FR3124663A1 - Système et procédé de communication par faisceau laser entre deux véhicules - Google Patents
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Abstract
TITRE : Système et procédé de communication par faisceau laser entre deux véhicules L’invention concerne un système de communication par faisceau laser entre deux véhicules (1, 2), comprenant un premier dispositif d’émission et de réception (3) d’un faisceau laser positionné sur le premier véhicule (1), un second dispositif d’émission et de réception (4) d’un faisceau laser positionné sur le second véhicule (2), le premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser et le second dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser comportant des moyens d’orientation (5, 6) aptes à se faire face mutuellement quelque soient les mouvements relatifs des deux véhicules, le premier dispositif d’émission étant agencé de façon à ce qu’un premier faisceau laser (7) ayant une ouverture supérieure ou égale à l’angle solide estimé (α) selon lequel le second dispositif d’émission et de réception est vu par le premier dispositif d’émission et de réception soit délivré en phase d’initialisation de la communication Figure pour l'abrégé : F igure 1
Description
La présente invention concerne un système de communication par faisceau laser.
Plus particulièrement, l’invention concerne un système de communication par faisceau laser entre deux véhicules.
On sait que certains véhicules peuvent être amenés à évoluer dans un ensemble de plusieurs véhicules.
Par exemple, dans le domaine de la marine de guerre, les navires peuvent faire partie d’une flotte.
On conçoit qu’il peut être nécessaire que ces véhicules puissent communiquer ensemble afin d’échanger des informations, comme par exemple des données de mission, administratives ou de logistique ou autres…
Ainsi par exemple, des systèmes de communication radio peuvent être utilisés à cet effet.
Il existe de nombreuses technologies ayant des caractéristiques différentes et qui peuvent être adaptées au contexte.
Les signaux radio ne sont pas directionnels et leur réception peut être effectuée quelle que soit la position des véhicules.
Cette caractéristique est un inconvénient dans la mesure où les signaux radio peuvent être détectés par des tiers.
Ceci peut être particulièrement gênant dans le cadre d’une flotte de navires de guerre par exemple. La détection de l’émission d’un signal pourrait révéler à un ennemi la position exacte du navire émetteur.
Afin de minimiser la probabilité de détection, un faisceau laser peut être utilisé comme support de communication.
Un tel système est décrit par exemple dans EP1952562.
La nature directionnelle du faisceau laser permet de diminuer la probabilité de détection. Cependant, pour la phase d’initialisation de la communication, il est nécessaire de connaître la position de l’émetteur et du récepteur.
EP1952562 propose d’utiliser la position GPS de l’émetteur et du récepteur puis de la transmettre par l’intermédiaire d’un signal radio. Il y a un risque non négligeable que ce signal radio soit intercepté et puisse indiquer la position de l’émetteur.
Le but de l’invention est donc de résoudre ces problèmes.
A cet effet, l’invention a pour objet un système de communication par faisceau laser entre deux véhicules, comprenant un premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser positionné sur le premier véhicule, un second dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser positionné sur le second véhicule, le premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser et le second dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser comportant des moyens d’orientation aptes à se faire face mutuellement quelque soient les mouvements relatifs des deux véhicules, caractérisé en ce que le premier dispositif d’émission est agencé de façon à ce qu’un premier faisceau laser ayant une ouverture supérieure ou égale à l’angle solide selon lequel le second dispositif d’émission et de réception est supposé être vu par le premier dispositif d’émission et de réception soit délivré en phase d’initialisation de la communication.
Suivant d’autres caractéristiques du système de communication selon l’invention, prises seules ou en combinaison :
- le premier faisceau laser comprend une trame d’initialisation de la communication contenant au moins l’une et préférablement toutes les informations suivantes : un identifiant d’appel, l’identifiant du premier dispositif d’émission et de réception, la position du premier dispositif d’émission et de réception, les données de navigation du premier véhicule, les données météorologiques locales du premier véhicule,
- le second dispositif d’émission et de réception émet un second faisceau laser vers le premier dispositif d’émission et de réception, le second faisceau laser comprenant une trame d’acquittement contenant au moins l’une et préférablement toutes les informations suivantes : un accusé de réception, l’identifiant du second dispositif d’émission et de réception, la position du second dispositif d’émission et de réception, les données de navigation du second véhicule, les données météorologiques locales du second véhicule,
- au moins l’un des premier et second dispositifs d’émission et de réception est associé à des moyens complémentaires de détection de faisceau laser positionnés sur le même véhicule,
- les moyens complémentaires de détection de faisceau laser sont des dispositifs de guerre électronique de détection d’illumination laser de guidage de munitions,
- les moyens complémentaires de détection de faisceau laser sont des systèmes de télémétrie laser habituellement utilisés pour mesurer la distance séparant le véhicule d’une menace, ainsi que la vitesse de déplacement de celle-ci,
- une trame d’actualisation des données relatives aux deux dispositifs d’émission et de réception (position, données de navigation, données météorologiques) est échangée régulièrement lors des échanges de données,
Selon un autre aspect, l’invention a également pour objet un procédé de communication mettant en œuvre le système de communication par faisceau laser entre deux véhicules tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que l’initialisation de de la communication est réalisée par la succession des étapes suivantes :
- Orientation du premier dispositif d’émission et de réception vers la position estimée du second dispositif d’émission et de réception.
- Emission par le premier dispositif d’émission et de réception, d’un premier faisceau laser d’ouverture supérieure ou égale à l’angle solide selon lequel le second dispositif d’émission et de réception est supposé être vu par le premier dispositif d’émission et de réception.
- Réception par le second dispositif d’émission et de réception du premier faisceau laser.
- Calcul, par le second dispositif d’émission et de réception, de la position relative du premier dispositif d’émission et de réception.
- Orientation du second dispositif d’émission et de réception vers le premier dispositif d’émission et de réception.
- Emission, par le second dispositif d’émission et de réception, d’un second faisceau laser vers le premier dispositif d’émission et de réception.
- Réception par le premier dispositif d’émission et de réception du second faisceau laser.
- le calcul de la position relative d’un véhicule est corrigé par les données météorologiques et d’environnement locales du véhicule.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
-
- [Fig. 2 à 3] les figures 2 à 3 illustrent la communication laser entre deux véhicules, une fois la phase d’établissement de la communication terminée.
-
On a illustré sur la , un premier véhicule désigné par la référence générale 1 et un second véhicule désigné par la référence générale 2.
Le premier véhicule 1 comporte un premier dispositif d’émission et de réception d’un signal ou faisceau laser, désigné par la référence générale 3.
Le second véhicule 2 comporte un second dispositif d’émission et de réception d’un signal ou faisceau laser, désigné par la référence générale 4.
Le premier dispositif d’émission et de réception d’un signal laser 3 comporte des moyens d’orientation désignés par la référence générale 5.
Le second dispositif d’émission et de réception d’un signal laser 4 comporte des moyens d’orientation désignés par la référence générale 6.
La représente l’émission, par le premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 3, d’un faisceau laser de référence générale 7 caractérisé par une ouverture selon un angle solide de référence générale α.
Le faisceau laser 7 comporte une trame d’initialisation de la communication laser comportant par exemple un identifiant d’appel, l’identifiant du premier dispositif d’émission et de réception, la position du premier dispositif d’émission et de réception, les données de navigation du premier véhicule et les données météorologiques locales du premier véhicule.
Le premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 3 comporte des moyens non représentés permettant de modifier l’ouverture α du faisceau laser 7.
Ces moyens peuvent être des moyens optiques tels qu’un ensemble de lentilles optiques.
L’angle α est ajusté de telle façon que le second dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 4 soit illuminé par le faisceau laser 7.
L’orientation du premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 3 et le calcul de l’angle α sont effectués à partir de la dernière position connue du véhicule 2, ses caractéristiques géométriques, et une estimation de sa position actualisée.
On peut aisément comprendre que plus l’estimation sera grossière, plus l’angle α devra être important.
Il est également envisageable d’adapter la puissance laser émise en fonction de cet angle de divergence afin de conserver une puissance surfacique équivalente (on illumine une surface plus large et l’énergie par mm2 est conservée).
Cela permet de conserver un rapport signal/bruit suffisant pour permettre la détection par les capteurs.
La représente l’émission, après la réception du faisceau laser 7 et le décodage des informations transmises par le second dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 4, d’un faisceau laser de référence générale 8 caractérisé par une ouverture selon un angle solide de référence générale β.
Les données de position et d’environnement du véhicule 1 ayant été fournies lors de l’établissement de la communication laser, l’ouverture β du faisceau laser 8 peut être significativement limitée de telle façon à illuminer uniquement le dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 3.
Cette disposition a pour objet d’éviter que le faisceau laser 8 ne soit détecté par un ennemi par exemple.
Le faisceau laser 8 comporte une trame d’acquittement contenant un accusé de réception, l’identifiant du second dispositif d’émission et de réception, la position du second dispositif d’émission et de réception, les données de navigation du second véhicule et les données météorologiques locales du second véhicule.
La représente l’établissement définitif de la communication entre les deux véhicules, l’angle α du faisceau laser 7 émis par le premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 3 étant corrigé à partir des données émises par le second dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 4 et reçues pas le premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 3.
La communication sera normalement duplex, c’est-à-dire que les deux dispositifs utilisant des longueurs d’ondes différentes pourront échanger simultanément.
L’angle α est calculé de telle façon à ce que le faisceau laser 7 illumine uniquement le dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 4. L’angle est notamment calculé à partir de la distance estimée entre les deux véhicules et la taille du second dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 3. La distance est estimée à partir de la dernière position connue du second véhicule, ou de sa position réactualisée en prenant en compte sa vitesse et sa direction.
La représente l’illumination du véhicule 2 par le faisceau laser 7 caractérisé par une ouverture d’angle α calculé de telle façon à illuminer une zone étendue comportant une partie importante du véhicule 2. Cette disposition peut être intéressante dans le cas où la position du second véhicule 2 serait connue de façon très approximative par le dispositif de d’émission et de réception d’un faisceau laser 3 ou dans le cas où le dispositif ‘émission et de réception d’un faisceau laser 4 ne serait pas orienté de façon à être illuminé par le faisceau laser 7.
Le véhicule 1 et le véhicule 2 comportent des moyens complémentaires de détection désignés respectivement par les références générales 9 et 10.
Ces moyens de détection peuvent être par exemple des senseurs passifs de guerre électronique conçus pour détecter des illuminations par faisceau laser. L’illumination par faisceau laser est employée notamment pour le guidage de munitions.
De même Ces moyens complémentaires de détection de faisceau laser peuvent être des systèmes apparentés, voire communs avec ceux de télémétrie laser habituellement utilisés pour détecter l’activité des télémètres, dont la fonction est de mesurer la distance séparant une arme du véhicule cible, ainsi que la vitesse de déplacement de ce dernier.
L’avantage de ces moyens complémentaires est de couvrir l’ensemble des directions dans le plan horizontal d’où pourrait provenir le premier faisceau laser et d’analyser en permanence les éventuels signaux reçus.
Les moyens complémentaires de détection 10 sont aptes à détecter le faisceau laser 7 et à décoder l’information contenue dans la trame d’initialisation de telle façon à communiquer cette information par un système de communication direct ou indirect, comme un réseau informatique ou un bus série, vers le dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 4 en direction du dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 3.
Le dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser 4 peut alors s’orienter en direction du système d’émission et de réception d’un faisceau laser 3 et émettre un faisceau laser 8 comportant une trame d’acquittement telle que décrite précédemment.
Il est à noter par exemple que lorsqu’un véhicule doit être équipé d’un dispositif de détection des menaces de télémétrie laser (ce qui n’est pas systématique), il est indispensable de mutualiser les capteurs et d’y associer un dispositif capable de discriminer un faisceau laser de communication ami d’un faisceau laser de télémétrie, généralement hostile.
Cela permet de ne pas « rater » une détection de télémétrie, tout en limitant les fausses alarmes lorsqu’une initialisation de communication est reçue.
En effet les longueurs d’onde utilisées sont proches et le seul moyen de différencier les deux faisceaux est d’analyser les données contenues dans la trame d’initialisation, reconnaissable lorsqu’il s’agit d’une communication.
Dans un mode de réalisation, le système de communication entre deux véhicules fonctionne selon les étapes suivantes.
- Orientation du premier dispositif d’émission et de réception vers la position estimée du second dispositif d’émission et de réception.
- Emission par le premier dispositif d’émission et de réception, d’un premier faisceau laser (7) d’ouverture supérieure ou égale à l’angle solide estimé (α) selon lequel le second dispositif d’émission et de réception est vu par le premier dispositif d’émission et de réception.
- Réception par le second dispositif d’émission et de réception du premier faisceau laser.
- Calcul, par le second dispositif d’émission et de réception, de la position relative du premier dispositif d’émission et de réception.
- Orientation du second dispositif d’émission et de réception vers le premier dispositif d’émission et de réception.
- Emission, par le second dispositif d’émission et de réception, d’un second faisceau laser vers le premier dispositif d’émission et de réception.
- Réception par le premier dispositif d’émission et de réception du second faisceau laser.
De plus le calcul de la position relative d’un véhicule est corrigé par les données météorologiques et d’environnement locales du véhicule.
Claims (9)
- Système de communication par faisceau laser entre deux véhicules (1, 2), comprenant un premier dispositif d’émission et de réception (3) d’un faisceau laser positionné sur un premier véhicule (1), un second dispositif d’émission et de réception (4) d’un faisceau laser positionné sur un second véhicule (2), le premier dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser (3) et le second dispositif d’émission et de réception d’un faisceau laser (4) comportant des moyens d’orientation (5, 6) aptes à maintenir le premier et le second dispositif d’émission et de réception (3, 4) face-à-face quelque soient les mouvements relatifs des deux véhicules, le premier dispositif d’émission et de réception (3) émettant un premier faisceau laser (7) d’initialisation de la communication, caractérisé en ce que le premier faisceau laser (7) a une ouverture supérieure ou égale à l’angle solide estimé (α) selon lequel le second dispositif d’émission et de réception (4) est vu par le premier dispositif d’émission et de réception (3).
- Système de communication entre deux véhicules selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier dispositif d’émission et de réception (3) emet un premier faisceau laser (7) comprenant une trame d’initialisation de la communication contenant au moins l’une et préférablement toutes les informations suivantes :
- un identifiant d’appel
- l’identifiant du premier dispositif d’émission et de réception
- la position du premier dispositif d’émission et de réception
- les données de navigation du premier véhicule
- les données météorologiques locales du premier véhicule.
- Système de communication entre deux véhicules selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second dispositif d’émission et de réception (4) émet un second faisceau laser (8) vers le premier dispositif d’émission et de réception (3), le second faisceau laser (8) comprenant une trame d’acquittement contenant au moins l’une et préférablement toutes les informations suivantes :
- un accusé de réception
- l’identifiant du second dispositif d’émission et de réception
- la position du second dispositif d’émission et de réception
- les données de navigation du second véhicule
- les données météorologiques locales du second véhicule.
- Système de communication entre deux véhicules selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins l’un des premier et second dispositifs d’émission et de réception (3, 4) est associé à des moyens complémentaires (9, 10) de détection de faisceau laser positionnés respectivement sur le premier et le second véhicule
- Système de communication entre deux véhicules selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens complémentaires de détection de faisceau laser sont des dispositifs de guerre électronique de détection d’illumination laser de guidage de munitions.
- Système de communication entre deux véhicules selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens complémentaires de détection de faisceau laser sont des systèmes de télémétrie laser habituellement utilisés pour mesurer la distance séparant le véhicule d’une menace, ainsi que la vitesse de déplacement de celle-ci.
- Système de communication entre deux véhicules selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et le second faisceau laser (7, 8) comprennent une trame d’actualisation des données relatives aux deux dispositifs d’émission et de réception (position, données de navigation, données météorologiques).
- Procédé de communication mettant en œuvre le système de communication par faisceau laser entre deux véhicules (1, 2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’initialisation de de la communication est réalisée par la succession des étapes suivantes :
- Orientation du premier dispositif d’émission et de réception vers la position estimée du second dispositif d’émission et de réception
- Emission par le premier dispositif d’émission et de réception, d’un premier faisceau laser (7) d’ouverture supérieure ou égale à l’angle solide estimé (α) selon lequel le second dispositif d’émission et de réception est vu par le premier dispositif d’émission et de réception
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