WO2018215642A1 - Method for approaching a base station, associated computer program and underwater drone - Google Patents

Method for approaching a base station, associated computer program and underwater drone Download PDF

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WO2018215642A1
WO2018215642A1 PCT/EP2018/063767 EP2018063767W WO2018215642A1 WO 2018215642 A1 WO2018215642 A1 WO 2018215642A1 EP 2018063767 W EP2018063767 W EP 2018063767W WO 2018215642 A1 WO2018215642 A1 WO 2018215642A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
base station
underwater drone
drone
trajectory
underwater
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/063767
Other languages
French (fr)
Inventor
Marc RICHARD
Jérôme TISSERAT
Raphaël BOURDON
Original Assignee
Naval Group
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Naval Group filed Critical Naval Group
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/12Target-seeking control
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63GOFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
    • B63G8/00Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
    • B63G8/001Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
    • B63G2008/002Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned
    • B63G2008/004Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations unmanned autonomously operating

Definitions

  • the present invention relates to a method of approaching a base station implemented by an autonomous underwater drone, able to move relative to the base station.
  • the invention also relates to a computer program comprising software instructions which, when executed by a computer, implement such an approach method.
  • the invention also relates to an underwater drone adapted to move relative to a base station.
  • the invention relates to the field of submarine navigation, for example for underwater activities of the offshore marine industry such as oil, gas, submarine mines, renewable energies, scientific activities such as the monitoring of marine life. environment or underwater sampling, as well as monitoring or intelligence-gathering activities associated with underwater exploration.
  • UUVs underwater drones
  • a first type of submarine drone called the ROV of the English “Remotely Operated Underwater Vehicle”
  • a second type of submarine drone called AUV, of the English “Autonomous Underwater Vehicle”
  • AUV of the English “Autonomous Underwater Vehicle”
  • underwater drone means an AUV autonomous underwater mobile device that is able to auto-pilot itself automatically thanks to its onboard autopilot system.
  • an AUV autonomous underwater drone uses the principle of dead reckoning in relation to a reference position (usually its point of departure). and from measurements from its on-board navigation instruments (eg inertial unit, immersion sensor, compass etc.).
  • on-board navigation instruments eg inertial unit, immersion sensor, compass etc.
  • a method of approaching a base station is known, for example from US 008600592 B2, which is based on sending an acoustic signal from a stationary transmitter to a receiver of a submarine drone.
  • the underwater drone is configured to receive the acoustic signal and determine therefrom the direction to be followed to the base station.
  • the approach path of the submarine drone is not optimal and does not guarantee the securing safety of the drone as the base station during this stowage.
  • the object of the invention is then to provide an approach method, and an underwater drone, for optimizing the navigation safety of the drone when approaching the underwater drone to the base station.
  • the object of the invention is a method of approaching a stationary base station of the aforementioned type, implemented by an underwater drone, capable of moving relative to the base station, the method comprising at least the following three successive phases implemented by the underwater drone:
  • a final approach phase in which the underwater drone, located in the third position, determines a third trajectory of displacement of the third position at a docking position at the base station, and moves in substantially following this third trajectory.
  • a three-phase approach strategy is implemented to optimize obstacle avoidance when approaching the underwater drone with respect to the base station, and / or collision at the time of stowage at the base station.
  • the safety of the drone like that of the base station, are thus guaranteed during the crucial approach and docking phase of the drone at the base station.
  • the drone applies a secure approach strategy by optimizing, as and when the three phases of the process, its trajectory.
  • the first recalibration phase makes it possible to cancel the drift effect due to the dead reckoning implemented by the drone prior to its arrival at the registration position.
  • the second phase allows an intermediate approach to reach a predetermined final approach point which allows the drone, according to the third phase to refine its trajectory to arrive without damage to the underwater drone, as the base station , at the stowage point at the base station.
  • the approach method comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
  • the third trajectory is also used after unstacking the underwater drone of the base station
  • the third trajectory is a line segment whose ends are respectively the third position and the stowed position
  • the base station comprises a conical housing for receiving a submarine drone, and in which the third final approach starting position is located, on the outside, and on the axis of revolution, of the conical housing of home of underwater drone;
  • the registration position is previously estimated by navigation instruments of the submarine drone;
  • the method comprises, at its execution, at least one bidirectional exchange of information (s) between the underwater drone and the base station;
  • the underwater drone carries out a predetermined waiting trajectory
  • the waiting trajectory is repeated until the submarine drone receives information emitted within an acoustic signal by the base station.
  • the invention also relates to a computer program comprising software instructions which, when executed by a computer, implement a method as defined above.
  • the invention also relates to a submarine drone adapted to move relative to a base station, the underwater drone comprising: a registration module, configured for, when the underwater drone is located at a first registration position, to determine actual coordinates of the registration position relative to the position of the base station, and a first movement trajectory from the reset position to a second predetermined approach release position, and
  • a maneuverability module configured to move the underwater drone along said first trajectory
  • a base station approach trigger module configured for, when the underwater drone is located in the second position:
  • the maneuverability module being furthermore configured to move the underwater drone along said second trajectory
  • a final approach module configured for, when the underwater drone is located in the third position, determining a third trajectory of displacement of the third position at a docking position at the base station,
  • the maneuverability module being further configured to move the underwater drone substantially along said third path.
  • FIG. 1 is a diagrammatic sectional representation of a bidirectional underwater navigation system according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of a processing unit of an acoustic signal
  • FIG. 3 is a schematic representation of the principle of triangulation
  • FIG. 4 is a flowchart of a method of approaching a base station
  • FIG. 5 is a schematic representation of an example approach of the base station.
  • a bidirectional underwater navigation system 1 comprises an underwater drone 2 and a base station 4 in an underwater environment. delimited by the surface of the water S.
  • the underwater drone 2 is able to move relative to the base station 4.
  • bidirectional is meant the exchange (ie communication) of acoustic signals in two directions F namely on the one hand from the base station 4 to the underwater drone 2 and on the other hand from the sub-drone. 2 to the base station 4, to determine the position of the underwater drone 2 relative to the base station 4 and also exchange information by means of acoustic signals propagated in the water.
  • the acoustic signals are for example transmitted at a fixed rate.
  • bidirectional navigation system means a two-way navigation and communication system.
  • first acoustic signal An acoustic signal emitted by the base station 4 and received by the underwater drone 2 is called "first acoustic signal" thereafter.
  • the first acoustic signal comprises at least a first piece of information, determined by the base station 4.
  • the first item of information is representative of a piloting order and / or a position of the underwater drone 2.
  • the piloting order is a predetermined order.
  • predetermined order is meant that a list of orders is known and defined beforehand for both the underwater drone 2 and the base station 4.
  • the piloting order is for example an order of going back to the surface, an approach order (ie to trigger the approach phase) of the base station 4, an order to cancel the approach towards the base station 4, a stop command of urgency, a stowage order, a change order or mission start, a waiting order (ie including a waiting path T A ) or an order to follow a waiting path T A.
  • the first information is representative of a plurality of orders as mentioned above.
  • the first information is representative of the absolute position of the base station 4 so that the underwater drone 2 can exploit it and determine its own absolute position.
  • the first acoustic signal makes it possible on the one hand to transmit the first information and on the other hand to determine the position of the underwater drone 2 relative to the base station 4 by the underwater drone 2 itself, by means of of a triangulation described below.
  • the first information comprising a position of the underwater drone 2 is fused, once received by the underwater drone 2, with data from the unrepresented instruments of the underwater drone 2 for better navigation accuracy.
  • An acoustic signal emitted by the underwater drone 2 and received by the base station 4 is called "second acoustic signal" thereafter.
  • the second acoustic signal comprises at least a second piece of information.
  • This second piece of information is information determined by the submarine drone 2 and is representative of a status and / or position of the underwater drone 2.
  • the status of the submarine drone 2 is a predetermined status.
  • predetermined status is meant that a list of statuses is known and defined beforehand for both the underwater drone 2 and the base station 4.
  • the status of the underwater drone 2 is for example a positive or negative response to a pilot command issued in advance by the base station 4, a status of the submarine UAV 2 propulsion system, a status of the navigation system of the UAV 2, a status of the piloting of the submarine drone 2, a status of the maneuverability system (30) (for example concerning the control surfaces), a status of the energy system (for example concerning the batteries), a status of a sensor of the sub-drone. 2, a status of an actuator of the underwater drone 2 or a seabed registration data.
  • the second information is representative of a plurality of statuses.
  • the second acoustic signal allows the base station 4 to transmit the second information and to determine the position of the underwater drone 2 relative to the base station 4 by means of a triangulation described below.
  • the underwater drone 2 comprises a transceiver 10A connected by a link 11A to an acoustic signal processing unit 12A.
  • the underwater drone 2 comprises a plurality of other transceivers not shown, each respectively connected to another acoustic signal processing unit, not shown.
  • a data processing unit 14A is connected by a link 15A to the signal processing unit 12A.
  • the data processing unit 14A is for example formed of a memory 16A associated with a processor 18A.
  • the underwater drone 2 is configured to receive the first acoustic signals from the base station 4 and to transmit second acoustic signals to the base station 4, in order to determine its position and exchange first and second information defined above. .
  • the underwater drone 2 is configured to navigate in a "remote control" mode, in which an operator of the base station 4 transmits guidance instructions, and configured to navigate in a "autoguiding" mode. , in which the underwater drone 2 itself defines movement instructions without using the first acoustic signals.
  • the transceiver 10A embedded in the underwater drone 2 is configured to transform the first acoustic signals into an electrical signal.
  • the signal processing unit 12A is configured to receive this electrical signal from the transceiver 10A by the link 11A, process this signal and transmit it through the link 15A to the data processing unit 14A.
  • the data processing unit 14A in the underwater drone 2 is configured to process the electrical signal received from the signal processing unit 12A through the input 15A.
  • the data processing unit 14A in the underwater drone 2 is, for example, configured to process the first piece of information and / or generate a setpoint for moving the underwater drone 2.
  • the data processing unit 14A is configured to generate an electrical signal comprising at least a second piece of information and send it to the signal processing unit 12A via the link 15A.
  • the signal processing unit 12A is configured to process the electrical signal and transmit it over the link 11A to the transceiver 10A.
  • the transceiver 10A embedded in the underwater drone 2, is then configured to emit the second acoustic signal.
  • data is stored such that the arrangement of the transceivers 10B, 10C, 10D, 10E of the base station 4 relatively to each other and the statuses such as the predetermined orders described above.
  • the architecture of the signal processing unit 12A will be described in more detail below in connection with FIG. 2.
  • the underwater drone 2 further comprises a maneuverability system 30 connected to the data processing unit 14A by a link 32.
  • the maneuverability system 30 is in particular configured to move the underwater drone 2.
  • the maneuverability system 30 comprises for example a not shown propeller, a jet propellant, not shown, or any other means of propulsion in water, not shown, as well as control surfaces , not shown, and a ballast, not shown.
  • the underwater drone 2 comprises a navigation system (not shown), a control system (not shown), one or more sensors (not shown) and one or more actuators (not shown). .
  • the base station 4 also called “docking station” (docking station), is stationary relative to the seabed 5 to which it is attached according to the example of Figure 1.
  • the base station 4 is mobile.
  • the base station 4 is connected to a platform, a submarine or a boat, not shown, able to move.
  • the base station 4 comprises four transceivers 10B, 10C, 10D, 10E of acoustic signals each connected, via a link 11B, to a unit 12B, 12C, 12D, 12E of acoustic signal processing.
  • the four transceivers 10B, 10C, 10D, 10E placed orthogonally with respect to each other, form a tetrahedron not shown.
  • the greater the distance between two transceivers 10B, 10C, 10D, 10E the better the positioning accuracy by triangulation.
  • the distance between each transceiver 10B, 10C, 10D, 10E is obtained as a function of the size of the base station 4 itself dependent on that of the underwater drone 2. For example, for a drone under -marine 2 in cylindrical shape with a diameter of 600 mm, a distance is between one and two meters.
  • the base station 4 comprises three transceivers.
  • the base station 4 comprises N transceivers, N being an integer between 5 and 7.
  • the fourth transceiver 10E of the example of FIG. 1 brings additional precision and robustness to the bidirectional navigation system 1.
  • the base station 4 further comprises a data processing unit 14B, formed of a memory 16B associated with a processor 18B and connected by a link 15B to the signal processing units 12B, 12C, 12D, 12E respectively associated with the transmitters transceivers 10B, 10C, 10D, 10E.
  • a data processing unit 14B formed of a memory 16B associated with a processor 18B and connected by a link 15B to the signal processing units 12B, 12C, 12D, 12E respectively associated with the transmitters transceivers 10B, 10C, 10D, 10E.
  • the base station 4 is configured to determine the position of the underwater drone 2 by triangulation of the second acoustic signal transmitted by the transceiver 10A of the underwater drone 2 and received by the plurality of transceivers 10B, 10C , Base station 4 is also configured to transmit first acoustic signals including the first information.
  • the data processing unit To emit first acoustic signals, the data processing unit
  • the 14B in the base station 4 is configured to generate an electrical signal corresponding to the first information, from the predetermined orders stored in the memory 16B as well as the statuses previously described.
  • the signal processing units 12B, 12C, 12D, 12E are configured to process the electrical signal and send it to their respective transceiver 10B, 10C, 10D, 10E configured to transmit the same same acoustic signal.
  • the transceivers 10B, 10C, 10D, 10E Upon receipt of a second acoustic signal, the transceivers 10B, 10C, 10D, 10E are configured to receive the second acoustic signal and transmit it, via the signal processing units 12B, 12C, 12D, 12E to which they are each associated with the data processing unit 14B.
  • the data processing unit 14B is configured to reproduce the second piece of information, transmitted and determined by the underwater drone 2 and representative of a status and / or position of the underwater drone 2, to an operator.
  • the data processing unit 14B is configured to generate an alert when the underwater drone 2 enters or leaves a predetermined area around the base station 4 defining the range of the bidirectional communication.
  • the base station 4 further comprises a housing 20, configured to accommodate the underwater drone 2, and adapted to the shape of the underwater drone 2.
  • the housing 20 is delimited by walls forming a convergent cone having an axis of rotation R.
  • the transceivers 10A, 10E are acoustic transducers (not shown) configured to convert acoustic signals into electrical signals or vice versa.
  • An acoustic transducer is both a hydrophone, i.e., a submarine microphone, (not shown) configured to transform acoustic signals (in the form of sound vibrations) into electrical signals and a speaker (not shown) configured to transform electrical signals into acoustic signals.
  • Each first and second transmitted acoustic signal comprises an identifier of the transceiver 10A, ... 10E with which it is associated.
  • the communication rate that is to say the number of first and second information exchanged per second between the underwater drone 2 and the base station 4 depends on the transceiver characteristics of the transceivers 10B, 10C , 10D, 10E of the base station 4 and the transceiver 10A of the underwater drone 2.
  • the frequency of each acoustic signal is chosen taking into account one or more aspects, such as:
  • spatial resolution the distance between two contiguous points, called spatial resolution, linked to the wavelength, which becomes better with a high frequency
  • the range of the acoustic signal transmitted in the underwater environment 6 depends on its frequency and the power of the transceivers 10B, 10C, 10D, 10E of the base station 4 and the transceiver 10A of the drone under
  • the frequency of each acoustic signal transmitted by the base station 4 or transmitted by the underwater drone 2 is between 30 Hz and 1.5 MHz and preferably between 10 kHz and 100 kHz for a maximum range of the acoustic signal of several kilometers, for example substantially equal to 2 km.
  • the location accuracy by triangulation is variable according to the technology used, in particular according to the number of transceivers 10B, 10C, 10D, 10E used, as described above.
  • An increase of the acoustic frequency generally allows a better precision (according to the conditions of environment), to the detriment of the range decreasing with the increase of the frequency.
  • the frequency between 10 kHz and 30 kHz allows an accuracy of the order of a centimeter, for example a precision between 1 and 15 cm.
  • the data processing unit 14A and the data processing unit 14B are of different types with respect to one another.
  • the data processing unit 14A in the underwater drone 2 is adapted to fulfill integration requirements on board the underwater drone 2, such as size, power consumption or robustness against vibrations.
  • the data processing unit, not shown is of the same type in the base station and in the underwater drone.
  • the signal processing unit 12A comprises a signal transmission chain 50 and a signal receiving chain 52.
  • the other signal processing units 12B, 12C, ... 12E comprise the same architecture.
  • the signal transmission chain 50 comprises, connected in series, at least one encoder 54, an interleaver 56, a mapping module 58, a time multiplexer 60 using frequencies or pilot signals 62, a modulator 64 and an amplifier 66.
  • the signal transmission chain 50 is configured to receive the electrical signal from the data processing unit 14A, 14B respectively via the link 15A, 15B, and to provide, via the link 1 1 A, 1 1 B, a electrical signal amplified by the amplifier 66.
  • the signal transmission chain 50 comprises an encryption module (or encryption), not shown, and configured to encrypt or encrypt the first or second information.
  • the signal receiving chain 52 comprises, connected in series, at least one demodulator 70, a baseband filter module 72, a frequency detection module or pilot signal 74, a Doppler effect correction module 76 , a demapping module 78, for example for an MFSK modulation, a deinterleaver 80 and a decoder 82.
  • the signal receiving chain 52 is configured to receive an electrical signal through the transceiver link 1 1 A, 1 1 B 10A, and to provide, via the link 15A, 15B, the electrical signal.
  • the signal receiving chain 52 also comprises a decryption module (or decryption), not shown, and configured to decrypt or decrypt the first or second information, if it has been encrypted on transmission.
  • a decryption module or decryption
  • the signal transmission chain 50 and the signal receiving chain 52 are known per se and will therefore not be described in more detail here.
  • triangulation is the principle for determining the position of an object with respect to a plurality of reference positions by measuring the angles between the position of the object and the known reference positions.
  • a position in a (2D) plane, at least two reference positions are needed.
  • 3D three dimensions
  • a position includes three degrees of freedom.
  • at least three reference positions (not shown) are required.
  • Fig. 3 (a) triangulation in a (2D) plane is shown and in Fig. 3 (b) 3D triangulation is shown.
  • FIG. 3 (a) shows the transceiver 10A of the underwater drone 2 and two transceivers 10B, 10C of the base station 4 in a reference frame comprising x 'and y' axes.
  • an acoustic signal emitted by the underwater drone 2 propagates from the transceiver 10A.
  • the distance between the transceiver 10A and the transceivers 10B, 10C being different, the signal is not received at the same time by the two transceivers 10B, 10C.
  • an angle ⁇ and the distance D between the emitter receiver 10A and the center of the reference x ', y' are determined.
  • acoustic signals are transmitted simultaneously by the transceivers 10B, 10C and received by the transceiver 10A. Since the arrangement of the transceivers 10B, 10C relatively to each other is known to the submarine drone 2, the difference in times of reception of the acoustic signals by the transceiver 10A makes it possible to determine the angle a between the transceiver 10A and the transceivers 10B, 10C.
  • FIG. 3 (b) The principle of three-dimensional triangulation is represented in FIG. 3 (b) showing a reference xyz (direction east-direction north-depth) comprising a plane P.
  • the plane P comprises the x'-y 'axes of FIG. 3 (a), and the transceivers 10A, 10B, 10C.
  • each transceiver 10B, 10C (and 10D, 10E not shown in FIG. 3 (b)) identifies and then receives the acoustic signal emitted by the source.
  • the difference in arrival of the acoustic signal between two transceivers respectively 10B, 10C (and 10D, 10E not shown in FIG. 3 (b)) transmitted by the transceiver 10A makes it possible to determine the angle between the two transmitters receivers 10B, 10C, 10D, 10E considered and the transceiver 10A.
  • the combination of the angles in the different planes (composed of the transceiver 10A as the source and two transceivers 10B, 10C, 10D, 10E) then makes it possible to determine the elevation ⁇ and the azimuth ⁇ of the transmitter transceiver 10A of the underwater drone 2 in a x, y, z coordinate system adapted and centered on the base station 4. The position of the underwater drone 2 is thus determined.
  • the distance is determined from the knowledge of the speed of sound in the water, substantially between 1450 and 1550 m / s, and from the measurement of the duration put by the acoustic wave to traverse the drone distance under -marine 2 - base station 4.
  • the clocks of the base station 4 and the underwater drone 2 are synchronized by a method, not shown, for example when stopping the underwater drone 2 in base station 4 between two missions.
  • the clocks are in particular stable enough to allow a location by calculation of the propagation time during the mission.
  • the clocks are synchronized during the mission, by bidirectional exchange of acoustic signals to remove the drift of a clock and synchronize clocks again.
  • the first or second acoustic signal comprises an acoustic synchronization frame of the clocks of the base station 4 and the underwater drone 2.
  • the absolute position of the underwater drone 2 is defined when the absolute position of the base station 4 is known, whether it is implemented by an operator before the launching of the underwater drone 2 or communicated within a transmitted signal. .
  • the bidirectional navigation system 1 and submarine communication makes it possible to exchange information during the mission of the underwater drone 2 and in particular during the approach of the base station 4, as described in more detail below.
  • the navigation of the underwater drone 2 is optimized thanks to the implementation of a bidirectional communication system between the underwater drone 2 and the base station 4.
  • FIG 4 a method of approaching the base station 4 ("Homing" in English) is shown. During the execution of the approach method of the base station 4, several bidirectional exchanges of information between the underwater drone 2 and the base station 4 are performed. The bidirectional navigation system 1 underwater is used to refine the trajectory of the underwater drone 2.
  • the method successively comprises a resetting phase 100, an approach initiation phase 110 and a final approach phase 120.
  • the submarine drone 2 begins its approach by indicating to the base station 4 its desire to dock when it enters the predetermined zone around the base station 4 delimiting the bidirectional communication range according to the invention.
  • the underwater drone 2 moves, autonomously, towards a first registration position P1 which it considers, erroneously, to be a second predetermined position P2 of approach trigger.
  • the second position P2 is for example filled before the operational mission and stored in the memory of the submarine drone 2, or communicated during the mission. Having sailed during his mission thanks to his own instruments, subject to drift, the actual P1 registration position of the underwater drone 2 does not correspond, in fact, to the second predetermined position P2.
  • the underwater drone 2 determines the real coordinates of its current P1 registration position by triangulation of the acoustic signals emitted and received by the underwater drone 2 and the base station 4, as described above.
  • the registration phase 100 begins with a waiting step, not shown.
  • the underwater drone 2 and the base station 4 are detected before the triangulation of the acoustic signals.
  • the underwater drone 2 performs a predetermined waiting path T A , defined beforehand.
  • the shape of the waiting trajectory T A is, for example, a circle or an oval geometry centered on the registration position P1.
  • the waiting trajectory T A is repeated until reception by the underwater drone 2 of information transmitted within an acoustic signal by the base station 4.
  • the waiting path T A is predefined by waypoints ("waypoints" in English) or instructions of course, immersion or speed.
  • the waiting path T A is optionally a constrained path.
  • the constrained trajectory comprises geometrical boundaries of which the underwater drone 2 must not leave.
  • geometric boundaries are defined by a radius of gyration or a conical shape.
  • the underwater drone 2 knowing its real position, determines a first trajectory ⁇ of displacement of the reset position P1 to the "real" second predetermined position P2 approach initiation.
  • the underwater drone 2 moves according to the first trajectory T 1; thanks to its maneuverability system 30, in order to join the second position P2.
  • the underwater drone 2 when joining the second position P2, the underwater drone 2 performs the waiting trajectory T A of the type as described above.
  • the underwater drone 2 receives an order of approach within the first acoustic signal transmitted by the base station 4 .
  • the underwater drone 2 determines a second path T 2 for moving the second position P2 to a third predetermined position P3 final approach start.
  • the third final approach starting position P3 is preferably located on the axis of revolution R of the cone of the housing 20 of the base station 4.
  • the underwater drone 2 moves along the second trajectory T 2 , thanks to its maneuverability system 30, in order to join the third position P3.
  • the displacement along the second trajectory T 2 is carried out instantaneously or almost instantaneously after receiving 160 of the approach order and the determination 170 of the second trajectory T 2 .
  • the submarine drone when joining the third position P3, the submarine drone
  • the underwater drone 2 determines a third trajectory T 3 for moving the third position P3 to a docking position PA in the station housing 20.
  • Such a trajectory T 3 is optionally also predefined by waypoints ("waypoints" in English) or instructions of course, immersion or speed.
  • the waiting trajectory T 3 is optionally a constrained trajectory corresponding to geometrical boundaries of which the underwater drone 2 must not go out, for example defined by a radius of gyration or a conical shape, so aligning the longitudinal axis of the underwater drone 2 with the docking axis of the base station 4.
  • the underwater drone 2 moves substantially along this third trajectory T 3 , until the arrival at the docking position PA in the base station 4, in which the drone under -marine 2 is for example maintained and prepared for another mission.
  • the third trajectory T 3 is for example substantially a line segment whose ends are respectively the third position P3 and the docking position PA. Such a trajectory facilitates and secures the docking of the underwater drone 2 to the base station 4.
  • a continuous, almost continuous, or periodic periodic rate exchange of acoustic signals between the base station 4 and the underwater drone 2 is carried out, to determine the position of the sub-drone. 2 and for the exchange of information.
  • the base station 4 issues a cancel command of the approach of the base station 4 to avoid a collision.
  • the underwater drone 2 then cancels the approach and moves for example to the second position P2 where it will wait for a new order from the base station. More generally, such an issue of cancellation order of the approach is able to be issued at any time by the base station 4 as soon as it estimates or the operator who has control believes that it is necessary .
  • the underwater drone 2 being equipped with an obstacle avoidance system, not shown, deactivates this obstacle avoidance system, so as not to detect the base station 4 as an obstacle during the final step 200.
  • the emission of the acoustic signals of the base station 4 and the underwater drone 2 is stopped.
  • the underwater drone thus applies a secure approach strategy.
  • the third trajectory T 3 is also used after unstaging the underwater drone 2 of the base station 4, to leave the base station 4 before the start of an operational mission.
  • the third trajectory T 3 is also used for launching the underwater drone 2 from the base station 2.
  • the underwater drone 2 when unstacking (ie restarting) the underwater drone 2 does not necessarily achieve the same trajectory T 3 .
  • the underwater drone 2 adopts a "free" trajectory in full autonomy, then its propulsion is activated (by the drone itself or by a remote operator) once the underwater drone 2 is sufficiently distant, beyond a predetermined distance, from the base station 4.
  • the UAV 2 in the absence of propulsion activated during the recovery of the UAV 2, the UAV 2 is for example pushed out of the base station 4, which gives it momentum, then if the drone has a positive buoyancy, the ascent of the underwater drone 2 operates quietly.
  • each reset phase 100, trigger 1 10, or final approach 120 is adapted to be validated or stopped by an operator.
  • trajectory is used for launching the underwater drone 2 from the base station 2.
  • FIG. 5 an example of the approach method of the base station 4 is shown.
  • the submarine drone 2 approaches the registration position P1 in order to begin the approach method described above.
  • the overall trajectory of the underwater drone 2 in the example successively comprises the registration position P1, the waiting trajectory T A , the first trajectory T 1; the second position P2, the waiting trajectory T A , the second trajectory T 2 , the third position P3, the third trajectory T 3 and the docking position PA.
  • the waiting trajectory T A of FIG. 5 is of oval shape near the reset position P1 or the second position P2 respectively.
  • the distance between the third position P3 and the base station 4 depends on the size and capacity of the underwater vehicle 2.
  • the distance between the registration position P1 and the base station 4 is for example substantially equal to 2 km. which corresponds to the range of the bidirectional system according to the invention and the distance between the third position P3 and the base station 4 is substantially equal to 500 m.
  • the third position P3 is located on the axis of rotation R of the cone to allow the docking of the underwater drone 2 in the housing 20 corresponding to the shape of the underwater drone.
  • the housing comprises an opening wider than the dimensions of the underwater drone, allowing the docking of the underwater drone while the third position P3 is not localized on the axis of rotation R, but located, outside the housing, in a volume extending the housing cone (not shown).
  • the navigation safety of the drone is optimized so as to protect the underwater drone 2, as the station of base 4, damage during the approach and docking of the underwater drone 2 to the base station 4.

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Abstract

The invention relates to a method for approaching a base station carried out by an autonomous underwater drone, the method comprising at least the following three consecutive phases (100, 110, 120): - an adjustment phase (100), in which the underwater drone, located in a first adjustment position, determines (140) a first movement path and (150) along said first path; - a phase of starting (110) to approach the base station, in which the underwater drone determines (170) a second path for moving from a second position to a third position and moves (180) along said second path; and a final approach phase (120), in which the underwater drone determines (190) a third path of movement from the third position to a docking position and moves (200) along said third path.

Description

Procédé d'approche d'une station de base, programme d'ordinateur et drone sous- marin associés  Method of approaching a base station, computer program and associated underwater drone
La présente invention concerne un procédé d'approche d'une station de base mis en œuvre par un drone sous-marin autonome, propre à se déplacer par rapport à la station de base. The present invention relates to a method of approaching a base station implemented by an autonomous underwater drone, able to move relative to the base station.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un tel procédé d'approche.  The invention also relates to a computer program comprising software instructions which, when executed by a computer, implement such an approach method.
L'invention concerne également un drone sous-marin, propre à se déplacer par rapport à une station de base.  The invention also relates to an underwater drone adapted to move relative to a base station.
L'invention concerne le domaine de la navigation sous-marine, par exemple pour les activités sous-marines de l'industrie marine offshore telles que pétrole, gaz, mines sous-marines, énergies renouvelables, les activités scientifiques telles que la surveillance de l'environnement ou le prélèvement sous l'eau, ainsi que les activités de surveillance ou de collecte de renseignements associée(s) à une exploration sous-marine.  The invention relates to the field of submarine navigation, for example for underwater activities of the offshore marine industry such as oil, gas, submarine mines, renewable energies, scientific activities such as the monitoring of marine life. environment or underwater sampling, as well as monitoring or intelligence-gathering activities associated with underwater exploration.
On connaît au moins deux types de drones sous-marins, ou UUV de l'anglais « Unmanned Underwater Vehicles » dépourvu de pilote « humain » à bord. Un premier type de drone sous-marin, appelé ROV de l'anglais « Remotely Operated Underwater Vehicle », est piloté à distance, par exemple par une station de contrôle via un câble, dit laisse. Un deuxième type de drone sous-marin, appelé AUV, de l'anglais « Autonomous Underwater Vehicle », est propre à se diriger de manière autonome (i.e. sans commande humaine à distance) en déterminant lui-même l'ensemble des déplacements à réaliser.  There are at least two types of underwater drones, or UUVs, of the English "Unmanned Underwater Vehicles" without a "human" pilot on board. A first type of submarine drone, called the ROV of the English "Remotely Operated Underwater Vehicle", is remotely controlled, for example by a control station via a cable, said leash. A second type of submarine drone, called AUV, of the English "Autonomous Underwater Vehicle", is able to move autonomously (ie without remote human control) by determining itself all the movements to be made. .
Par la suite par « drone sous-marin », on entend un engin sous-marin mobile autonome AUV qui est propre à s'auto-piloter automatiquement grâce à son système de pilotage automatique embarqué.  Subsequently, "underwater drone" means an AUV autonomous underwater mobile device that is able to auto-pilot itself automatically thanks to its onboard autopilot system.
Pour s'auto-piloter, un tel drone sous-marin autonome AUV utilise le principe de navigation à l'estime (« dead reckoning » en anglais) vis-à-vis d'une position de référence (généralement son point de départ) et à partir de mesures provenant de ses instruments de navigation embarqués (e.g. centrale inertielle, capteur d'immersion, compas etc.).  To self-pilot, such an AUV autonomous underwater drone uses the principle of dead reckoning in relation to a reference position (usually its point of departure). and from measurements from its on-board navigation instruments (eg inertial unit, immersion sensor, compass etc.).
Toutefois, une telle navigation à l'estime, sujette à une forte dérive, est insuffisante et périlleuse pour un drone sous-marin autonome AUV lorsqu'il s'agit de s'approcher d'une station de base pour s'y arrimer.  However, such self-esteem navigation, subject to strong drift, is insufficient and dangerous for an AUV autonomous underwater drone when it comes to approaching a base station to fix it.
On connaît un procédé d'approche d'une station de base, par exemple du document US 008600592 B2, qui est basé sur l'envoi d'un signal acoustique d'un émetteur immobile à un récepteur d'un drone sous-marin. Le drone sous-marin est configuré pour recevoir le signal acoustique et déterminer à partir de celui-ci la direction à suivre vers la station de base. A method of approaching a base station is known, for example from US 008600592 B2, which is based on sending an acoustic signal from a stationary transmitter to a receiver of a submarine drone. The underwater drone is configured to receive the acoustic signal and determine therefrom the direction to be followed to the base station.
Cependant, selon cette solution, la trajectoire d'approche du drone sous-marin n'est pas optimale et ne permet pas de garantir la sécurité d'arrimage du drone comme de la station de base lors de cet arrimage.  However, according to this solution, the approach path of the submarine drone is not optimal and does not guarantee the securing safety of the drone as the base station during this stowage.
Le but de l'invention est alors de proposer un procédé d'approche, et un drone sous-marin, permettant d'optimiser la sécurité de navigation du drone lors de l'approche du drone sous-marin à la station de base.  The object of the invention is then to provide an approach method, and an underwater drone, for optimizing the navigation safety of the drone when approaching the underwater drone to the base station.
A cet effet, l'invention a pour but un procédé d'approche d'une station de base immobile du type précité, mis en œuvre par un drone sous-marin, propre à se déplacer par rapport à la station de base, le procédé comprenant au moins les trois phases successives suivantes mises en œuvre par le drone sous-marin:  To this end, the object of the invention is a method of approaching a stationary base station of the aforementioned type, implemented by an underwater drone, capable of moving relative to the base station, the method comprising at least the following three successive phases implemented by the underwater drone:
- une phase de recalage, dans laquelle le drone sous-marin, localisé à une première position de recalage :  a registration phase, in which the underwater drone, located at a first registration position:
o détermine des coordonnées réelles de la position de recalage par rapport à la position de la station de base, et détermine une première trajectoire de déplacement de la position de recalage à une deuxième position prédéterminée de déclenchement d'approche, et  o determines actual coordinates of the reset position relative to the position of the base station, and determines a first path of movement of the registration position to a second predetermined approach release position, and
o se déplace selon ladite première trajectoire,  o moves according to said first trajectory,
- une phase de déclenchement d'approche de la station de base, dans laquelle le drone sous-marin, localisé à la deuxième position:  an approaching triggering phase of the base station, in which the underwater drone, located in the second position:
o reçoit un ordre d'approche émis par la station de base,  o receives an approach command issued by the base station,
o détermine une deuxième trajectoire de déplacement de la deuxième position à une troisième position prédéterminée de démarrage d'approche finale, et  o determines a second path of displacement of the second position to a third predetermined final approach start position, and
o se déplace selon ladite deuxième trajectoire,  o moves according to said second trajectory,
- une phase d'approche finale, dans laquelle le drone sous-marin, localisé à la troisième position, détermine une troisième trajectoire de déplacement de la troisième position à une position d'arrimage à la station de base, et se déplace en suivant sensiblement cette troisième trajectoire.  a final approach phase, in which the underwater drone, located in the third position, determines a third trajectory of displacement of the third position at a docking position at the base station, and moves in substantially following this third trajectory.
Selon le procédé d'approche de l'invention une stratégie d'approche en trois phases est mise en œuvre pour optimiser l'évitement d'obstacle lors du rapprochement du drone sous-marin par rapport à la station de base, et/ou de collision au moment de l'arrimage à la station de base.  According to the method of approach of the invention a three-phase approach strategy is implemented to optimize obstacle avoidance when approaching the underwater drone with respect to the base station, and / or collision at the time of stowage at the base station.
La sécurité du drone, tout comme celle de la station de base, sont ainsi garanties pendant la phase cruciale d'approche et d'arrimage du drone à la station de base. En d'autres termes, en appliquant le procédé selon la présente invention, le drone applique une stratégie d'approche sécurisée en optimisant, au fur et à mesure des trois phases du procédé, sa trajectoire. The safety of the drone, like that of the base station, are thus guaranteed during the crucial approach and docking phase of the drone at the base station. In in other words, by applying the method according to the present invention, the drone applies a secure approach strategy by optimizing, as and when the three phases of the process, its trajectory.
La première phase de recalage permet en effet d'annuler l'effet de dérive dû à la navigation à l'estime mise en œuvre par le drone préalablement à son arrivée à la position de recalage.  The first recalibration phase makes it possible to cancel the drift effect due to the dead reckoning implemented by the drone prior to its arrival at the registration position.
La seconde phase permet un rapprochement intermédiaire de manière à atteindre un point d'approche finale prédéterminé qui permet au drone, selon la troisième phase d'affiner à nouveau sa trajectoire pour parvenir sans dommage du drone sous-marin, comme de la station de base, au point d'arrimage à la station de base.  The second phase allows an intermediate approach to reach a predetermined final approach point which allows the drone, according to the third phase to refine its trajectory to arrive without damage to the underwater drone, as the base station , at the stowage point at the base station.
Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le procédé d'approche comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :  According to other advantageous aspects of the invention, the approach method comprises one or more of the following characteristics, taken separately or in any technically possible combination:
- la troisième trajectoire est également utilisée après désarrimage du drone sous- marin de la station de base ;  the third trajectory is also used after unstacking the underwater drone of the base station;
- la troisième trajectoire est un segment de droite dont les extrémités sont respectivement la troisième position et la position d'arrimage ;  the third trajectory is a line segment whose ends are respectively the third position and the stowed position;
- la station de base comprend un logement conique d'accueil de drone sous- marin, et dans lequel la troisième position de démarrage d'approche finale est localisée, à l'extérieur, et sur l'axe de révolution, du logement conique d'accueil de drone sous-marin ;  the base station comprises a conical housing for receiving a submarine drone, and in which the third final approach starting position is located, on the outside, and on the axis of revolution, of the conical housing of home of underwater drone;
- la position de recalage est préalablement estimée par des instruments de navigation du drone sous-marin ;  - The registration position is previously estimated by navigation instruments of the submarine drone;
- le procédé comprend, lors de son exécution, au moins un échange bidirectionnel d'information(s) entre le drone sous-marin et la station de base ;  the method comprises, at its execution, at least one bidirectional exchange of information (s) between the underwater drone and the base station;
- lors d'un ralliement du drone sous-marin à au moins l'une des positions du groupe de positions comprenant la position de recalage, la deuxième position ou la troisième position, le drone sous-marin effectue une trajectoire d'attente prédéterminée ; et  during a rallying of the underwater drone to at least one of the positions of the group of positions comprising the resetting position, the second position or the third position, the underwater drone carries out a predetermined waiting trajectory; and
- la trajectoire d'attente est réitérée jusqu'à réception par le drone sous-marin d'une information émise au sein d'un signal acoustique par la station de base.  the waiting trajectory is repeated until the submarine drone receives information emitted within an acoustic signal by the base station.
L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un procédé tel que défini ci-dessus.  The invention also relates to a computer program comprising software instructions which, when executed by a computer, implement a method as defined above.
L'invention a également pour objet un drone sous-marin propre à se déplacer par rapport à une station de base, le drone sous-marin comprenant : - un module de recalage, configuré pour, lorsque le drone sous-marin est localisé à une première position de recalage , déterminer des coordonnées réelles de la position de recalage par rapport à la position de la station de base, et une première trajectoire de déplacement de la position de recalage à une deuxième position prédéterminée de déclenchement d'approche, et The invention also relates to a submarine drone adapted to move relative to a base station, the underwater drone comprising: a registration module, configured for, when the underwater drone is located at a first registration position, to determine actual coordinates of the registration position relative to the position of the base station, and a first movement trajectory from the reset position to a second predetermined approach release position, and
- un module de manœuvrabilité configuré pour déplacer le drone sous-marin selon ladite première trajectoire,  a maneuverability module configured to move the underwater drone along said first trajectory,
- un module de déclenchement d'approche de la station de base, configuré pour, lorsque le drone sous-marin est localisé à la deuxième position:  a base station approach trigger module, configured for, when the underwater drone is located in the second position:
o recevoir un ordre d'approche émis par la station de base,  o receive an approach order issued by the base station,
o déterminer une deuxième trajectoire de déplacement de la deuxième position à une troisième position prédéterminée de démarrage d'approche finale,  o determining a second path of displacement of the second position to a third predetermined final approach starting position,
- le module de manœuvrabilité étant en outre configuré pour déplacer le drone sous-marin selon ladite deuxième trajectoire,  the maneuverability module being furthermore configured to move the underwater drone along said second trajectory,
- un module d'approche finale configuré pour, lorsque le drone sous-marin est localisé à la troisième position, déterminer une troisième trajectoire de déplacement de la troisième position à une position d'arrimage à la station de base,  a final approach module configured for, when the underwater drone is located in the third position, determining a third trajectory of displacement of the third position at a docking position at the base station,
- le module de manœuvrabilité étant en outre configuré pour déplacer le drone sous-marin sensiblement selon ladite troisième trajectoire.  - The maneuverability module being further configured to move the underwater drone substantially along said third path.
Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :  These features and advantages of the invention will appear more clearly on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example, and with reference to the appended drawings, in which:
- la figure 1 est une représentation schématique en coupe d'un système bidirectionnel de navigation sous-marin selon l'invention,  FIG. 1 is a diagrammatic sectional representation of a bidirectional underwater navigation system according to the invention,
- la figure 2 est une représentation schématique d'une unité de traitement d'un signal acoustique,  FIG. 2 is a schematic representation of a processing unit of an acoustic signal,
- la figure 3 est une représentation schématique du principe de triangulation, - la figure 4 est un organigramme d'un procédé d'approche d'une station de base, FIG. 3 is a schematic representation of the principle of triangulation; FIG. 4 is a flowchart of a method of approaching a base station;
- la figure 5 est une représentation schématique d'un exemple d'approche de la station de base. FIG. 5 is a schematic representation of an example approach of the base station.
Dans la suite de la description, l'expression « sensiblement » exprimera une relation d'égalité à plus ou moins 10%.  In the remainder of the description, the expression "substantially" will express a relationship of equality at plus or minus 10%.
Sur la figure 1 , un système bidirectionnel de navigation 1 sous-marine comprend un drone sous-marin 2 et une station de base 4 dans un environnement sous-marin 6 délimité par la surface de l'eau S. Le drone sous-marin 2 est propre à se déplacer par rapport à la station de base 4. In FIG. 1, a bidirectional underwater navigation system 1 comprises an underwater drone 2 and a base station 4 in an underwater environment. delimited by the surface of the water S. The underwater drone 2 is able to move relative to the base station 4.
Par le terme « bidirectionnel » on entend l'échange (i.e. la communication) de signaux acoustiques selon deux directions F à savoir d'une part de la station de base 4 au drone sous-marin 2 et d'autre part du drone sous-marin 2 à la station de base 4, pour déterminer la position du drone sous-marin 2 par rapport à la station de base 4 et également échanger des informations au moyen de signaux acoustiques propagés dans l'eau. Les signaux acoustiques sont par exemple émis à cadence fixe.  By the term "bidirectional" is meant the exchange (ie communication) of acoustic signals in two directions F namely on the one hand from the base station 4 to the underwater drone 2 and on the other hand from the sub-drone. 2 to the base station 4, to determine the position of the underwater drone 2 relative to the base station 4 and also exchange information by means of acoustic signals propagated in the water. The acoustic signals are for example transmitted at a fixed rate.
Autrement dit, par « système bidirectionnel de navigation », on entend un système de navigation et de communication bidirectionnelle.  In other words, "bidirectional navigation system" means a two-way navigation and communication system.
Par le terme « manœuvrabilité » on entend à la fois la propulsion du drone sous- marin 2 et le contrôle de sa ou ses gouverne(s).  By the term "maneuverability" is meant both the propulsion of the submarine drone 2 and the control of his or her governor (s).
Un signal acoustique émis par la station de base 4 et reçu par le drone sous-marin 2 est appelé « premier signal acoustique » par la suite.  An acoustic signal emitted by the base station 4 and received by the underwater drone 2 is called "first acoustic signal" thereafter.
Le premier signal acoustique comprend au moins une première information, déterminée par la station de base 4. La première information est représentative d'un ordre de pilotage et/ou d'une position du drone sous-marin 2.  The first acoustic signal comprises at least a first piece of information, determined by the base station 4. The first item of information is representative of a piloting order and / or a position of the underwater drone 2.
L'ordre de pilotage est un ordre prédéterminé. Par « ordre prédéterminé », on entend qu'une liste d'ordres est connue et définie au préalable à la fois pour le drone sous-marin 2 et pour la station de base 4. L'ordre de pilotage est par exemple un ordre de remontée en surface, un ordre d'approche (i.e. de déclenchement de la phase d'approche) de la station de base 4, un ordre d'annulation de l'approche vers la station de base 4, un ordre d'arrêt d'urgence, un ordre d'arrimage, un ordre de changement ou de démarrage de mission, un ordre d'attente (i.e. comprenant une trajectoire d'attente TA) ou un ordre de suivre une trajectoire d'attente TA. Optionnellement, la première information est représentative d'une pluralité d'ordres tels que cités ci-dessus. The piloting order is a predetermined order. By "predetermined order" is meant that a list of orders is known and defined beforehand for both the underwater drone 2 and the base station 4. The piloting order is for example an order of going back to the surface, an approach order (ie to trigger the approach phase) of the base station 4, an order to cancel the approach towards the base station 4, a stop command of urgency, a stowage order, a change order or mission start, a waiting order (ie including a waiting path T A ) or an order to follow a waiting path T A. Optionally, the first information is representative of a plurality of orders as mentioned above.
Optionnellement, la première information est représentative de la position absolue de la station de base 4 afin que le drone sous-marin 2 puisse l'exploiter et déterminer sa propre position absolue.  Optionally, the first information is representative of the absolute position of the base station 4 so that the underwater drone 2 can exploit it and determine its own absolute position.
Le premier signal acoustique permet d'une part de transmettre la première information et d'autre part de déterminer la position du drone sous-marin 2 par rapport à la station de base 4 par le drone sous-marin 2 lui-même, au moyen d'une triangulation décrite ci-après. Optionnellement, la première information comprenant une position du drone sous-marin 2 est fusionnée, une fois reçue par le drone sous-marin 2, avec des données provenant des instruments non représentés du drone sous-marin 2 pour une meilleure précision de navigation. Un signal acoustique émis par le drone sous-marin 2 et reçu par la station de base 4 est appelé « deuxième signal acoustique » par la suite. The first acoustic signal makes it possible on the one hand to transmit the first information and on the other hand to determine the position of the underwater drone 2 relative to the base station 4 by the underwater drone 2 itself, by means of of a triangulation described below. Optionally, the first information comprising a position of the underwater drone 2 is fused, once received by the underwater drone 2, with data from the unrepresented instruments of the underwater drone 2 for better navigation accuracy. An acoustic signal emitted by the underwater drone 2 and received by the base station 4 is called "second acoustic signal" thereafter.
Le deuxième signal acoustique comprend au moins une deuxième information. Cette deuxième information est une information déterminée par le drone sous-marin 2 et est représentative d'un statut et/ou d'une position du drone sous-marin 2. Le statut du drone sous-marin 2 est un statut prédéterminé.  The second acoustic signal comprises at least a second piece of information. This second piece of information is information determined by the submarine drone 2 and is representative of a status and / or position of the underwater drone 2. The status of the submarine drone 2 is a predetermined status.
Par « statut prédéterminé », on entend qu'une liste de statuts est connue et définie au préalable à la fois pour le drone sous-marin 2 et pour la station de base 4. Le statut du drone sous-marin 2 est par exemple une réponse positive ou négative à un ordre de pilotage émis au préalable par la station de base 4, un statut du système de propulsion du drone sous-marin 2, un statut du système de navigation du drone sous-marin 2, un statut du système de pilotage du drone sous-marin 2, un statut du système de manœuvrabilité (30) (par exemple concernant les gouvernes), un statut du système d'énergie (par exemple concernant les batteries), un statut d'un capteur du drone sous-marin 2, un statut d'un actionneur du drone sous-marin 2 ou une donnée de repérage du fond marin. Optionnellement, la deuxième information est représentative d'une pluralité de statuts. Le deuxième signal acoustique permet, à la station de base 4, d'une part de transmettre la deuxième information et d'autre part de déterminer la position du drone sous-marin 2 par rapport à la station de base 4, au moyen d'une triangulation décrite ci-après.  By "predetermined status" is meant that a list of statuses is known and defined beforehand for both the underwater drone 2 and the base station 4. The status of the underwater drone 2 is for example a positive or negative response to a pilot command issued in advance by the base station 4, a status of the submarine UAV 2 propulsion system, a status of the navigation system of the UAV 2, a status of the piloting of the submarine drone 2, a status of the maneuverability system (30) (for example concerning the control surfaces), a status of the energy system (for example concerning the batteries), a status of a sensor of the sub-drone. 2, a status of an actuator of the underwater drone 2 or a seabed registration data. Optionally, the second information is representative of a plurality of statuses. The second acoustic signal allows the base station 4 to transmit the second information and to determine the position of the underwater drone 2 relative to the base station 4 by means of a triangulation described below.
En relation avec la figure 1 , le drone sous-marin 2 comprend un émetteur- récepteur 10A connecté par une liaison 1 1 A à une unité 12A de traitement de signal acoustique. En variante, le drone sous-marin 2 comprend une pluralité d'autres émetteurs-récepteurs non représentés, chacun respectivement connecté à une autre unité de traitement de signal acoustique, non représentée. Une unité de traitement de données 14A est connectée par une liaison 15A à l'unité 12A de traitement de signal. L'unité de traitement de données 14A est par exemple formée d'une mémoire 16A associée à un processeur 18A.  In relation with FIG. 1, the underwater drone 2 comprises a transceiver 10A connected by a link 11A to an acoustic signal processing unit 12A. Alternatively, the underwater drone 2 comprises a plurality of other transceivers not shown, each respectively connected to another acoustic signal processing unit, not shown. A data processing unit 14A is connected by a link 15A to the signal processing unit 12A. The data processing unit 14A is for example formed of a memory 16A associated with a processor 18A.
Le drone sous-marin 2 est configuré pour recevoir les premiers signaux acoustiques de la station de base 4 et pour émettre des deuxièmes signaux acoustiques à la station de base 4, afin de déterminer sa position et échanger des premières et deuxièmes informations définies ci-dessus. En utilisant les premiers signaux acoustiques, le drone sous-marin 2 est configuré pour naviguer selon un mode « téléguidage », dans lequel un opérateur de la station de base 4 transmet des consignes de guidage, et configuré pour naviguer dans un mode « autoguidage », dans lequel le drone sous-marin 2 définit lui-même des consignes de déplacement sans utiliser les premiers signaux acoustiques. A réception des premiers signaux acoustiques, l'émetteur-récepteur 10A embarqué dans le drone sous-marin 2 est configuré pour transformer les premiers signaux acoustiques en un signal électrique. L'unité 12A de traitement de signal est configurée pour recevoir ce signal électrique de l'émetteur-récepteur 10A par la liaison 1 1 A, traiter ce signal et le transmettre par la liaison 15A à l'unité de traitement de données 14A. The underwater drone 2 is configured to receive the first acoustic signals from the base station 4 and to transmit second acoustic signals to the base station 4, in order to determine its position and exchange first and second information defined above. . Using the first acoustic signals, the underwater drone 2 is configured to navigate in a "remote control" mode, in which an operator of the base station 4 transmits guidance instructions, and configured to navigate in a "autoguiding" mode. , in which the underwater drone 2 itself defines movement instructions without using the first acoustic signals. Upon receipt of the first acoustic signals, the transceiver 10A embedded in the underwater drone 2 is configured to transform the first acoustic signals into an electrical signal. The signal processing unit 12A is configured to receive this electrical signal from the transceiver 10A by the link 11A, process this signal and transmit it through the link 15A to the data processing unit 14A.
L'unité de traitement de données 14A dans le drone sous-marin 2 est configurée pour traiter le signal électrique reçu de l'unité 12A de traitement de signal par l'entrée 15A. L'unité de traitement de données 14A dans le drone sous-marin 2 est, par exemple, configurée pour traiter la première information et/ou générer une consigne de déplacement du drone sous-marin 2.  The data processing unit 14A in the underwater drone 2 is configured to process the electrical signal received from the signal processing unit 12A through the input 15A. The data processing unit 14A in the underwater drone 2 is, for example, configured to process the first piece of information and / or generate a setpoint for moving the underwater drone 2.
Pour émettre le deuxième signal acoustique du drone sous-marin 2, l'unité de traitement de données 14A est configurée pour générer un signal électrique comprenant au moins une deuxième information et l'envoyer à l'unité 12A de traitement de signal par la liaison 15A. L'unité 12A de traitement de signal est configurée pour traiter le signal électrique, et le transmettre par la liaison 1 1 A à l'émetteur-récepteur 10A. L'émetteur- récepteur 10A, embarqué dans le drone sous-marin 2, est alors configuré pour émettre le deuxième signal acoustique.  To transmit the second acoustic signal of the underwater drone 2, the data processing unit 14A is configured to generate an electrical signal comprising at least a second piece of information and send it to the signal processing unit 12A via the link 15A. The signal processing unit 12A is configured to process the electrical signal and transmit it over the link 11A to the transceiver 10A. The transceiver 10A, embedded in the underwater drone 2, is then configured to emit the second acoustic signal.
Dans la mémoire 16A embarquée dans le drone sous-marin 2 des données sont stockées telles que l'agencement des émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E de la station de base 4 relativement les uns par rapport aux autres et les statuts comme les ordres prédéterminés décrits ci-dessus. L'architecture de l'unité 12A de traitement de signal sera décrite plus en détail ci-après en relation avec la figure 2.  In the memory 16A embedded in the underwater drone 2, data is stored such that the arrangement of the transceivers 10B, 10C, 10D, 10E of the base station 4 relatively to each other and the statuses such as the predetermined orders described above. The architecture of the signal processing unit 12A will be described in more detail below in connection with FIG. 2.
Le drone sous-marin 2 comprend en outre un système de manœuvrabilité 30 connecté à l'unité de traitement de données 14A par une liaison 32. Conformément à une consigne délivrée par l'unité de traitement de données 14A, le système de manœuvrabilité 30 est notamment configuré pour déplacer le drone sous-marin 2. Le système de manœuvrabilité 30 comprend par exemple une hélice non représentée, un propulseur à réaction, non représenté, ou tout autre moyen de propulsion dans l'eau, non représenté, ainsi que des gouvernes, non représentées, et un ballast, non représenté.  The underwater drone 2 further comprises a maneuverability system 30 connected to the data processing unit 14A by a link 32. In accordance with a setpoint issued by the data processing unit 14A, the maneuverability system 30 is in particular configured to move the underwater drone 2. The maneuverability system 30 comprises for example a not shown propeller, a jet propellant, not shown, or any other means of propulsion in water, not shown, as well as control surfaces , not shown, and a ballast, not shown.
Optionnellement, le drone sous-marin 2 comprend un système de navigation (non représenté), un système de pilotage (non représenté), un ou plusieurs capteurs (non représenté(s)) et un ou plusieurs actionneurs (non représenté(s)).  Optionally, the underwater drone 2 comprises a navigation system (not shown), a control system (not shown), one or more sensors (not shown) and one or more actuators (not shown). .
La station de base 4, également appelée station de « docking » (de l'anglais « docking station »), est immobile par rapport au fond sous-marin 5 auquel elle est attachée selon l'exemple de la figure 1 . En variante, la station de base 4 est mobile. Par exemple, la station de base 4 est connectée à une plateforme, un sous-marin ou un bateau, non représentés, propres à se déplacer. The base station 4, also called "docking station" (docking station), is stationary relative to the seabed 5 to which it is attached according to the example of Figure 1. Alternatively, the base station 4 is mobile. By for example, the base station 4 is connected to a platform, a submarine or a boat, not shown, able to move.
Dans l'exemple de la figure 1 , la station de base 4 comprend quatre émetteurs- récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E de signaux acoustiques connectés chacun, par une liaison 1 1 B, à une unité 12B, 12C, 12D, 12E de traitement de signal acoustique. De préférence, les quatre émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E, placés de façon orthogonale l'un par rapport à l'autre, forment un tétraèdre non représenté. Plus la distance entre deux émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E est importante, meilleure est la précision de positionnement par triangulation. Par exemple, la distance entre chaque émetteur-récepteur 10B, 10C, 10D, 10E est obtenue en fonction de la taille de la station de base 4 elle-même dépendante de celle du drone sous-marin 2. Par exemple, pour un drone sous-marin 2 en forme cylindrique d'un diamètre de 600 mm, une distance est comprise entre un et deux mètres.  In the example of FIG. 1, the base station 4 comprises four transceivers 10B, 10C, 10D, 10E of acoustic signals each connected, via a link 11B, to a unit 12B, 12C, 12D, 12E of acoustic signal processing. Preferably, the four transceivers 10B, 10C, 10D, 10E, placed orthogonally with respect to each other, form a tetrahedron not shown. The greater the distance between two transceivers 10B, 10C, 10D, 10E, the better the positioning accuracy by triangulation. For example, the distance between each transceiver 10B, 10C, 10D, 10E is obtained as a function of the size of the base station 4 itself dependent on that of the underwater drone 2. For example, for a drone under -marine 2 in cylindrical shape with a diameter of 600 mm, a distance is between one and two meters.
En variante, non représentée, la station de base 4 comprend trois émetteurs- récepteurs. En variante encore, la station de base 4 comprend N émetteurs-récepteurs, N étant un nombre entier entre 5 et 7.  Alternatively, not shown, the base station 4 comprises three transceivers. In another variant, the base station 4 comprises N transceivers, N being an integer between 5 and 7.
Pour effectuer la triangulation, comme décrite ci-dessous, au moins trois émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D sont nécessaires. Le quatrième émetteur-récepteur 10E de l'exemple de la figure 1 apporte une précision supplémentaire et une robustesse au système bidirectionnel de navigation 1 .  To perform the triangulation, as described below, at least three transceivers 10B, 10C, 10D are required. The fourth transceiver 10E of the example of FIG. 1 brings additional precision and robustness to the bidirectional navigation system 1.
La station de base 4 comprend en outre une unité de traitement de données 14B, formée d'une mémoire 16B associée à un processeur 18B et connectée par une liaison 15B aux unités 12B, 12C, 12D, 12E de traitement de signal respectivement associées aux émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E.  The base station 4 further comprises a data processing unit 14B, formed of a memory 16B associated with a processor 18B and connected by a link 15B to the signal processing units 12B, 12C, 12D, 12E respectively associated with the transmitters transceivers 10B, 10C, 10D, 10E.
La station de base 4 est configurée pour déterminer la position du drone sous- marin 2 par triangulation du deuxième signal acoustique émis par l'émetteur-récepteur 10A du drone sous-marin 2 et reçu par la pluralité d'émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E de la station de base 4. La station de base 4 est également configurée pour émettre des premiers signaux acoustiques comprenant la première information.  The base station 4 is configured to determine the position of the underwater drone 2 by triangulation of the second acoustic signal transmitted by the transceiver 10A of the underwater drone 2 and received by the plurality of transceivers 10B, 10C , Base station 4 is also configured to transmit first acoustic signals including the first information.
Pour émettre des premiers signaux acoustiques, l'unité de traitement de données To emit first acoustic signals, the data processing unit
14B dans la station de base 4 est configurée pour générer un signal électrique correspondant à la première information, à partir des ordres prédéterminés stockés dans la mémoire 16B de même que les statuts précédemment décrits. Les unités 12B, 12C, 12D, 12E de traitement de signal sont configurées pour traiter le signal électrique et l'envoyer à leur émetteur-récepteur 10B, 10C, 10D, 10E respectif configuré pour émettre le premier même signal acoustique. A réception d'un deuxième signal acoustique, les émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E sont configurés pour recevoir le deuxième signal acoustique et le transmettre, via les unités 12B, 12C, 12D, 12E de traitement de signal auxquelles ils sont chacun associés, à l'unité de traitement de données 14B. L'unité de traitement de données 14B est configurée pour restituer la deuxième information, transmise et déterminée par le drone sous-marin 2 et représentative d'un statut et/ou d'une position du drone sous-marin 2, à un opérateur. Optionnellement, l'unité de traitement de données 14B est configurée pour générer une alerte lorsque le drone sous-marin 2 entre ou sort d'une zone prédéterminée autour de la station de base 4 délimitant la portée de la communication bidirectionnelle. 14B in the base station 4 is configured to generate an electrical signal corresponding to the first information, from the predetermined orders stored in the memory 16B as well as the statuses previously described. The signal processing units 12B, 12C, 12D, 12E are configured to process the electrical signal and send it to their respective transceiver 10B, 10C, 10D, 10E configured to transmit the same same acoustic signal. Upon receipt of a second acoustic signal, the transceivers 10B, 10C, 10D, 10E are configured to receive the second acoustic signal and transmit it, via the signal processing units 12B, 12C, 12D, 12E to which they are each associated with the data processing unit 14B. The data processing unit 14B is configured to reproduce the second piece of information, transmitted and determined by the underwater drone 2 and representative of a status and / or position of the underwater drone 2, to an operator. Optionally, the data processing unit 14B is configured to generate an alert when the underwater drone 2 enters or leaves a predetermined area around the base station 4 defining the range of the bidirectional communication.
La station de base 4 comprend en outre un logement 20, configuré pour accueillir le drone sous-marin 2, et adapté à la forme du drone sous-marin 2. Par exemple, pour un drone sous-marin 2 en forme cylindrique, le logement 20 est délimité par des parois formant un cône convergent présentant un axe de rotation R.  The base station 4 further comprises a housing 20, configured to accommodate the underwater drone 2, and adapted to the shape of the underwater drone 2. For example, for a cylindrical submarine drone 2, the housing 20 is delimited by walls forming a convergent cone having an axis of rotation R.
Selon un aspect particulier, les émetteurs-récepteurs 10A, ... 10E sont des transducteurs acoustiques (non représentés) configurés pour convertir des signaux acoustiques en signaux électriques ou vice-versa. Un transducteur acoustique est à la fois un hydrophone , c'est-à-dire un microphone sous-marin, (non représenté) configuré pour transformer des signaux acoustiques (sous la forme de vibrations sonores) en signaux électriques et un haut-parleur (non représenté) configuré pour transformer des signaux électriques en signaux acoustiques.  In a particular aspect, the transceivers 10A, 10E are acoustic transducers (not shown) configured to convert acoustic signals into electrical signals or vice versa. An acoustic transducer is both a hydrophone, i.e., a submarine microphone, (not shown) configured to transform acoustic signals (in the form of sound vibrations) into electrical signals and a speaker ( not shown) configured to transform electrical signals into acoustic signals.
Chaque premier et deuxième signal acoustique émis comprend un identifiant de l'émetteur-récepteur 10A, ... 10E auquel il est associé.  Each first and second transmitted acoustic signal comprises an identifier of the transceiver 10A, ... 10E with which it is associated.
Le débit de communication, c'est-à-dire le nombre de premières et deuxièmes informations échangées par seconde entre le drone sous-marin 2 et la station de base 4 dépend des caractéristiques d'émission-réception des émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E de la station de base 4 et de l'émetteur-récepteur 10A du drone sous-marin 2.  The communication rate, that is to say the number of first and second information exchanged per second between the underwater drone 2 and the base station 4 depends on the transceiver characteristics of the transceivers 10B, 10C , 10D, 10E of the base station 4 and the transceiver 10A of the underwater drone 2.
La fréquence de chaque signal acoustique est choisie en prenant en compte un ou plusieurs aspects, tels que :  The frequency of each acoustic signal is chosen taking into account one or more aspects, such as:
- l'amortissement (absorption) du son qui augmente avec la fréquence ;  - damping (absorption) of sound which increases with frequency;
- la taille des sources qui est importante pour de basses fréquences ;  - the size of the sources which is important for low frequencies;
- la distance entre deux points contigus, dit résolution spatiale, liée à la longueur d'onde, qui devient meilleure avec une fréquence élevée ;  the distance between two contiguous points, called spatial resolution, linked to the wavelength, which becomes better with a high frequency;
- la réponse éventuelle de la cible qui a sa propre fréquence ; et/ou  - the possible response of the target, which has its own frequency; and or
- les impacts environnementaux, surtout pour les systèmes fixes ou à vocation scientifique. La portée du signal acoustique transmis dans l'environnement sous-marin 6 dépend de sa fréquence et de la puissance des émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E de la station de base 4 et de l'émetteur-récepteur 10A du drone sous-marin 2. Par exemple, la fréquence de chaque signal acoustique émis par la station de base 4 ou émis par le drone sous-marin 2 est comprise entre 30 Hz et 1 ,5 MHz et de préférence entre 10 kHz et 100 kHz pour une portée maximale du signal acoustique de plusieurs kilomètres, par exemple sensiblement égale à 2 km. - environmental impacts, especially for fixed or scientific systems. The range of the acoustic signal transmitted in the underwater environment 6 depends on its frequency and the power of the transceivers 10B, 10C, 10D, 10E of the base station 4 and the transceiver 10A of the drone under For example, the frequency of each acoustic signal transmitted by the base station 4 or transmitted by the underwater drone 2 is between 30 Hz and 1.5 MHz and preferably between 10 kHz and 100 kHz for a maximum range of the acoustic signal of several kilometers, for example substantially equal to 2 km.
La précision de localisation par triangulation est variable selon la technologie utilisée, notamment selon le nombre d'émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E utilisés, comme décrit ci-dessus. Une augmentation de la fréquence acoustique permet généralement une meilleure précision (selon les conditions d'environnement), au détriment de la portée diminuant avec l'augmentation de la fréquence. La fréquence entre 10 kHz et 30 kHz permet une précision de l'ordre du centimètre, par exemple une précision entre 1 et 15 cm. Dans l'exemple de la figure 1 , l'unité de traitement de données 14A et l'unité de traitement de données 14B sont de types différents l'une par rapport à l'autre. Par exemple, l'unité de traitement de données 14A dans le drone sous-marin 2 est adaptée pour remplir des exigences d'intégration à bord du drone sous-marin 2, telles que taille, consommation d'énergie ou robustesse contre les vibrations. En variante, l'unité de traitement de données, non représentée, est du même type dans la station de base et dans le drone sous-marin.  The location accuracy by triangulation is variable according to the technology used, in particular according to the number of transceivers 10B, 10C, 10D, 10E used, as described above. An increase of the acoustic frequency generally allows a better precision (according to the conditions of environment), to the detriment of the range decreasing with the increase of the frequency. The frequency between 10 kHz and 30 kHz allows an accuracy of the order of a centimeter, for example a precision between 1 and 15 cm. In the example of FIG. 1, the data processing unit 14A and the data processing unit 14B are of different types with respect to one another. For example, the data processing unit 14A in the underwater drone 2 is adapted to fulfill integration requirements on board the underwater drone 2, such as size, power consumption or robustness against vibrations. As a variant, the data processing unit, not shown, is of the same type in the base station and in the underwater drone.
En relation avec la figure 2, l'unité 12A de traitement de signal est décrite plus en détail. L'unité 12A de traitement de signal comprend une chaîne d'émission de signaux 50 et une chaîne de réception de signaux 52. Les autres unités 12B, 12C, ... 12E de traitement de signal comprennent la même architecture.  In connection with FIG. 2, the signal processing unit 12A is described in more detail. The signal processing unit 12A comprises a signal transmission chain 50 and a signal receiving chain 52. The other signal processing units 12B, 12C, ... 12E comprise the same architecture.
La chaîne d'émission de signaux 50 comprend, reliés en série, au moins un encodeur 54, un entrelaceur 56, un module de mappage 58, un multiplexeur temporel 60 utilisant des fréquences ou signaux pilotes 62, un modulateur 64 et un amplificateur 66. La chaîne d'émission de signaux 50 est configurée pour recevoir le signal électrique de l'unité de traitement de données 14A, 14B respectivement par la liaison 15A, 15B, et de fournir, via la liaison 1 1 A, 1 1 B, un signal électrique amplifié par l'amplificateur 66. Optionnellement, la chaîne d'émission de signaux 50 comprend un module de chiffrage (ou cryptage), non représenté, et configuré pour chiffrer ou crypter la première ou deuxième information.  The signal transmission chain 50 comprises, connected in series, at least one encoder 54, an interleaver 56, a mapping module 58, a time multiplexer 60 using frequencies or pilot signals 62, a modulator 64 and an amplifier 66. The signal transmission chain 50 is configured to receive the electrical signal from the data processing unit 14A, 14B respectively via the link 15A, 15B, and to provide, via the link 1 1 A, 1 1 B, a electrical signal amplified by the amplifier 66. Optionally, the signal transmission chain 50 comprises an encryption module (or encryption), not shown, and configured to encrypt or encrypt the first or second information.
La chaîne de réception de signaux 52 comprend, reliés en série, au moins un démodulateur 70, un module de filtrage en bande de base 72, un module de détection des fréquences ou signaux pilotes 74, un module de correction de l'effet doppler 76, un module de démappage 78, par exemple pour une modulation MFSK, un désentrelaceur 80 et un décodeur 82. La chaîne de réception de signaux 52 est configurée pour recevoir un signal électrique par la liaison 1 1 A, 1 1 B de l'émetteur-récepteur 10A, et de fournir, via la liaison 15A, 15B, le signal électrique. The signal receiving chain 52 comprises, connected in series, at least one demodulator 70, a baseband filter module 72, a frequency detection module or pilot signal 74, a Doppler effect correction module 76 , a demapping module 78, for example for an MFSK modulation, a deinterleaver 80 and a decoder 82. The signal receiving chain 52 is configured to receive an electrical signal through the transceiver link 1 1 A, 1 1 B 10A, and to provide, via the link 15A, 15B, the electrical signal.
Optionnellement, la chaîne de réception de signaux 52 comprend aussi un module de déchiffrage (ou décryptage), non représenté, et configuré pour déchiffrer ou décrypter la première ou deuxième information, si celle-ci a été chiffrée à l'émission. La chaîne d'émission de signaux 50 et la chaîne de réception de signaux 52 sont connues en soi et ne seront donc pas décrites plus en détail ici.  Optionally, the signal receiving chain 52 also comprises a decryption module (or decryption), not shown, and configured to decrypt or decrypt the first or second information, if it has been encrypted on transmission. The signal transmission chain 50 and the signal receiving chain 52 are known per se and will therefore not be described in more detail here.
En relation avec la figure 3, la triangulation est le principe permettant de déterminer la position d'un objet par rapport à une pluralité de positions de référence en mesurant les angles entre la position de l'objet et les positions de référence connues. Pour déterminer la position de l'objet, dans un plan (2D), au moins deux positions de référence sont nécessaires. En trois dimensions (3D), une position comprend trois degrés de liberté. Ainsi, dans un repère 3D, au moins trois positions de référence (non représentés) sont requises.  In connection with FIG. 3, triangulation is the principle for determining the position of an object with respect to a plurality of reference positions by measuring the angles between the position of the object and the known reference positions. To determine the position of the object, in a (2D) plane, at least two reference positions are needed. In three dimensions (3D), a position includes three degrees of freedom. Thus, in a 3D coordinate system, at least three reference positions (not shown) are required.
Sur la figure 3(a), la triangulation dans un plan (2D) est représentée et sur la figure 3(b), la triangulation en 3D est représentée.  In Fig. 3 (a), triangulation in a (2D) plane is shown and in Fig. 3 (b) 3D triangulation is shown.
La figure 3(a) montre l'émetteur-récepteur 10A du drone sous-marin 2 et deux émetteurs-récepteurs 10B, 10C de la station de base 4 dans un repère comprenant des axes x' et y'. Par exemple, un signal acoustique émis par le drone sous-marin 2 se propage à partir de l'émetteur-récepteur 10A. La distance entre l'émetteur-récepteur 10A et les émetteurs-récepteurs 10B, 10C étant différente, le signal n'est pas reçu au même moment par les deux émetteurs-récepteurs 10B, 10C. Par calcul de la différence de temps de réception du signal acoustique entre les deux émetteurs-récepteurs 10B, 10C, et à partir de la connaissance de la célérité du son dans l'eau, un angle a et la distance D entre l'émetteur-récepteur 10A et le centre du repère x', y' sont déterminés.  FIG. 3 (a) shows the transceiver 10A of the underwater drone 2 and two transceivers 10B, 10C of the base station 4 in a reference frame comprising x 'and y' axes. For example, an acoustic signal emitted by the underwater drone 2 propagates from the transceiver 10A. The distance between the transceiver 10A and the transceivers 10B, 10C being different, the signal is not received at the same time by the two transceivers 10B, 10C. By calculating the difference in the time of reception of the acoustic signal between the two transceivers 10B, 10C, and from the knowledge of the speed of sound in the water, an angle α and the distance D between the emitter receiver 10A and the center of the reference x ', y' are determined.
Dans un autre exemple, également en référence à la figure 3(a), des signaux acoustiques sont émis simultanément par les émetteurs-récepteurs 10B, 10C et reçus par l'émetteur-récepteur 10A. L'agencement des émetteurs-récepteurs 10B, 10C, relativement les uns par rapport aux autres, étant connu du drone sous-marin 2, la différence d'instants de réception des signaux acoustiques par l'émetteur-récepteur 10A permet de déterminer l'angle a entre l'émetteur-récepteur 10A et les émetteurs-récepteurs 10B, 10C.  In another example, also with reference to FIG. 3 (a), acoustic signals are transmitted simultaneously by the transceivers 10B, 10C and received by the transceiver 10A. Since the arrangement of the transceivers 10B, 10C relatively to each other is known to the submarine drone 2, the difference in times of reception of the acoustic signals by the transceiver 10A makes it possible to determine the angle a between the transceiver 10A and the transceivers 10B, 10C.
Le principe de triangulation tridimensionnelle est représenté sur la figure 3(b) montrant un repère x-y-z (direction est-direction nord-profondeur) comprenant un plan P. Le plan P comprend les axes x'-y' de la figure 3(a), et les émetteurs-récepteurs 10A, 10B, 10C. The principle of three-dimensional triangulation is represented in FIG. 3 (b) showing a reference xyz (direction east-direction north-depth) comprising a plane P. The plane P comprises the x'-y 'axes of FIG. 3 (a), and the transceivers 10A, 10B, 10C.
Plus précisément, à partir d'un signal acoustique émis par l'émetteur-récepteur 10A comme source de signal, chaque émetteur-récepteur 10B, 10C (et 10D, 10E non représentés sur la figure 3(b)) identifie et reçoit alors le signal acoustique émis par la source. La différence d'arrivée du signal acoustique entre deux émetteurs-récepteurs respectivement 10B, 10C (et 10D, 10E non représentés sur la figure 3(b)) émis par l'émetteur-récepteur 10A permet de déterminer l'angle entre les deux émetteurs- récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E considérés et l'émetteur-récepteur 10A. La combinaison des angles dans les différents plans (composés de l'émetteur-récepteur 10A comme source et de deux émetteurs-récepteurs 10B, 10C, 10D, 10E) permet alors de déterminer l'élévation β et l'azimut γ de l'émetteur-récepteur 10A du drone sous-marin 2 dans un repère x, y, z adapté et centré sur la station de base 4. La position du drone sous-marin 2 est ainsi déterminée.  More specifically, from an acoustic signal transmitted by the transceiver 10A as a signal source, each transceiver 10B, 10C (and 10D, 10E not shown in FIG. 3 (b)) identifies and then receives the acoustic signal emitted by the source. The difference in arrival of the acoustic signal between two transceivers respectively 10B, 10C (and 10D, 10E not shown in FIG. 3 (b)) transmitted by the transceiver 10A makes it possible to determine the angle between the two transmitters receivers 10B, 10C, 10D, 10E considered and the transceiver 10A. The combination of the angles in the different planes (composed of the transceiver 10A as the source and two transceivers 10B, 10C, 10D, 10E) then makes it possible to determine the elevation β and the azimuth γ of the transmitter transceiver 10A of the underwater drone 2 in a x, y, z coordinate system adapted and centered on the base station 4. The position of the underwater drone 2 is thus determined.
En particulier, la distance est déterminée à partir de la connaissance de la célérité du son dans l'eau, sensiblement entre 1450 et 1550 m/s, et de la mesure de la durée mise par l'onde acoustique pour parcourir la distance drone sous-marin 2 - station de base 4. Pour ce faire, les horloges de la station de base 4 et du drone sous-marin 2 sont synchronisées par un procédé, non représenté, par exemple lors de l'arrêt du drone sous- marin 2 dans la station de base 4 entre deux missions. Les horloges sont notamment suffisamment stables pour permettre une localisation par calcul du temps de propagation pendant la mission.  In particular, the distance is determined from the knowledge of the speed of sound in the water, substantially between 1450 and 1550 m / s, and from the measurement of the duration put by the acoustic wave to traverse the drone distance under -marine 2 - base station 4. To do this, the clocks of the base station 4 and the underwater drone 2 are synchronized by a method, not shown, for example when stopping the underwater drone 2 in base station 4 between two missions. The clocks are in particular stable enough to allow a location by calculation of the propagation time during the mission.
En variante, les horloges sont synchronisées pendant la mission, par échange bidirectionnel de signaux acoustiques permettant de supprimer la dérive d'une horloge et synchroniser des horloges à nouveau. Pour ce faire, le premier ou deuxième signal acoustique comprend une trame acoustique de synchronisation des horloges de la station de base 4 et du drone sous-marin 2.  Alternatively, the clocks are synchronized during the mission, by bidirectional exchange of acoustic signals to remove the drift of a clock and synchronize clocks again. To do this, the first or second acoustic signal comprises an acoustic synchronization frame of the clocks of the base station 4 and the underwater drone 2.
Avec le principe décrit ci-dessus, la position relative du drone sous-marin 2 par rapport à la station de base 4 peut être déterminée. La position absolue du drone sous- marin 2 est définie lorsque la position absolue de la station de base 4 est connue, qu'elle soit implémentée par un opérateur avant le lancement du drone sous-marin 2 ou communiquée au sein d'un signal transmis.  With the principle described above, the relative position of the underwater drone 2 with respect to the base station 4 can be determined. The absolute position of the underwater drone 2 is defined when the absolute position of the base station 4 is known, whether it is implemented by an operator before the launching of the underwater drone 2 or communicated within a transmitted signal. .
Le système bidirectionnel de navigation 1 et de communication sous-marine permet d'échanger des informations pendant la mission du drone sous-marin 2 et en particulier pendant l'approche de la station de base 4, comme décrit plus en détail ci- après. Autrement dit, selon la présente invention la navigation du drone sous-marin 2 est optimisée grâce à la mise en œuvre d'un système bidirectionnel de communication entre le drone sous-marin 2 et la station de base 4. The bidirectional navigation system 1 and submarine communication makes it possible to exchange information during the mission of the underwater drone 2 and in particular during the approach of the base station 4, as described in more detail below. In other words, according to the present invention the navigation of the underwater drone 2 is optimized thanks to the implementation of a bidirectional communication system between the underwater drone 2 and the base station 4.
Sur la figure 4, un procédé d'approche de la station de base 4 (« Homing » en anglais) est représenté. Au cours de l'exécution du procédé d'approche de la station de base 4, plusieurs échanges bidirectionnels d'informations entre le drone sous-marin 2 et la station de base 4 sont effectués. Le système bidirectionnel de navigation 1 sous-marine est donc utilisé pour affiner la trajectoire du drone sous-marin 2.  In Figure 4, a method of approaching the base station 4 ("Homing" in English) is shown. During the execution of the approach method of the base station 4, several bidirectional exchanges of information between the underwater drone 2 and the base station 4 are performed. The bidirectional navigation system 1 underwater is used to refine the trajectory of the underwater drone 2.
Le procédé comprend successivement une phase de recalage 100, une phase de déclenchement d'approche 1 10 et une phase d'approche finale 120.  The method successively comprises a resetting phase 100, an approach initiation phase 110 and a final approach phase 120.
En fin de mission opérationnelle, le drone sous-marin 2 débute son approche en indiquant à la station de base 4 son souhait de s'arrimer lors de son entrée dans la zone prédéterminée autour de la station de base 4 délimitant la portée de communication bidirectionnelle selon l'invention.  At the end of the operational mission, the submarine drone 2 begins its approach by indicating to the base station 4 its desire to dock when it enters the predetermined zone around the base station 4 delimiting the bidirectional communication range according to the invention.
Lors de l'étape initiale 130 au début de la phase de recalage 100, le drone sous- marin 2 se déplace, de manière autonome vers une première position de recalage P1 qu'il estime, à tort, être une deuxième position P2 prédéterminée de déclenchement d'approche. La deuxième position P2 est par exemple renseignée avant la mission opérationnelle et stockée dans la mémoire du drone sous-marin 2, ou communiquée pendant la mission. Ayant navigué pendant sa mission grâce à ses propres instruments, sujets à dérive, la position de recalage P1 réelle du drone sous-marin 2 ne correspond pas, en effet, à la deuxième position P2 prédéterminée.  During the initial step 130 at the start of the resetting phase 100, the underwater drone 2 moves, autonomously, towards a first registration position P1 which it considers, erroneously, to be a second predetermined position P2 of approach trigger. The second position P2 is for example filled before the operational mission and stored in the memory of the submarine drone 2, or communicated during the mission. Having sailed during his mission thanks to his own instruments, subject to drift, the actual P1 registration position of the underwater drone 2 does not correspond, in fact, to the second predetermined position P2.
Le drone sous-marin 2 détermine les coordonnées réelles de sa position de recalage P1 actuelle par triangulation des signaux acoustiques émis et reçus par le drone sous-marin 2 et la station de base 4, comme décrit ci-dessus.  The underwater drone 2 determines the real coordinates of its current P1 registration position by triangulation of the acoustic signals emitted and received by the underwater drone 2 and the base station 4, as described above.
Optionnellement, la phase de recalage 100 commence par une étape d'attente, non représentée. Dans l'étape d'attente, non représentée, le drone sous-marin 2 et la station de base 4 se détectent l'un et l'autre avant la triangulation des signaux acoustiques.  Optionally, the registration phase 100 begins with a waiting step, not shown. In the waiting step, not shown, the underwater drone 2 and the base station 4 are detected before the triangulation of the acoustic signals.
Autrement dit, lors du ralliement du drone sous-marin 2 à la position de recalage P1 , le drone sous-marin 2 effectue une trajectoire d'attente TA prédéterminée, définie au préalable. En d'autres termes, tant que le drone sous-marin 2 ne reçoit pas de signaux acoustiques émis par la station de base 4, il effectue la trajectoire d'attente TA. La forme de la trajectoire d'attente TA est par exemple un cercle ou une géométrie ovale centrée sur la position de recalage P1 . Optionnellement, la trajectoire d'attente TA est réitérée jusqu'à réception par le drone sous-marin 2 d'une information émise au sein d'un signal acoustique par la station de base 4. Optionnellement, la trajectoire d'attente TA est prédéfinie par des points de cheminement (« waypoints » en anglais) ou des consignes de cap, immersion ou vitesse. A titre d'alternative, la trajectoire d'attente TA est optionnellement une trajectoire contrainte. Par exemple, la trajectoire contrainte comprend des frontières géométriques dont le drone sous-marin 2 ne doit pas sortir. A titre d'exemple, des frontières géométriques sont définies par un rayon de giration ou une forme conique. In other words, during the rallying of the submarine drone 2 to the registration position P1, the underwater drone 2 performs a predetermined waiting path T A , defined beforehand. In other words, as long as the underwater drone 2 does not receive acoustic signals transmitted by the base station 4, it carries out the waiting trajectory T A. The shape of the waiting trajectory T A is, for example, a circle or an oval geometry centered on the registration position P1. Optionally, the waiting trajectory T A is repeated until reception by the underwater drone 2 of information transmitted within an acoustic signal by the base station 4. Optionally, the waiting path T A is predefined by waypoints ("waypoints" in English) or instructions of course, immersion or speed. As an alternative, the waiting path T A is optionally a constrained path. For example, the constrained trajectory comprises geometrical boundaries of which the underwater drone 2 must not leave. For example, geometric boundaries are defined by a radius of gyration or a conical shape.
Lors de l'étape suivante 140, le drone sous-marin 2, connaissant sa position réelle, détermine une première trajectoire ΤΊ de déplacement de la position de recalage P1 à la « vraie » deuxième position P2 prédéterminée de déclenchement d'approche.  In the next step 140, the underwater drone 2, knowing its real position, determines a first trajectory ΤΊ of displacement of the reset position P1 to the "real" second predetermined position P2 approach initiation.
Lors de l'étape suivante 150, le drone sous-marin 2 se déplace selon la première trajectoire T1 ; grâce à son système de manœuvrabilité 30, afin de rallier la deuxième position P2. In the next step 150, the underwater drone 2 moves according to the first trajectory T 1; thanks to its maneuverability system 30, in order to join the second position P2.
Optionnellement, lors du ralliement à la deuxième position P2, le drone sous-marin 2 effectue la trajectoire d'attente TA du type tel que décrit ci-dessus. Optionally, when joining the second position P2, the underwater drone 2 performs the waiting trajectory T A of the type as described above.
A l'issue de la phase de recalage (100), la dérive de la position du drone sous- marin 2 est donc annulée.  At the end of the resetting phase (100), the drift of the position of the underwater drone 2 is canceled.
Lors de l'étape suivante 160, débutant la phase de déclenchement d'approche 1 10 de la station de base 4, le drone sous-marin 2 reçoit un ordre d'approche au sein du premier signal acoustique émis par la station de base 4.  In the next step 160, starting the approach initiation phase 1 10 of the base station 4, the underwater drone 2 receives an order of approach within the first acoustic signal transmitted by the base station 4 .
Lors de l'étape suivante 170, le drone sous-marin 2 détermine une deuxième trajectoire T2 de déplacement de la deuxième position P2 à une troisième position P3 prédéterminée de démarrage d'approche finale. La troisième position P3 de démarrage d'approche finale est de préférence localisée sur l'axe de révolution R du cône du logement 20 de la station de base 4. In the next step 170, the underwater drone 2 determines a second path T 2 for moving the second position P2 to a third predetermined position P3 final approach start. The third final approach starting position P3 is preferably located on the axis of revolution R of the cone of the housing 20 of the base station 4.
Lors de l'étape suivante 180, le drone sous-marin 2 se déplace selon la deuxième trajectoire T2, grâce à son système de manœuvrabilité 30, afin de rallier la troisième position P3. Le déplacement selon la deuxième trajectoire T2 est effectué instantanément ou quasi instantanément après réception 160 de l'ordre d'approche et la détermination 170 de la deuxième trajectoire T2. In the next step 180, the underwater drone 2 moves along the second trajectory T 2 , thanks to its maneuverability system 30, in order to join the third position P3. The displacement along the second trajectory T 2 is carried out instantaneously or almost instantaneously after receiving 160 of the approach order and the determination 170 of the second trajectory T 2 .
Optionnellement, lors du ralliement à la troisième position P3, le drone sous-marin Optionally, when joining the third position P3, the submarine drone
2 effectue la trajectoire d'attente TA du type tel décrit ci-dessus. 2 performs the waiting path T A of the type as described above.
Lors de l'étape suivante 190, débutant la phase d'approche finale 120, le drone sous-marin 2 détermine une troisième trajectoire T3 de déplacement de la troisième position P3 à une position d'arrimage PA dans le logement 20 de la station de base 4. In the next step 190, beginning the final approach phase 120, the underwater drone 2 determines a third trajectory T 3 for moving the third position P3 to a docking position PA in the station housing 20. basic 4.
Une telle trajectoire T3 est optionnellement également prédéfinie par des points de cheminement (« waypoints » en anglais) ou des consignes de cap, immersion ou vitesse. A titre d'alternative, la trajectoire d'attente T3 est optionnellement une trajectoire contrainte correspondant à des frontières géométriques dont le drone sous-marin 2 ne doit pas sortir, par exemple définies par un rayon de giration ou une forme conique, de sorte à aligner l'axe longitudinal drone sous-marin 2 avec l'axe d'arrimage de la station de base 4. Such a trajectory T 3 is optionally also predefined by waypoints ("waypoints" in English) or instructions of course, immersion or speed. As an alternative, the waiting trajectory T 3 is optionally a constrained trajectory corresponding to geometrical boundaries of which the underwater drone 2 must not go out, for example defined by a radius of gyration or a conical shape, so aligning the longitudinal axis of the underwater drone 2 with the docking axis of the base station 4.
Lors de l'étape finale 200, le drone sous-marin 2 se déplace en suivant sensiblement cette troisième trajectoire T3, jusqu'à l'arrivée à la position d'arrimage PA dans la station de base 4, dans laquelle le drone sous-marin 2 est par exemple maintenu et préparé pour une autre mission. La troisième trajectoire T3 est par exemple sensiblement un segment de droite dont les extrémités sont respectivement la troisième position P3 et la position d'arrimage PA. Une telle trajectoire facilite et sécurise l'arrimage du drone sous-marin 2 à la station de base 4. During the final step 200, the underwater drone 2 moves substantially along this third trajectory T 3 , until the arrival at the docking position PA in the base station 4, in which the drone under -marine 2 is for example maintained and prepared for another mission. The third trajectory T 3 is for example substantially a line segment whose ends are respectively the third position P3 and the docking position PA. Such a trajectory facilitates and secures the docking of the underwater drone 2 to the base station 4.
Au cours du procédé selon l'invention, un échange continu, quasi continu, ou encore périodique à cadence fixe, de signaux acoustiques entre la station de base 4 et le drone sous-marin 2 est effectué, pour déterminer la position du drone sous-marin 2 et pour l'échange d'informations.  During the process according to the invention, a continuous, almost continuous, or periodic periodic rate exchange of acoustic signals between the base station 4 and the underwater drone 2 is carried out, to determine the position of the sub-drone. 2 and for the exchange of information.
Par exemple, pendant l'étape finale 200, la station de base 4 émet un ordre d'annulation de l'approche de la station de base 4 pour éviter une collision. Le drone sous-marin 2 annule alors l'approche et se déplace par exemple vers la deuxième position P2 où il attendra un nouvel ordre de la station de base. Plus généralement, une telle émission d'ordre d'annulation de l'approche est propre à être émise à tout moment par la station de base 4 dès lorsqu'elle estime ou que l'opérateur qui en a le contrôle estime que cela est nécessaire.  For example, during the final step 200, the base station 4 issues a cancel command of the approach of the base station 4 to avoid a collision. The underwater drone 2 then cancels the approach and moves for example to the second position P2 where it will wait for a new order from the base station. More generally, such an issue of cancellation order of the approach is able to be issued at any time by the base station 4 as soon as it estimates or the operator who has control believes that it is necessary .
Dans un autre exemple, le drone sous-marin 2 étant équipé d'un système d'évitement d'obstacles, non représenté, désactive ce système d'évitement d'obstacle, pour ne pas détecter la station de base 4 comme obstacle lors de l'étape finale 200.  In another example, the underwater drone 2 being equipped with an obstacle avoidance system, not shown, deactivates this obstacle avoidance system, so as not to detect the base station 4 as an obstacle during the final step 200.
A la fin de l'étape finale 200, l'émission des signaux acoustiques de la station de base 4 et du drone sous-marin 2 est arrêtée. Par le procédé décrit ci-dessus, le drone sous-marin applique donc une stratégie d'approche sécurisée.  At the end of the final step 200, the emission of the acoustic signals of the base station 4 and the underwater drone 2 is stopped. By the method described above, the underwater drone thus applies a secure approach strategy.
Optionnellement, la troisième trajectoire T3 est également utilisée après désarrimage du drone sous-marin 2 de la station de base 4, pour sortir de la station de base 4 avant le début d'une mission opérationnelle. En d'autres termes, la troisième trajectoire T3 est également utilisé pour le lancement du drone sous-marin 2 à partir de la station de base 2. Optionally, the third trajectory T 3 is also used after unstaging the underwater drone 2 of the base station 4, to leave the base station 4 before the start of an operational mission. In other words, the third trajectory T 3 is also used for launching the underwater drone 2 from the base station 2.
A titre d'alternative, lors du désarrimage (i.e. relance) le drone sous-marin 2 ne réalise pas forcément la même trajectoire T3. Par exemple, le drone sous-marin 2 adopte une trajectoire « libre » en toute autonomie, puis sa propulsion est activée (par le drone lui-même ou par un opérateur distant) une fois que le drone sous-marin 2 est suffisamment éloigné, au-delà d'une distance prédéterminée, de la station de base 4. As an alternative, when unstacking (ie restarting) the underwater drone 2 does not necessarily achieve the same trajectory T 3 . For example, the underwater drone 2 adopts a "free" trajectory in full autonomy, then its propulsion is activated (by the drone itself or by a remote operator) once the underwater drone 2 is sufficiently distant, beyond a predetermined distance, from the base station 4.
Par exemple, en l'absence de propulsion activé lors de la relance du drone sous- marin 2, le drone sous-marin 2 est par exemple poussé en dehors de la station de base 4, ce qui lui donne de l'élan, puis si le drone a une flottabilité positive, la remontée du drone sous-marin 2 s'opère tranquillement.  For example, in the absence of propulsion activated during the recovery of the UAV 2, the UAV 2 is for example pushed out of the base station 4, which gives it momentum, then if the drone has a positive buoyancy, the ascent of the underwater drone 2 operates quietly.
Optionnellement, chaque phase de recalage 100, de déclanchement 1 10, ou encore d'approche finale 120 est propre à être validée ou arrêtée par un opérateur.  Optionally, each reset phase 100, trigger 1 10, or final approach 120 is adapted to be validated or stopped by an operator.
En variante, une autre trajectoire, non représentée, est utilisée pour le lancement du drone sous-marin 2 à partir de la station de base 2.  Alternatively, another trajectory, not shown, is used for launching the underwater drone 2 from the base station 2.
Sur la figure 5, un exemple du procédé d'approche de la station de base 4 est représenté. A la fin de sa mission opérationnelle, le drone sous-marin 2 s'approche de la position de recalage P1 afin de débuter le procédé d'approche décrit ci-dessus. La trajectoire globale du drone sous-marin 2 dans l'exemple comprend successivement la position de recalage P1 , la trajectoire d'attente TA, la première trajectoire T1 ; la deuxième position P2, la trajectoire d'attente TA, la deuxième trajectoire T2, la troisième position P3, la troisième trajectoire T3 et la position d'arrimage PA. La trajectoire d'attente TA de la figure 5 est de forme ovale à proximité de la position de recalage P1 ou de la deuxième position P2 respectivement. In Figure 5, an example of the approach method of the base station 4 is shown. At the end of its operational mission, the submarine drone 2 approaches the registration position P1 in order to begin the approach method described above. The overall trajectory of the underwater drone 2 in the example successively comprises the registration position P1, the waiting trajectory T A , the first trajectory T 1; the second position P2, the waiting trajectory T A , the second trajectory T 2 , the third position P3, the third trajectory T 3 and the docking position PA. The waiting trajectory T A of FIG. 5 is of oval shape near the reset position P1 or the second position P2 respectively.
La distance entre la troisième position P3 et la station de base 4 dépend de la taille et des capacités du drone sous-marin 2. La distance entre la position de recalage P1 et la station de base 4 est par exemple sensiblement égale à 2 km ce qui correspond à la portée du système bidirectionnel selon l'invention et la distance entre la troisième position P3 et la station de base 4 est sensiblement égale à 500 m.  The distance between the third position P3 and the base station 4 depends on the size and capacity of the underwater vehicle 2. The distance between the registration position P1 and the base station 4 is for example substantially equal to 2 km. which corresponds to the range of the bidirectional system according to the invention and the distance between the third position P3 and the base station 4 is substantially equal to 500 m.
Avantageusement, dans l'exemple de la figure 5, la troisième position P3 est localisée sur l'axe de rotation R du cône pour permettre l'arrimage du drone sous-marin 2 dans le logement 20 correspondant à la forme du drone sous-marin 2. En variante, non représentée, le logement comprend une ouverture plus large que les dimensions du drone sous-marin, permettant l'arrimage du drone sous-marin alors que la troisième position P3 n'est pas localisée sur l'axe de rotation R, mais localisée, à l'extérieur du logement, dans un volume prolongeant le cône du logement (non représenté).  Advantageously, in the example of FIG. 5, the third position P3 is located on the axis of rotation R of the cone to allow the docking of the underwater drone 2 in the housing 20 corresponding to the shape of the underwater drone. 2. Alternatively, not shown, the housing comprises an opening wider than the dimensions of the underwater drone, allowing the docking of the underwater drone while the third position P3 is not localized on the axis of rotation R, but located, outside the housing, in a volume extending the housing cone (not shown).
On conçoit qu'avec un tel procédé d'approche de la station de base 4 dans le système bidirectionnel de navigation 1 sous-marine, la sécurité de navigation du drone est optimisée de sorte à protéger le drone sous-marin 2, comme la station de base 4, d'une avarie lors de l'approche et l'arrimage du drone sous-marin 2 à la station de base 4.  It is conceivable that with such a method of approaching the base station 4 in the bidirectional navigation system 1 underwater, the navigation safety of the drone is optimized so as to protect the underwater drone 2, as the station of base 4, damage during the approach and docking of the underwater drone 2 to the base station 4.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'approche d'une station de base (4) mis en œuvre par un drone sous-marin (2) autonome, propre à se déplacer par rapport à la station de base (4), le procédé comprenant au moins les trois phases (100, 1 10, 120) successives suivantes mises en œuvre par le drone sous-marin (2): 1. Method of approaching a base station (4) implemented by an autonomous underwater drone (2) capable of moving relative to the base station (4), the method comprising at least the three phases (100, 1 10, 120) successive following implemented by the underwater drone (2):
- une phase de recalage (100), dans laquelle le drone sous-marin (2), localisé à une première position de recalage (P1 ) :  a registration phase (100), in which the underwater drone (2), located at a first registration position (P1):
o détermine (130) des coordonnées réelles de la position de recalage (P1 ) par rapport à la position de la station de base (4), et détermine (140) une première trajectoire (ΤΊ) de déplacement de la position de recalage (P1 ) à une deuxième position (P2) prédéterminée de déclenchement d'approche, et  o determines (130) real coordinates of the resetting position (P1) with respect to the position of the base station (4), and determines (140) a first path (ΤΊ) of displacement of the resetting position (P1) ) at a second predetermined approach position (P2), and
o se déplace (150) selon ladite première trajectoire (ΤΊ),  o moves (150) along said first path (ΤΊ),
- une phase de déclenchement (1 10) d'approche de la station de base (4), dans laquelle le drone sous-marin (2), localisé à la deuxième position (P2):  a triggering phase (1 10) approaching the base station (4), in which the underwater drone (2) located in the second position (P2):
o reçoit (160) un ordre d'approche émis par la station de base (4), o détermine (170) une deuxième trajectoire (T2) de déplacement de la deuxième position (P2) à une troisième position (P3) prédéterminée de démarrage d'approche finale, et o receives (160) an approach command issued by the base station (4), o determines (170) a second trajectory (T 2 ) for moving the second position (P2) to a third predetermined position (P3) of final approach start, and
o se déplace (180) selon ladite deuxième trajectoire (T2), o moves (180) along said second trajectory (T 2 ),
- une phase d'approche finale (120), dans laquelle le drone sous-marin (2), localisé à la troisième position (P3), détermine (190) une troisième trajectoire (T3) de déplacement de la troisième position (P3) à une position d'arrimage (PA) à la station de base (4), et se déplace (200) en suivant sensiblement cette troisième trajectoire (T3). a final approach phase (120), in which the underwater drone (2), located in the third position (P3), determines (190) a third trajectory (T 3 ) of displacement of the third position (P3 ) at a stowage position (PA) at the base station (4), and moves (200) substantially following this third path (T 3 ).
2. Procédé d'approche d'une station de base (4) selon la revendication 1 , dans lequel la troisième trajectoire (T3) est également utilisée après désarrimage du drone sous-marin (2) de la station de base (4). 2. A method of approaching a base station (4) according to claim 1, wherein the third trajectory (T 3 ) is also used after unsetting of the underwater drone (2) of the base station (4). .
3. Procédé d'approche d'une station de base (4) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la troisième trajectoire (T3) est un segment de droite dont les extrémités sont respectivement la troisième position (P3) et la position d'arrimage (PA). Method for approaching a base station (4) according to claim 1 or 2, wherein the third trajectory (T 3 ) is a line segment whose ends are respectively the third position (P 3) and the position lashing (PA).
4. Procédé d'approche d'une station de base (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la station de base (4) comprend un logement (20) conique d'accueil de drone sous-marin (2), et dans lequel la troisième position (P3) de démarrage d'approche finale est localisée, à l'extérieur, et sur l'axe de révolution (R), du logement (20) conique d'accueil de drone sous-marin (2). A method of approaching a base station (4) according to any one of the preceding claims, wherein the base station (4) comprises a subsea drone receiving housing (20) (2). ), and wherein the third final approach starting position (P3) is located, on the outside, and on the axis of revolution (R), of the underwater drone receiving housing (20). (2).
5. Procédé d'approche d'une station de base (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la position de recalage (P1 ) est préalablement estimée par des instruments de navigation du drone sous-marin (2). 5. Method of approaching a base station (4) according to any one of the preceding claims, wherein the registration position (P1) is previously estimated by navigation instruments of the underwater drone (2).
6. Procédé d'approche d'une station de base (4) selon la revendication 1 , comprenant, lors de son exécution, au moins un échange bidirectionnel d'information(s) entre le drone sous-marin (2) et la station de base (4). 6. Method of approaching a base station (4) according to claim 1, comprising, during its execution, at least one bidirectional exchange of information (s) between the underwater drone (2) and the station basic (4).
7. Procédé d'approche d'une station de base (4) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, lors d'un ralliement du drone sous-marin (2) à au moins l'une des positions du groupe de positions comprenant la position de recalage (P1 ), la deuxième position (P2) ou la troisième position (P3), le drone sous-marin (2) effectue une trajectoire d'attente (TA) prédéterminée. 7. Method of approaching a base station (4) according to any one of the preceding claims, wherein, during a rallying of the underwater drone (2) to at least one of the positions of the group of positions comprising the reset position (P1), the second position (P2) or the third position (P3), the underwater drone (2) performs a predetermined waiting trajectory (T A ).
8. Procédé d'approche d'une station de base (4) selon la revendication 7, dans lequel la trajectoire d'attente (TA) est réitérée jusqu'à réception par le drone sous-marin (2) d'une information émise au sein d'un signal acoustique par la station de base (4). 8. A method of approaching a base station (4) according to claim 7, wherein the waiting trajectory (T A ) is repeated until receipt by the submarine drone (2) information transmitted within an acoustic signal by the base station (4).
9. Programme d'ordinateur comprenant des instructions logicielles qui, lorsqu'elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un procédé d'approche selon l'une quelconque des revendications précédentes. A computer program comprising software instructions which, when executed by a computer, implement an approach method according to any one of the preceding claims.
10. Drone sous-marin (2), propre à se déplacer par rapport à une station de base (4), le drone sous-marin (2) comprenant : 10. Underwater drone (2) adapted to move relative to a base station (4), the underwater drone (2) comprising:
- un module de recalage, configuré pour, lorsque le drone sous-marin (2) est localisé à une première position de recalage (P1 ), déterminer des coordonnées réelles de la position de recalage (P1 ) par rapport à la position de la station de base (4), et une première trajectoire (ΤΊ) de déplacement de la position de recalage (P1 ) à une deuxième position (P2) prédéterminée de déclenchement d'approche, et - un module de manœuvrabilité (30) configuré pour déplacer le drone sous-marin (2) selon ladite première trajectoire (ΤΊ), - a registration module, configured for, when the underwater drone (2) is located at a first registration position (P1), to determine actual coordinates of the registration position (P1) with respect to the position of the station base (4), and a first path (ΤΊ) of displacement of the reset position (P1) to a second predetermined approach release position (P2), and a maneuverability module (30) configured to move the underwater drone (2) along said first trajectory (ΤΊ),
- un module de déclenchement d'approche de la station de base (4), configuré pour, lorsque le drone sous-marin (2) est localisé à la deuxième position (P2):  an approach trigger module of the base station (4), configured for, when the underwater drone (2) is located at the second position (P2):
o recevoir un ordre d'approche émis par la station de base (4),  o receive an approach command issued by the base station (4),
o déterminer une deuxième trajectoire (T2) de déplacement de la deuxième position (P2) à une troisième position (P3) prédéterminée de démarrage d'approche finale, o determining a second trajectory (T 2 ) for moving the second position (P2) to a third predetermined final approach starting position (P3),
- le module de manœuvrabilité (30) étant en outre configuré pour déplacer le drone sous-marin (2) selon ladite deuxième trajectoire (T2), the maneuverability module (30) being furthermore configured to move the underwater drone (2) along said second trajectory (T 2 ),
- un module d'approche finale configuré pour, lorsque le drone sous-marin (2) est localisé à la troisième position (P3), déterminer une troisième trajectoire (T3) de déplacement de la troisième position (P3) à une position d'arrimage (PA) à la station de base (4), a final approach module configured for, when the underwater drone (2) is located at the third position (P3), determining a third trajectory (T 3 ) of displacement of the third position (P3) at a position d stowage (PA) at the base station (4),
- le module de manœuvrabilité (30) étant en outre configuré pour déplacer le drone sous-marin (2) sensiblement selon ladite troisième trajectoire (T3). - The maneuverability module (30) is further configured to move the underwater drone (2) substantially along said third path (T 3 ).
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