 24, par l’altimètre 25 et par le capteur GNSS 22 seront appelées mesures locales. En effet, chaque mesure locale est relative à une seule plateforme A1à A4.
Ainsi, chaque mesure locale correspond à la position, à la vitesse, à l’accélération ou à l’altitude de la plateforme A1à A4correspondante.
À la différence d’une mesure locale, une mesure de distance entre un couple de plateformes est relative à deux plateformes.
L’unité de traitement 13 permet d’analyser l’ensemble des données acquises par l’unité d’entrée 12 afin d’en déduire des données de navigation relative à chacune des plateformes A1à A4.
En particulier, l’unité de traitement 13 comprend une mémoire tampon 27 apte à stocker des données à traiter par l’unité 13. A
L’unité de traitement 13 est apte à traiter en un cycle de traitement l’ensemble des données stockées dans cette mémoire tampon 27.
L’étendue temporelle de chaque cycle de traitement est par exemple inférieure à 400 ms, avantageusement à 200 ms et de préférence à 100 ms.
Les données de navigation comprennent notamment la position et la vitesse de chacune des plateformes A1à A4ainsi que des variances associées à la précision de ces valeurs.
Pour déterminer ces données, l’unité de traitement 13 est apte à mettre en œuvre au moins certaines étapes d’un procédé de géolocalisation expliqué en détail par la suite.
L’unité de sortie 14 est apte à transmettre les données de navigation déterminées par l’unité de traitement 13 à des systèmes embarqués de la plateforme A1qui sont configurés pour utiliser ces positions.
Ainsi, par exemple, ces systèmes embarqués comprennent un système d'alerte de trafic et d'évitement de collision, un système de navigation, un système d’affichage, etc.
Le procédé de géolocalisation selon un premier mode de réalisation de l’invention sera désormais expliqué en référence à la figure 3 présentant un organigramme de ses étapes.
Dans l’exemple décrit, ce procédé est mis en œuvre par le module de géolocalisation 10 de la plateforme A1qui est alors appelée plateforme de référence. Les autres plateformes A2à A4sont appelées plateformes voisines.
Toutefois, il doit être compris qu’avantageusement, le procédé de géolocalisation décrit ci-dessous est mis en œuvre par le module de géolocalisation 10 de chacune des plateformes. Ainsi, dans le cas général, la plateforme mettant en œuvre le procédé de géolocalisation est considérée comme plateforme de référence aux fins de ce procédé, les autres plateformes étant considérées comme plateformes voisines.
Par ailleurs, il doit être également compris que le procédé décrit ci-dessous peut être mis en œuvre par un module de géolocalisation externe de toute plateforme. Dans ce cas, un tel module, disposé par exemple au sol, définit une liaison de données privilégiée avec au moins l’une des plateformes A1à A4qui est alors appelée en ce cas plateforme de référence, les autres plateformes étant appelées plateformes voisines.
Il est également supposé que chaque plateforme dispose d’une liaison radioélectrique avec au moins une autre plateforme.
Enfin, il est supposé que la formation A1à A4se trouve par exemple dans une zone de brouillage au moins partiel des signaux GNSS.
Lors d’une étape initiale 110, l’unité d’entrée 12 acquiert l’ensemble des données issues des composantes 22 à 25 associées à cette unité.
Ces données comprennent un ensemble de mesures qui est, comme décrit précédemment, composée de mesures locales relatives à chaque plateforme A1à A4et de mesures de distance entre chaque couple de plateformes.
Avantageusement, les mesures locales relatives à chaque plateforme A1à A4comprennent la position, la vitesse et de préférence, l’altitude de cette plateforme.
Puis, l’unité d’entrée 12 transmet l’ensemble de mesures à l’unité de traitement 13 qui les stocke dans la mémoire tampon 27. Autrement dit, lors de cette étape 110, le module de traitement 13 bufférise les données à traiter en un cycle de traitement.
Les étapes 120 à 150 décrites ci-dessous correspondent à un cycle de traitement.
Autrement dit, ce cycle de traitement est mis en œuvre par le module de traitement 13 à chaque nouvelle acquisition d’un ensemble de mesures.
Il est supposé par ailleurs que ce cycle de traitement est mis en œuvre entre un instant tkpassé et un instant tk+1futur.
Lors de l’étape 120, le module de traitement 13 aligne temporellement toutes les mesures.
Pour cela, le module de traitement 13 calcule des prédictions de chaque mesure à l’instant tk+1. Ces prédictions à l’instant tk+1présentent donc des mesures alignées temporellement à l’instant tk+1.
Les prédictions sont calculées différemment en fonction de la nature des mesures.
Ainsi, les mesures locales sont extrapolées à l’instant tk+1en utilisant des techniques connues en soi.
Ces techniques supposent par exemple que chaque plateforme se déplace entre l’instant t et l’instant tk+1selon une trajectoire rectiligne avec une vitesse constante.
Cela peut par exemple être fait en utilisant un filtre de Kalman, par exemple de type NCV.
Avantageusement, les prédictions des mesures de distance à l’instant tk+1sont calculées autrement.
Dans la suite, ce calcul sera expliqué pour une seule mesure de distance, par exemple pour une mesure de distance entre la plateforme de référence A1et l’une des plateformes voisines, par exemple la plateforme voisine A2. Le calcul des prédictions des autres mesures de distance est mis en œuvre de manière analogue.
Ce calcul est mis en œuvre en utilisant un vecteur d’état précédent .
Le vecteur d’état précédent comprend des données de navigation à l’instant tkpour chaque plateforme.
Le vecteur comprend notamment les positions absolues et des plateformes A1et A2à l’instant tkainsi que les vitesses absolues et de ces plateformes à ce même instant tk.
Pour calculer la prédiction , le module de traitement 13 examine tout d’abord une condition d’instantanéité de la mesure consistant à comparer le produit du temps de mesure et d’une première vitesse relative des plateformes A1et A2, avec un seuil prédéterminé.
La première vitesse relative est par exemple déterminée selon la relation suivante :
où et sont des mesures de la vitesse respectivement des plateformes A1et A2à l’instant t.
Le seuil prédéterminé est par exemple égal à où est la variance maximale que l’on tolère sur la mesure .
Lorsque ledit produit est inférieur au seuil prédéterminé, c’est-à-dire lorsque , la mesure est considérée comme instantanée. Autrement dit, dans ce cas, la mobilité relative des deux plateformes reste compatible avec la variance maximale tolérée.
Dans ce cas, la prédiction de cette mesure à l’instant tk+1est déterminée en fonction de cette mesure, de l’instant tk+1, de l’instant t, d’une position relative des plateformes et d’une deuxième vitesse relative des plateformes A1et A2.
En particulier, la prédiction est déterminée comme suit :
où la position relative est déterminée selon l’expression suivante :
et la deuxième vitesse relative est déterminée selon l’expression suivante :
Lorsque ledit produit est supérieur ou égal au seuil prédéterminé , c’est-à-dire lorsque , la mesure est considérée comme non-instantanée.
En particulier, dans ce cas, il est considéré que le temps de réponse au signal de type prédéterminé par l’une des plateformes est non-négligeable par rapport au déplacement relatif des plateformes.
Un tel cas est illustré schématiquement sur la figure 4.
En effet, la figure 4 illustre une échelle temporelle t lors de la communication radioélectrique des plateformes A1et A2.
Il est considéré sur cette échelle que la plateforme A1envoie un signal de type prédéterminé S1à l’instant TAtx. Ce signal est reçu par la plateforme A2à l’instant TRtx.
Puis, la plateforme A2envoie un signal de réponse S2à l’instant TRtx qui est reçu par la plateforme A1à l’instant TRrx.
Dans l’exemple de cette figure 4, la différence TRtx-TArx correspond au temps de réponse par la plateforme A2et ne peut pas être négligée par rapport au déplacement relatif des plateformes A1et A2lors du temps de mesure , c’est-à-dire lors de l’intervalle temporel égal à TRrx-TAtx.
Ainsi, lorsque la mesure est considérée comme non-instantanée, sa prédiction est déterminée en fonction de l’instant tk+1, d’une première somme, d’une deuxième somme, de la position relative et de la deuxième vitesse relative des plateformes A1et A2.
La première somme correspond à la somme des valeurs TAtx et TRrx qui sont également mesurées par chacune des plateformes et sont transmises avec les mesures de distance correspondantes.
La deuxième somme correspond à la somme d’une première distance séparant les plateformes sensiblement au moment de l’émission du signal de type prédéterminé S1et d’une deuxième distance séparant les plateformes sensiblement au moment de la réception du signal de réponse S2au signal de type prédéterminé S1.
En particulier, la prédiction est déterminée comme suit :
où
est la première somme égale alors à TAtx+ TRrx ; et
est la deuxième somme.
Selon l’invention, cette deuxième somme est égale au produit où :
est la vitesse de propagation des signaux S1et S2;
est la somme des temps de propagation du signal de type prédéterminé S1et du signal de réponse à ce signal S2.
La valeur est calculée en soustrayant du temps de mesure total le temps de réponse au signal de type prédéterminé S1. Autrement dit, cette valeur est égale à (TRrx-TAtx)-(TRtx-TArx).
Le temps de réponse TRtx-TArx à un signal est propre à chacune des plateformes A1à A4. Ce temps de réponse est connu car transmis par exemple avec le signal de réponse S2pour chaque mesure de distance entre le couple des plateformes correspondants.
Lors de l’étape 130 suivante, l’unité de traitement 13 actualise les prédictions de chaque mesure locale à l’instant tk+1en utilisant le vecteur d’état précédent .
Cette étape correspond donc à la fusion des données de navigation connues à l’instant tkavec les prédictions de chaque mesure locale à l’instant tk+1 et a pour but d’améliorer la précision des prédictions des mesures locales à l’instant tk+1.
Cette fusion est effectuée selon des techniques connues en soi.
Lors de l’étape 140 suivante, l’unité de traitement 13 détermine des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1à partir des prédictions des mesures de distance à l’instant tk+1et des prédictions actualisées des mesures locales à l’instant tk+1.
Notamment, lors de cette étape, l’unité de traitement 13 utilise les positions absolues de chacune des plateformes et les distances entre chaque couple de plateformes pour obtenir des positions absolues précisées de chacune des plateformes.
Pour ce faire, le module de traitement 13 utilise par exemple une technique connue en soi et habituellement utilisée dans le domaine de géolocalisation collaborative.
Selon un exemple particulier de réalisation de l’invention, pour déterminer des positions précisées de chaque plateforme, l’unité de traitement 13 projette d’abord les positions absolues des plateformes qui sont connues à partir des prédictions actualisées des mesures locales à l’instant tk+1, sur un plan horizontal. Ce plan horizontal est par exemple défini par la plateforme de référence A1.
Puis, le module de traitement 13 détermine une image dans ce plan horizontal de la prédiction de chaque mesure de distance à l’instant tk+1. Une telle image correspond par exemple à la projection orthogonale d’un vecteur de longueur égale à ladite prédiction et de direction définie par les positions absolues des plateformes correspondantes.
Puis, le module de traitement 13 détermine des positions bidimensionnelles de chaque plateforme dans le plan horizontal en utilisant les projections des positions absolues connues de ces plateformes et les images des prédictions des mesures de distance dans ce plan horizontal.
Enfin, pour obtenir des positions tridimensionnelles de chaque plateforme, le module de traitement 13 complète les positions bidimensionnelles obtenues par les altitudes de ces plateformes. Ces altitudes sont également obtenues à partir des prédictions actualisées des mesures locales à l’instant tk+1.
Lors de l’étape 150 suivante, l’unité de traitement 13 finalise le cycle de traitement en définissant un vecteur d’état suivant à partir des données de navigation obtenues lors de l’étape 140 précédente.
Ainsi, lors du cycle suivant de traitement, ce vecteur d’état suivant sera considéré comme le vecteur d’état précédent et un nouveau vecteur d’état suivant sera alors obtenu à la fin de ce cycle. Puis, un nouveau cycle de traitement est à nouveau mis en œuvre.
Lors de l’étape 160, l’unité de sortie 14 transmet chaque nouveau vecteur d’état suivant aux systèmes embarqués correspondants qui utilisent les données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes conformément à leurs fonctionnalités.
Le procédé de géolocalisation selon un deuxième mode de réalisation diffère de celui selon le premier mode de réalisation par l’ordre d’exécution des étapes.
En particulier, selon le deuxième mode de réalisation, l’étape de détermination 140 des données de navigation est mise en œuvre avant l’étape d’actualisation 130 des prédictions des mesures locales.
Dans ce cas, lors de l’étape 140, l’unité de traitement 13 détermine des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes à l’instant tk+1à partir des prédictions des mesures de distance à l’instant tk+1et des prédictions non-actualisées des mesures locales à l’instant tk+1, comme cela a été expliqué précédemment.
Puis, le module de traitement 13 met en œuvre l’étape 130 lors de laquelle il actualise les données de navigation obtenues lors de l’étape 140 en utilisant le vecteur d’état précédent comme cela a été expliqué précédemment.
Enfin, le module de traitement 13 met en œuvre l’étape 150 lors de laquelle il compose le vecteur d’état suivant à partir des données de navigation actualisées.
On conçoit alors que l’invention présente un certain nombre d’avantages.
Tout d’abord, l’invention permet d’obtenir des données de navigation de plateformes se déplaçant en formation de manière très précise même en cas d’une très forte mobilité de ces plateformes.
Cela est atteint en particulier en mettant en œuvre un alignement temporel de l’ensemble des mesures et en utilisant des prédictions précises des mesures de distance entre différents couples de plateformes. Ces prédictions prennent notamment en compte les déplacements relatifs entre les plateformes lors de la prise de mesures.
Enfin, en traitant des positions bidimensionnelles dans un plan horizontal au lieu des positions tridimensionnelles, la mise en œuvre de chaque cycle de traitement selon le procédé peut être considérablement accélérée. Ainsi, il est possible de traiter plus de mesures avec les mêmes performances du module de géolocalisation ce qui permet d’améliorer davantage la précision des résultats.

Claims (12)

  1. Procédé de géolocalisation de plateformes (A1,…,A4) se déplaçant en formation ;
    le procédé comprenant les étapes suivantes mises en œuvre à chaque acquisition d’un ensemble de mesures, l’ensemble de mesures comprenant des mesures locales relatives à chacune des plateformes (A1,…,A4) et des mesures de distance entre chaque couple de plateformes :
    - alignement temporel (120) des mesures de l’ensemble de mesures pour obtenir une prédiction de chaque mesure à un instant tk+1futur ;
    - détermination (140) de données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes (A1,…,A4) à l’instant tk+1à partir des prédictions des mesures à l’instant tk+1;
    - actualisation (130) des prédictions de chaque mesure locale à l’instant tk+1ou des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes (A1,…,A4) à l’instant tk+1en utilisant un vecteur d’état précédent ( ) comprenant des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes (A1,…,A4) à un instant tkpassé ;
    - composition (150) d’un vecteur d’état suivant ( ) à partir des données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes (A1,…,A4) à l’instant tk+1.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les données de navigation comprennent la position et la vitesse de chaque plateforme (A1,…,A4) à l’instant correspondant.
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les mesures locales relatives à chacune des plateformes (A1,…,A4) comprennent des mesures inertielles relatives à cette plateforme (A1,…,A4).
  4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’actualisation (130) est mise en œuvre pour les prédictions de chaque mesure locale à l’instant tk+1après l’étape d’alignement temporel (120) et avant l’étape de détermination (130) des données de navigation ;
    les données de navigation relatives à l’ensemble des plateformes (A1,…,A4) à l’instant tk+1étant déterminées alors à partir des prédictions actualisées de chaque mesure locale à l’instant tk+1et à partir des prédictions de chaque mesure de distance à l’instant tk+1.
  5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape d’actualisation (130) est mise en œuvre pour les données de navigation après l’étape de détermination (140) de ces données de navigation et avant l’étape de composition (150) du vecteur d’état suivant ( ) ;
    le vecteur d’état suivant ( ) étant alors déterminé à partir des données de navigation actualisées.
  6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’alignement temporel (120) comprend l’alignement temporel des mesures de distance en utilisant le vecteur d’état précédent ( ).
  7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel l’alignement temporel des mesures de distance comprend pour chaque mesure de distance la vérification d’une condition d’instantanéité de cette mesure consistant à comparer le produit du temps de mesure ( ) et d’une première vitesse relative ( ) du couple de plateformes correspondant à cette mesure, avec un seuil prédéterminé ( ), la première vitesse relative ( ) étant déterminé à l’instant de cette mesure.
  8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel lorsque ledit produit est inférieur au seuil prédéterminé ( ), la mesure correspondante est considérée comme instantanée, la prédiction de cette mesure à l’instant tk+1étant déterminée en fonction de cette mesure, de l’instant tk+1, de l’instant de la mesure, d’une position relative et d’une deuxième vitesse relative du couple de plateformes correspondant à cette mesure, la position relative et la deuxième vitesse relative étant déterminées à l’instant tkà partir du vecteur d’état précédent ( ).
  9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel lorsque ledit produit est supérieur ou égal au seuil prédéterminé ( ), la mesure correspondante est considérée comme non-instantanée, la prédiction de cette mesure à l’instant tk+1étant déterminée en fonction de l’instant tk+1, d’une première somme, d’une deuxième somme, d’une position relative et d’une deuxième vitesse relative du couple de plateformes correspondant à cette mesure, la position relative et la deuxième vitesse relative étant déterminées à l’instant tkà partir du vecteur d’état précédent ( ) ;
    la première somme correspondant à la somme de l’instant d’émission d’un signal de type prédéterminé ( ) par l’une des plateformes du couple correspondant et de l’instant de réception par la plateforme ayant émis le signal de type prédéterminé d’un signal de réponse ( ) à ce signal de type prédéterminé ;
    la deuxième somme correspondant à la somme d’une première distance ( ) séparant les plateformes sensiblement au moment de l’émission du signal de type prédéterminé ( ) et d’une deuxième distance ( ) séparant les plateformes sensiblement au moment de la réception du signal de réponse ( ) au signal de type prédéterminé, la deuxième somme étant avantageusement approximée par le produit où :
    est la vitesse de propagation desdits signaux ;
    est la somme des temps de propagation du signal de type prédéterminé et du signal de réponse à ce signal.
  10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape de détermination (140) des données de navigation comprend la détermination d’une position bidimensionnelle de chaque plateforme (A1,…,A4) dans un plan horizontal et puis, la détermination d’une position tridimensionnelle de chaque plateforme (A1,…,A4) en utilisant une mesure d’altitude ce cette plateforme (A1,…,A4).
  11. Produit programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsque mises en œuvre par un équipement informatique, mettent en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes.
  12. Module de géolocalisation (10) de plateformes (A1,…,A4) se déplaçant en formation comportant des moyens techniques (12, 13, 14, 27) configurés pour mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10.
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