WO2023046443A1 - Procédé d'estimation d'un nombre de véhicules en communication avec un satellite - Google Patents

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WO2023046443A1
WO2023046443A1 PCT/EP2022/074560 EP2022074560W WO2023046443A1 WO 2023046443 A1 WO2023046443 A1 WO 2023046443A1 EP 2022074560 W EP2022074560 W EP 2022074560W WO 2023046443 A1 WO2023046443 A1 WO 2023046443A1
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WO
WIPO (PCT)
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satellite
visibility
vehicles
zone
leo satellite
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/074560
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English (en)
Inventor
Emmanuel Pasquet
Mohamed Cheikh
Sébastien KESSLER
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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 Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/01—Detecting movement of traffic to be counted or controlled
    • G08G1/0104—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions
    • G08G1/0108—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions based on the source of data
    • G08G1/012—Measuring and analyzing of parameters relative to traffic conditions based on the source of data from other sources than vehicle or roadside beacons, e.g. mobile networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
    • H04B7/14—Relay systems
    • H04B7/15—Active relay systems
    • H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
    • H04B7/1851—Systems using a satellite or space-based relay
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
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    • H04W84/04—Large scale networks; Deep hierarchical networks
    • H04W84/06—Airborne or Satellite Networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a method for estimating a number of vehicles in communication with a determined satellite.
  • this step is performed for a 3G/4G/5G cellular type network by registering the user on a base station by means of protocol exchanges on signaling channels.
  • the mobile terminal (user) and the base station periodically (several times per second) exchange signaling and synchronization frames in order to know the topology of the network, the adjacent cells as well as the distance between the user. and the base station.
  • the base station is a satellite operating in low Earth orbit (we speak of LEO, Low Earth Orbit satellites) and the users are vehicles
  • the satellite covers areas whose surface area is of the order of size of a country like France and must therefore estimate a number of users potentially including several million vehicles.
  • the energy available at the level of the LEO satellites is limited since they are powered by solar energy and the frequency bands allocated for exchanges with users are fewer than in the case of cellular networks.
  • the registration of a user (vehicle) with a LEO satellite (base station) by the use of signaling channels is not possible, if only for the consumption aspects. Satellite energy and bandwidth allocated to the various signaling exchanges, the LEO satellite potentially having to exchange with several million vehicles.
  • the invention improves this situation.
  • An objective of the present invention therefore consists in proposing a method for estimating a number of vehicles present in a visibility zone of a Low Earth Orbit, LEO satellite, the LEO satellite being adapted to receive signals of the presence of vehicles , the method being implemented by a computer on board the LEO satellite and being characterized in that it comprises: an incrementation of a presence counter for each reception of a presence signal from a vehicle located in the zone visibility of the LEO satellite, and an estimate of the number of vehicles present in the visibility zone of the LEO satellite from the presence counter based on a frequency of transmission of the presence signals and a duration of visibility of the satellite LEO associated with the visibility area, the duration of visibility corresponding to a time interval during which the satellite receives presence signals from its associated visibility area and from the co Presence meter by using a moving average method considering the frequency of transmission of vehicles and the duration of visibility of the satellite.
  • a presence signal corresponds to an electromagnetic wave emitted by a vehicle comprising a particular signature allowing the satellite computer to determine that it is a vehicle in order to increment its counter.
  • a particular vehicle signature also allows the satellite computer to determine a characteristic of said vehicle.
  • the particular signature of the electromagnetic wave comprises at least one element characterizing it from among a length of the electromagnetic wave, a frequency of the electromagnetic wave, a type of modulation of the electromagnetic wave or a binary sequence.
  • the method further comprises adding a margin of error to the estimated number of vehicles.
  • the method also comprises a determination of a bandwidth associated with a transmission of data between the LEO satellite and vehicles present in its zone of visibility on the basis of the estimation of the number of vehicles present in this zone of visibility.
  • the method comprises beforehand a transmission of a data transfer request, from the satellite to vehicles present in its zone of visibility, and characterized in that an aptitude sub-counter of the presence counter is incremented when A presence signal characteristic of an ability to receive data transfer is received by the LEO satellite.
  • the method further comprises a transmission of a plurality of information from the LEO satellite to a ground station, the plurality of information being determined from the presence signals.
  • the invention also presents a method for controlling a satellite from a ground station, so that a LEO satellite implements one of the methods presented by the present application.
  • the invention further protects a computer comprising program code instructions for controlling the execution of any of the methods presented by the present application.
  • the invention also relates to a computer program product comprising instructions for the implementation of any of the methods presented by the present application when this method is implemented by a computer.
  • the invention finally relates to a non-transitory computer-readable storage medium on which are stored code instructions for the implementation of any of the methods presented by the present application.
  • the invention therefore makes it possible to estimate a number of vehicles in a zone of visibility of a satellite even if several million vehicles are present in this zone without however using all the frequency bands allocated to the satellite.
  • the energy devoted to this estimation at the level of the satellite is low due to the low calculation resource required of the computer for the detection and processing of the presence signals.
  • the invention makes it possible to optimize and/or prioritize the communications transmitted by the satellite according to the number of vehicles estimated, for example according to intrinsic characteristics of certain vehicles to manage safety aspects of driving in particular.
  • Options also make it possible to determine a passband associated with a data transmission as a function of the number of vehicles, which can for example make it possible to determine whether this data transmission is feasible in the frequency band allocated to the satellite.
  • the invention also allows the management of transmission of data streams, for example by the transmission of information acquired by the satellite to a base station which can use its information or retransmit it to other satellites.
  • FIG. 1 presents an example of a communication architecture.
  • FIG. 2 shows an example of a Low Earth Orbit satellite.
  • FIG. 3 presents an example of a method for estimating a number of vehicles present in a visibility zone of a Low Earth Orbit satellite.
  • FIG. 1 representing an example of a communication architecture in which the various methods presented by the present application can be implemented.
  • the communication architecture example represented comprises a Low Earth Orbit satellite, LEO, 1, a plurality of vehicles 2 and may comprise a ground station 3.
  • a LEO satellite must be understood in this application as being a satellite evolving in low Earth orbit, that is to say evolving up to 2000 kilometers in altitude.
  • the plurality of vehicles 2 and the ground station 3 are included in a visibility zone of the LEO satellite.
  • the LEO satellite visibility area is defined as the portion of the earth's surface within which the LEO satellite can exchange communication signals with various entities, for example sending or receiving data.
  • a LEO satellite being in orbit around the Earth the visibility zone that it covers represents a surface on the ground of the order of 2700 to 1,000,000 km 2 , and this zone moves with the displacement from the satellite.
  • the number of entities included in this zone and with which the satellite can communicate therefore evolves as a function of time.
  • an example of LEO satellite 1 comprises a computer 4 and a memory 41 .
  • the computer 4 can for example be a processor or a microcontroller. It includes access to memory 41 so that it can use the information it contains.
  • the computer 4 is suitable for executing code instructions allowing the implementation of a method.
  • the computer 4 is in particular suitable for executing code instructions allowing the implementation of a method for estimating a number of vehicles present in the visibility zone of the LEO satellite, an example of which is presented in reference in Figure 3.
  • the memory 41 can for example comprise a ROM (Read-Only Memory) memory, a RAM (Random Access Memory) memory, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) memory or any other type of suitable storage means allowing in particular the reading code instructions.
  • the memory can for example comprise optical, electronic or even magnetic storage means.
  • the memory 41 can for example comprise code instructions for implementing any of the methods described by this disclosure.
  • the satellite can also comprise remote communication means for communicating for example with vehicles 2 and/or with the ground station 3.
  • These remote communication means comprise for example a transmitter/receiver of radiofrequency waves .
  • they allow the satellite to receive control instructions from the ground station for the implementation of the method described below.
  • method 100 includes incrementing a presence counter for each reception of a presence signal from a vehicle located in the visibility zone of the LEO satellite.
  • the presence counter is advantageously initialized to a zero value. It can include several presence sub-counters and be the result of a sum of all or part of its sub-counters.
  • the presence counter, and the sub-counters if applicable, can thus be stored in the memory 41 of the LEO satellite.
  • a presence signal of a vehicle can correspond to an electromagnetic wave emitted by the vehicle, for example a radio frequency wave, the electromagnetic wave comprising a particular signature allowing the computer 4 of the satellite to determine that it is a vehicle 2. In this way, the computer 4 can increment the presence counter on receipt of the presence signals.
  • a particular signature of the electromagnetic wave comprises at least one element characterizing it from among a length of the electromagnetic wave, a frequency or a range of frequencies of the electromagnetic wave, a type of modulation of the electromagnetic wave or a binary sequence.
  • the LEO satellite is therefore suitable for detecting electromagnetic waves comprising particular signatures so as to be able to count the vehicles present in its zone of visibility, a received wave having said particular signature corresponding to a vehicle to be counted.
  • each vehicle transmits a presence signal at a determined transmission frequency making it possible, as indicated below, to deduce therefrom the number of vehicles in the satellite's visibility zone at a given instant.
  • the transmission frequency can be the same for all vehicles in order to simplify the deduction of the number of vehicles in the visibility zone.
  • each vehicle transmits a presence signal in response to a request previously sent by the satellite, the request being for example transmitted in massive diffusion (broadcast) over its entire visibility zone.
  • the computer 4 of the satellite is suitable for decoding the binary sequence and determining whether the electromagnetic wave indeed corresponds to a vehicle presence signal.
  • the binary sequence is of reduced size to allow rapid decoding by the computer 4 and to reduce the bandwidth of the electromagnetic wave.
  • a binary sequence of an electromagnetic wave coding for a vehicle can for example comprise between 8 and 64 bytes.
  • the energy consumed by the LEO satellite (and more specifically by its computer 4) to determine that there is a vehicle present in its area of visibility is very low compared to that which would be used by the exchange of signaling frames as is done in cellular type networks. The same is true for the bandwidth used to determine the presence of a vehicle in the area.
  • a particular signature of the presence signal of the vehicle can also allow the computer 4 of the satellite 1 to determine a characteristic of said vehicle.
  • a characteristic of a vehicle 2 can be, for example, a traffic condition of the vehicle, a model of vehicle, a brand of vehicle or an ability of the vehicle to receive a determined data transfer.
  • a vehicle can be associated with several characteristics that it can communicate to the satellite through a particular signature of the electromagnetic wave.
  • the computer 4 can thus increment a sub-counter of the presence counter linked to at least one characteristic of the vehicle that it determines from the particular signature.
  • a first sub-counter can for example be linked to a first mark and a second sub-counter to a second mark.
  • a particular signature of a characteristic of a vehicle may, for example, include a specific length of the electromagnetic wave, a specific frequency or range of frequencies of the electromagnetic wave, a specific type of modulation of the electromagnetic wave or a specific binary sequence. It is also conceivable that a presence signal of a vehicle could comprise a combination of these elements to communicate several characteristics.
  • the traffic state “in traffic” can for example be communicated to the satellite by a vehicle presence signal 2a having a first type of signature, for example the signal being included in a first frequency range.
  • a vehicle 2b exhibiting a "stationary" traffic state, that is to say that the vehicle 2b has been stationary for at least a predetermined interval of stopping time when it sends its presence signal to the LEO satellite.
  • the predetermined stopping time can for example be between ten seconds and ten minutes and preferably between two and five minutes.
  • the “stationary” traffic state can for example be communicated to the satellite by a vehicle presence signal 2b having a second type of signature, for example the signal being included in a second frequency range.
  • a vehicle 2c exhibiting a "loaded” traffic state, that is to say that the vehicle 2c is an electric vehicle in the charging phase of its batteries, when it sends its presence signal to the LEO satellite.
  • the “laden” traffic state can for example be communicated to the satellite by a vehicle presence signal 2c having a third type of signature, for example the signal being included in a third frequency range.
  • the particular signature of the electromagnetic wave of the presence signals of the vehicles 2a, 2b and 2c can be different so that the computer 4 of the satellite is capable of identifying this signature as belonging to vehicles 2 in different circulation condition.
  • the computer 4 can increment a sub-counter associated with a predetermined circulation state as a function of the circulation state that it identifies upon receipt of a presence signal.
  • method 100 includes an estimation of the number of vehicles present in the visibility zone of the LEO satellite from the presence counter.
  • this estimate is made from the presence counter, an emission frequency of the presence signals and a duration visibility of the LEO satellite associated with the visibility area.
  • the duration of visibility corresponds to a time interval during which the satellite receives presence signals from its associated visibility zone.
  • the LEO satellite since the LEO satellite is moving, it will only cover a given visibility zone during a given time interval.
  • taking into account the duration of visibility and the frequency of transmission of the presence signals of the presence vehicles makes it possible to estimate the number of vehicles in the visibility zone determined from the presence counter.
  • the same vehicle present in the zone will transmit on average around of ten presence signals.
  • the presence counter will therefore be incremented ten times for each vehicle in the visibility when the satellite has covered the area for ten minutes.
  • An estimate of the number of vehicles in the visibility zone can therefore correspond to the value of the presence counter divided by ten.
  • the transmission frequency of the presence signals used by the satellite to estimate the number of vehicles in the visibility area may example correspond to an average of the transmission frequencies of a presence signal of several vehicles, of several models of vehicles or of several makes of vehicles.
  • vehicles corresponding to different categories can transmit presence signals at different transmission frequencies, the presence signals comprising a signature specific to each category. The determination of the number of vehicles can then be carried out category by category.
  • the number of vehicles in the visibility zone can be estimated from the presence counter by using a moving average method by considering the transmission frequency of the vehicles and the duration of visibility of the satellite.
  • moving average method the present invention denotes a method making it possible to update the value of the presence counter according to a displacement of the visibility zone of the satellite, that is to say to remove increments corresponding to vehicles considered to no longer be part of the satellite's visibility zone. Deleting an increment of the presence counter corresponds to decrementing the presence counter once.
  • the presence counter may comprise a number x of moving average presence sub-counters, where x is a natural integer.
  • Each moving average presence sub-counter is associated with a moving average timer (which may be the same shared between the moving average sub-counters), the presence sub-counters incrementing to count detected presence signals successively when their associated timer is running.
  • the sub- moving average presence counter whose moving average timer runs is incremented on reception of the presence signals so that the moving average presence sub-counters are not incremented simultaneously on reception of the same presence signal .
  • the sum of the x moving average presence counters corresponds to all the presence signals received during a duration corresponding to x multiplied by the threshold value of the timer. This sum thus takes into consideration the displacement of the satellite (and therefore the displacement of the satellite's visibility zone) by the successive resetting of the sub-counters to 0.
  • the threshold value of the moving average timer and the number x of moving average presence sub-counters can for example be determined from the duration of visibility of the satellite.
  • the number x of sub-counters multiplied by the duration of the moving average timer is equal to the duration of visibility of the satellite.
  • the computer 4 of the satellite can estimate the number of vehicles present in the visibility area.
  • This embodiment is particularly advantageous insofar as it consumes little energy and little memory space since it only involves incrementing and resetting to 0 sub-counters and the at least one timer . It is however understood that other methods of moving average of the presence counter which are more costly in terms of energy and memory space can be implemented.
  • a moving average method can comprise an association, for each incrementation of the presence counter, of a predetermined duration of existence and, when the duration of existence associated with an increment has elapsed, a decrementation of the counter of presence.
  • the duration of existence is equal to the duration of visibility of the satellite.
  • the duration of existence is equal to the emission frequency of the vehicles. In this other example, it is therefore no longer necessary to divide the presence counter by the ratio between the duration of visibility and the frequency of transmission of the vehicles.
  • the computer 4 can also estimate the number of vehicles having a determined characteristic present in the visibility zone insofar as these vehicles send presence signals comprising this information via their signature and the computer is capable of detecting it by using the same process.
  • the method insofar as it uses vehicle presence signals which require little bandwidth, makes it possible to be able to estimate the number of vehicles in a visibility zone of a satellite even if several million vehicles are present in this zone without however using all the frequency bands allocated to the satellite, which are narrower than the frequency bands available for terrestrial communications. Furthermore, the presence signals being detected and processed by the computer 4 of the satellite with few computing resources to estimate the number of vehicles present in the visibility zone, the energy of the satellite devoted to this task remains low. The method presented therefore makes it possible in particular to estimate a very large number of vehicles present in a zone of visibility of a satellite by using both little bandwidth and little energy at the level of the satellite. By comparison, the use of signaling frames, as done in cellular networks, to determine a number of users present in a satellite visibility area would devote the majority of the LEO satellite's energy and bandwidth resources to this task.
  • the estimate of the number of vehicles in the satellite's visibility zone can be used to optimize and/or prioritize the communications transmitted by the satellite according to the number of vehicles counted.
  • the method presented above with reference to FIG. 3 and in particular the blocks 110 and 120 can therefore constitute part of a broader method of communication between the LEO satellite and vehicles present in the zone of visibility.
  • the blocks shown in dotted lines in FIG. 3 represent optional additions to the method.
  • the method may comprise beforehand a transmission of a data transfer request from the satellite to vehicles present in its zone of visibility.
  • This transmission represented by block 105, can be of the broadcast type, that is to say it is directed towards all the vehicles in the visibility zone.
  • the vehicles being able to receive the data transfer associated with the request can respond to the request from the satellite with a presence signal comprising a particular signature characteristic of their ability to receive the data transfer.
  • a particular signature characteristic of an ability to receive data transfer may include a characteristic electromagnetic wave length, a characteristic electromagnetic wave frequency, a characteristic electromagnetic wave modulation type, or a characteristic binary sequence.
  • a suitability sub-counter of the presence counter can thus be incremented to estimate the number of suitable vehicles receiving this data transfer upon receipt of a presence signal comprising this particular characteristic signature.
  • the method can also comprise a determination of a bandwidth associated with a transmission of data between the LEO satellite and vehicles present in its zone of visibility on the basis of the estimate of the number of vehicles present in this zone. of visibility. This determination is represented by block 131 in Figure 3.
  • the determination of the bandwidth associated with the transmission of data from the LEO satellite may correspond to a division of the available bandwidth by the number of vehicles estimated in the visibility zone.
  • the method may also comprise a selection of a type of communication to be transmitted, and the transmission of data from the LEO satellite to vehicles present in its area of visibility according to this type of communication, according to the determined associated bandwidth.
  • the method may include data transmission directed to vehicles associated with at least one predetermined traffic condition. For example, for a data transmission corresponding to an update of the driving functions of the vehicle, insofar as aspects of passenger safety are to be considered, the transmission can only be directed to vehicles in traffic states " stationary" or "under load".
  • a determination of the bandwidth associated with the transmission of data may include a division of the available bandwidth by the number of vehicles, in the at least one predetermined traffic state, estimated in the area.
  • the method can thus comprise a selection of a group of determined vehicles present in the visibility zone and a transmission of data to this group of determined vehicles. This is block 1311 in FIG. 3. This makes it possible, for example, to select a group of priority vehicles.
  • the method can also comprise a modification of the data transmission to adapt to the available bandwidth. This modification of the transmission is represented by block 1312 in Figure 3.
  • the method may further include adding a margin of error to the estimated number of vehicles.
  • this margin of error can be used to compensate for presence signals not detected by the computer 4, for example in the event of reception of an uninterpretable superposition of signals.
  • This margin of error makes it possible, for example, to avoid a determination of the bandwidth associated with an excessive data transmission compared to the associated bandwidth when the number of vehicles present in the visibility zone would have been underestimated. .
  • This addition (not shown in the figure) can therefore advantageously be carried out prior to block 131.
  • the margin of error added can be between 1 and 30% and preferably between 10 and 20% of the number of estimated vehicles .
  • the method may further comprise a transmission of a plurality of information by the LEO satellite to the ground station 3.
  • This is block 132 in FIG. 3.
  • the plurality of information can be determined at from presence signals.
  • the plurality of information may for example comprise the estimated number of vehicles in the visibility zone, the estimated number of vehicles present in the zone and being associated with at least one predetermined characteristic, a bandwidth associated with a data transmission. It is understood that block 131 and the following can therefore be combined with block 132.
  • the plurality of information can also include information about the vehicles present in the area such as an identifier or a location of a vehicle. This makes it possible, for example, to communicate this information to another LEO satellite via the ground station 3 acting as a relay which can use it directly.
  • the LEO satellite moves, the information relating to the vehicles present in a visibility zone becomes obsolete for said satellite.
  • they can be used by another LEO satellite subsequently flying over the area, the LEO satellites being able for example to operate in the form of a constellation of satellites.
  • the ground station 3 can therefore serve as a source of information between different LEO satellites, whether or not belonging to the same constellation of satellites.
  • the methods according to the invention therefore make it possible to estimate statistically, in a low-energy way for the computer of the LEO satellite and inexpensive in terms of bandwidth, a very large number of vehicles present in a zone of visibility of the LEO satellite. In particular, this avoids devoting a large part of the available bandwidth and the energy available at the satellite level to registering and updating vehicles with the satellite. Examples of embodiments of the method notably use this estimate to determine an available bandwidth for data transmission to vehicles.
  • the invention is therefore extremely advantageous in the context of the circulation of autonomous vehicles in constant demand for information on their environment, this data having in particular to be sent by a LEO satellite.
  • a presence signal comprising a particular signature requiring little processing by the computer 4 of the satellite makes it possible both to estimate the number of vehicles present in a visibility zone and to integrate characteristics vehicles for further data transfer. This makes it possible in particular to prioritize certain data transfers or to offer more specific data transfers to the vehicles present in the area, in particular with regard to their model or their brand with security updates for example.
  • Other embodiments of the method also make it possible to transfer data acquired by a LEO satellite over a visibility zone to a ground station, for example so that this data can be sent back to another LEO satellite caused to fly over this visibility zone. , which can use them.
  • the present application also relates to a method for controlling a satellite from the ground station 3 so that a LEO satellite implements any of the methods presented above.
  • the ground station 3 can also comprise a computer and a memory, the memory comprising code instructions allowing the computer of the ground station 3 to implement the satellite control method.
  • the satellite control method may correspond to a direct destination control method for the LEO satellite so that the LEO satellite implements any of the methods presented above.
  • the satellite control method can correspond to a control method intended for a satellite located further from the earth than the LEO satellite so that this satellite located further away controls the LEO satellite for the implementation of any of the methods presented above. The satellite located further away therefore acts as an intermediary between the ground station and the LEO satellite.
  • a satellite located further than the LEO satellite may correspond to a Medium Earth Orbit, MEO satellite, or a geostationary satellite.
  • MEO satellite the present application designates a satellite evolving in the medium earth orbit, that is to say evolving between 2000 kilometers and approximately 36000 kilometers in altitude.
  • geostationary satellite the present application designates a satellite moving in a geostationary orbit.

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Abstract

L'invention concerne un procédé d'estimation d'un nombre de véhicule présents dans une zone de visibilité d'un satellite LEO peu énergivore pour le satellite LEO et de faible encombrement en termes de bande passante.

Description

Description
Titre : Procédé d’estimation d’un nombre de véhicules en communication avec un satellite
Domaine technique
La présente invention concerne un procédé d’estimation d’un nombre de véhicules en communication avec un satellite déterminé.
Technique antérieure
Dans un réseau de communication, il est important de connaître le nombre d’utilisateurs inscrits afin de déterminer la bande passante nécessaire pour les différents services souscrits par les utilisateurs afin d’assurer un niveau de qualité de service homogène ou afin d’orienter la capacité du réseau vers des services prioritaires comme les numéros d’appels d’urgence par exemple.
Aujourd’hui, cette étape est réalisée pour un réseau de type cellulaire 3G/4G/5G via l’inscription de l’utilisateur sur une station de base au moyen d’échanges protocolaires sur des canaux de signalisation. Pour se faire, le terminal mobile (utilisateur) et la station de base échangent périodiquement (plusieurs fois par secondes) des trames de signalisation et de synchronisation afin de connaître la topologie du réseau, des cellules adjacentes ainsi que de la distance entre l’utilisateur et la station de base.
Ces échanges protocolaires sont énergivores pour le terminal et la station de base et consomment une part significative de la bande passante pour simplement connaître le nombre d’utilisateurs présents dans la zone de couverture de la station de base.
Dans le cas où la station de base est un satellite évoluant dans l’orbite terrestre basse (on parle de satellites LEO, Low Earth Orbit) et que les utilisateurs sont des véhicules, le satellite couvre des zones dont la superficie présente l’ordre de grandeur d’un pays comme la France et doit donc estimer un nombre d’utilisateurs comprenant potentiellement plusieurs millions de véhicules. L’énergie disponible au niveau des satellites LEO est limitée puisqu’ils sont alimentés par énergie solaire et les bandes de fréquences allouées pour les échanges avec les utilisateurs sont moins nombreuses que dans le cas des réseaux cellulaires.
A ce titre, l’inscription d’un utilisateur (véhicule) auprès d’un satellite LEO (station de base) par l’utilisation de canaux de signalisation n’est pas envisageable ne serait-ce que pour les aspects de consommation d’énergie du satellite et de bandes passantes allouées aux différents échanges de signalisation, le satellite LEO devant potentiellement échanger avec plusieurs millions de véhicules.
L’invention vient améliorer cette situation.
Présentation de l’invention
Un objectif de la présente invention consiste donc à proposer un procédé d’estimation d’un nombre de véhicules présents dans une zone de visibilité d’un satellite Low Earth Orbit, LEO, le satellite LEO étant adapté pour recevoir des signaux de présence de véhicules, le procédé étant mis en œuvre par un calculateur embarqué dans le satellite LEO et étant caractérisé en ce qu’il comprend : une incrémentation d’un compteur de présence pour chaque réception d’un signal de présence d’un véhicule situé dans la zone de visibilité du satellite LEO, et une estimation du nombre de véhicules présents dans la zone de visibilité du satellite LEO à partir du compteur de présence à partir d’une fréquence d’émission des signaux de présence et d’une durée de visibilité du satellite LEO associée à la zone de visibilité, la durée de visibilité correspondant à un intervalle de temps pendant lequel le satellite reçoit des signaux de présence en provenance de sa zone de visibilité associée et à partir du compteur de présence par l’utilisation d’une méthode de moyenne glissante considérant la fréquence d’émission des véhicules et la durée de visibilité du satellite.
Optionnellement, un signal de présence correspond à une onde électromagnétique émise par un véhicule comprenant une signature particulière permettant au calculateur du satellite de déterminer qu’il s’agit d’un véhicule afin d’incrémenter son compteur.
Optionnellement, une signature particulière de véhicule permet également au calculateur du satellite de déterminer une caractéristique dudit véhicule. Optionnellement, la signature particulière de l’onde électromagnétique comprend au moins un élément la caractérisant parmi une longueur de l’onde électromagnétique, une fréquence de l’onde électromagnétique, un type de modulation de l’onde électromagnétique ou une séquence binaire.
Optionnellement, le procédé comprend en outre un ajout d’une marge d’erreur au nombre de véhicules estimé.
Optionnellement, le procédé comprend également une détermination d’une bande passante associée à une transmission de données entre le satellite LEO et des véhicules présents dans sa zone de visibilité sur la base de l’estimation du nombre de véhicules présents dans cette zone de visibilité.
Optionnellement, le procédé comprend au préalable une émission d’une requête de transfert de données, du satellite vers des véhicules présents dans sa zone de visibilité, et caractérisé en ce qu’un sous-compteur d’aptitude du compteur de présence est incrémenté lorsqu’un signal de présence caractéristique d’une aptitude à recevoir le transfert de données est reçu par le satellite LEO.
Optionnellement, le procédé comprend en outre une transmission d’une pluralité d’informations du satellite LEO vers une station sol, la pluralité d’informations étant déterminée à partir des signaux de présence.
L’invention présente également un procédé de commande d’un satellite depuis une station au sol, pour qu’un satellite LEO mette en œuvre l’un des procédés présentés par la présente demande.
L’invention protège en outre un calculateur comprenant des instructions de code de programme permettant de commander l’exécution de l’un quelconque des procédés présentés par la présente demande.
L’invention porte également sur un produit programme d’ordinateur comprenant des instructions pour la mise en œuvre de l’un quelconque des procédés présentés par la présente demande lorsque ce procédé est mis en œuvre par un ordinateur.
L’invention porte enfin sur un support de stockage non transitoire lisible par ordinateur sur lequel sont stockées des instructions de code pour la mise en œuvre de l’un quelconque des procédés présentés par la présente demande. L’invention permet donc une estimation d’un nombre de véhicules dans une zone de visibilité d’un satellite même si plusieurs millions de véhicules sont présents dans cette zone sans pour autant utiliser l’ensemble des bandes de fréquences allouées au satellite. L’énergie consacrée à cette estimation au niveau du satellite est faible du fait du peu de ressource de calcul demandé au calculateur pour la détection et le traitement des signaux de présences.
Par ailleurs, dans des options avantageuses, l’invention permet d’optimiser et/ou de prioriser les communications émises par le satellite en fonction du nombre de véhicules estimés par exemple en fonction de caractéristiques intrinsèques de certains véhicules pour gérer des aspects de sécurité de conduite notamment. Des options permettent également de déterminer une bande passante associée à une transmission de données en fonction du nombre de véhicules ce qui peut par exemple permettre de déterminer si cette transmission de données est réalisable dans la bande de fréquence allouée au satellite. Dans des options, l’invention permet également la gestion de transmission de flux de données par exemple par la transmission d’informations acquises par le satellite à une station base qui pourra utiliser ses informations ou les retransmettre à d’autres satellites.
Brève description des dessins
D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
[Fig. 1] présente un exemple d’une architecture de communication.
[Fig. 2] présente un exemple de satellite Low Earth Orbit.
[Fig. 3] présente un exemple de procédé d’estimation d’un nombre de véhicules présents dans une zone de visibilité d’un satellite Low Earth Orbit.
Description des modes de réalisation
Il est maintenant fait référence à la figure 1 représentant un exemple d’une architecture de communication dans lequel les différents procédés présentés par la présente demande peuvent être mise en œuvre. L’exemple d’architecture de communication représenté comprend un satellite Low Earth Orbit, LEO, 1 , une pluralité de véhicules 2 et peut comprendre une station sol 3.
Un satellite LEO doit être compris dans la présente demande comme étant un satellite évoluant dans l’orbite terrestre basse, c’est-à-dire évoluant jusqu’à 2000 kilomètres d’altitude.
La pluralité de véhicules 2 et la station sol 3 sont comprises dans une zone de visibilité du satellite LEO. La zone de visibilité du satellite LEO est définie comme la portion de la surface terrestre au sein de laquelle le satellite LEO peut échanger des signaux de communication avec diverses entités, par exemple envoyer ou recevoir des données. En l’occurrence, un satellite LEO étant en orbite autour de la Terre, la zone de visibilité qu’il couvre représente une surface au sol de l’ordre de 2700 à 1 000 000 km2, et cette zone se déplace avec le déplacement du satellite. Le nombre d’entités comprises dans cette zone et avec lesquelles le satellite peut communiquer évolue donc en fonction du temps.
En référence à la figure 2, un exemple de satellite LEO 1 comprend un calculateur 4 et une mémoire 41 . Le calculateur 4 peut par exemple être un processeur ou un microcontrôleur. Il comprend un accès à la mémoire 41 de sorte qu’il peut utiliser les informations qu’elle contient. Le calculateur 4 est adapté pour exécuter des instructions de code permettant la mise en œuvre d’un procédé. En particulier, le calculateur 4 est notamment adapté pour exécuter des instructions de code permettant la mise en œuvre d’un procédé d’estimation d’un nombre de véhicules présents dans la zone de visibilité du satellite LEO, dont un exemple est présenté en référence à la figure 3.
La mémoire 41 peut par exemple comprendre une mémoire ROM (Read-Only Memory), une mémoire RAM (Random Access Memory), une mémoire EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) ou tout autres types de moyens de stockage adaptés permettant notamment la lecture d’instructions de code. La mémoire peut par exemple comprendre des moyens de stockage optique, électronique ou encore magnétique. La mémoire 41 peut par exemple comprendre des instructions de code pour la mise en œuvre de l’un quelconque des procédés décrits par la présente divulgation.
En alternative ou additionnellement, le satellite peut également comprendre des moyens de communication à distance pour communiquer par exemple avec des véhicules 2 et/ou avec la station sol 3. Ces moyens de communication à distance comprennent par exemple un émetteur/récepteur d’ondes radiofréquences. Ils permettent notamment au satellite de recevoir des instructions de commande depuis la station sol pour la mise en œuvre du procédé décrit ci-après.
En référence à la figure 3, on décrit ci-dessous un exemple d’un procédé 100 d’estimation d’un nombre de véhicules présents dans la zone de visibilité du satellite LEO 1.
Comme illustré par le bloc 110, le procédé 100 comprend une incrémentation d’un compteur de présence pour chaque réception d’un signal de présence d’un véhicule situé dans la zone de visibilité du satellite LEO.
Le compteur de présence est avantageusement initialisé à une valeur nulle. Il peut comprendre plusieurs sous-compteurs de présence et être le résultat d’une somme de tout ou partie de ses sous-compteurs. Le compteur de présence, et les sous- compteurs le cas échant, peuvent ainsi être stockés dans la mémoire 41 du satellite LEO.
Un signal de présence d’un véhicule peut correspondre à une onde électromagnétique émise par le véhicule, par exemple une onde radiofréquence, l’onde électromagnétique comprenant une signature particulière permettant au calculateur 4 du satellite de déterminer qu’il s’agit d’un véhicule 2. De cette façon, le calculateur 4 peut incrémenter le compteur de présence à réception des signaux de présence.
Dans des exemples, une signature particulière de l’onde électromagnétique comprend au moins un élément la caractérisant parmi une longueur de l’onde électromagnétique, une fréquence ou une gamme de fréquences de l’onde électromagnétique, un type de modulation de l’onde électromagnétique ou une séquence binaire. Le satellite LEO est donc adapté pour détecter des ondes électromagnétiques comprenant des signatures particulières de façon à pouvoir compter les véhicules présents dans sa zone de visibilité, une onde reçue présentant ladite signature particulière correspondant à un véhicule à compter.
Dans des modes de réalisation, chaque véhicule émet un signal de présence à une fréquence d’émission déterminée permettant, comme indiqué ci-après, d’en déduire le nombre de véhicules dans la zone de visibilité du satellite à un instant donné. La fréquence d’émission peut être la même pour tous les véhicules afin de simplifier la déduction du nombre de véhicules dans la zone de visibilité.
En variante, chaque véhicule émet un signal de présence en réponse à une requête préalablement envoyée par le satellite, la requête étant par exemple émise en diffusion massive (broadcast) sur toute sa zone de visibilité.
Lorsque l’onde électromagnétique comprend une séquence binaire, le calculateur 4 du satellite est adapté pour décoder la séquence binaire et déterminer si l’onde électromagnétique correspond bien à un signal de présence d’un véhicule. Avantageusement, la séquence binaire est de taille réduite pour permettre un décodage rapide par le calculateur 4 et pour réduire la bande passante de l’onde électromagnétique. Une séquence binaire d’une onde électromagnétique codant pour un véhicule peut par exemple comprendre entre 8 et 64 octets.
On comprend ici que l’énergie consommée par le satellite LEO (et plus précisément par son calculateur 4) pour déterminer qu’il y a un véhicule présent dans sa zone de visibilité est très faible en comparaison à celle qui serait utilisée par l’échange de trames de signalisation comme ce qui est effectué dans des réseaux de type cellulaires. Il en est de même pour la bande passante utilisée pour déterminer la présence d’un véhicule dans la zone.
Dans des exemples, une signature particulière du signal de présence du véhicule peut également permettre au calculateur 4 du satellite 1 de déterminer une caractéristique dudit véhicule. Une caractéristique d’un véhicule 2 peut être, par exemple, un état de circulation du véhicule, un modèle de véhicule, une marque de véhicule ou une aptitude du véhicule à recevoir un transfert de données déterminé. En l’occurrence, un véhicule peut être associé à plusieurs caractéristiques qu’il peut communiquer au satellite par le biais d’une signature particulière de l’onde électromagnétique. Le calculateur 4 peut ainsi incrémenter un sous-compteur du compteur de présence lié à au moins une caractéristique du véhicule qu’il détermine à partir de la signature particulière. Un premier sous-compteur peut par exemple être lié à une première marque et un deuxième sous-compteur à une deuxième marque.
Une signature particulière d’une caractéristique d’un véhicule peut par exemple comprendre une longueur de l’onde électromagnétique spécifique, une fréquence ou une gamme de fréquences de l’onde électromagnétique spécifique, un type de modulation spécifique de l’onde électromagnétique ou une séquence binaire spécifique. Il est également envisageable qu’un signal de présence d’un véhicule puisse comprendre une combinaison de ces éléments pour communiquer plusieurs caractéristiques.
Concernant les états de circulation, il est par exemple représenté sur la figure 1 un véhicule 2a présentant un état de circulation « en circulation », c’est-à-dire que le véhicule 2a circule sur le réseau routier de la zone de visibilité du satellite LEO lorsqu’il envoie un signal de présence audit satellite LEO. L’état de circulation « en circulation » peut par exemple être communiqué au satellite par un signal de présence du véhicule 2a présentant un premier type de signature, par exemple le signal étant compris dans une première gamme de fréquences.
Il est également représenté un véhicule 2b présentant un état de circulation « à l’arrêt », c’est-à-dire que le véhicule 2b est à l’arrêt depuis au moins un intervalle de temps d’arrêt prédéterminé lorsqu’il envoie son signal de présence au satellite LEO. Le temps d’arrêt prédéterminé peut par exemple être compris entre une dizaine de secondes et une dizaine de minutes et de préférence entre deux et cinq minutes. L’état de circulation « à l’arrêt » peut par exemple être communiqué au satellite par un signal de présence du véhicule 2b présentant un deuxième type de signature, par exemple le signal étant compris dans une deuxième gamme de fréquences.
Il est enfin représenté un véhicule 2c présentant un état de circulation « en charge », c’est-à-dire que le véhicule 2c est un véhicule électrique en phase de recharge de ses batteries, lorsqu’il envoie son signal de présence au satellite LEO. L’état de circulation « en charge » peut par exemple être communiqué au satellite par un signal de présence du véhicule 2c présentant un troisième type de signature, par exemple le signal étant compris dans une troisième gamme de fréquences.
Ainsi, dans l’exemple représenté, la signature particulière de l’onde électromagnétique des signaux de présence des véhicules 2a, 2b et 2c peut être différente de sorte que le calculateur 4 du satellite est capable d’identifier cette signature comme appartenant à des véhicules 2 dans un état de circulation différent. Dans un exemple, le calculateur 4 peut incrémenter un sous-compteur associé à un état de circulation prédéterminé en fonction de l’état de circulation qu’il identifie à la réception d’un signal de présence.
Comme illustré par le bloc 120, le procédé 100 comprend une estimation du nombre de véhicules présents dans la zone de visibilité du satellite LEO à partir du compteur de présence.
Dans des modes de réalisation dans lesquels les véhicules émettent des signaux de présence régulièrement à une fréquence d’émission donnée, cette estimation est effectuée à partir du compteur de présence, d’une fréquence d’émission des signaux de présence et d’une durée de visibilité du satellite LEO associée à la zone de visibilité.
La durée de visibilité correspond à un intervalle de temps pendant lequel le satellite reçoit des signaux de présence en provenance de sa zone de visibilité associée. En l’occurrence, puisque le satellite LEO se déplace, il ne couvrira une zone de visibilité déterminée que pendant un intervalle de temps déterminé. A ce titre, la prise en compte de la durée de visibilité et de la fréquence d’émission des signaux de présence des véhicules de présence permet d’estimer le nombre de véhicules dans la zone de visibilité déterminée à partir du compteur de présence.
Par exemple, en supposant une fréquence d’émission des signaux de présence d’un signal de présence par minute pour les véhicules et une durée de visibilité de dix minutes pour une zone de visibilité, un même véhicule présent dans la zone émettra en moyenne autour de dix signaux de présence. Le compteur de présence sera donc incrémenté une dizaine de fois pour chaque véhicule de la zone de visibilité lorsque le satellite couvrira la zone depuis dix minutes. Une estimation du nombre de véhicules dans la zone de visibilité peut donc correspondre à la valeur du compteur de présence divisée par dix.
Dans des cas dans lesquels différents véhicules ou types de véhicules émettent des signaux de présence à des fréquences d’émission différentes, la fréquence d’émission des signaux de présence utilisée par le satellite pour estimer le nombre de véhicules dans la zone de visibilité peut par exemple correspondre à une moyenne des fréquences d’émission d’un signal de présence de plusieurs véhicules, de plusieurs modèles de véhicules ou de plusieurs marques de véhicules.
Alternativement, des véhicules correspondant à différentes catégories peuvent émettre des signaux de présence à des fréquences d’émission différentes, les signaux de présence comprenant une signature propre à chaque catégorie. La détermination du nombre de véhicules peut alors être réalisée catégorie par catégorie.
Dans des modes de réalisation, le nombre de véhicules dans la zone de visibilité peut être estimé à partir du compteur de présence par l’utilisation d’une méthode de moyenne glissante en considérant la fréquence d’émission des véhicules et la durée de visibilité du satellite. Par méthode de moyenne glissante, la présente invention désigne une méthode permettant de mettre à jour la valeur du compteur de présence en fonction d’un déplacement de la zone de visibilité du satellite, c’est-à-dire de supprimer des incrémentations correspondant à des véhicules considérés comme ne faisant plus partie de la zone de visibilité du satellite. Supprimer une incrémentation du compteur de présence correspond à décrémenter une fois le compteur de présence.
Dans une méthode de moyenne glissante, le compteur de présence peut comprendre un nombre x de sous-compteurs de présence de moyenne glissante, x étant un entier naturel. A chaque sous-compteur de présence de moyenne glissante est associé un timer de moyenne glissante (qui peut être le même partagé entre les sous-compteurs de moyenne glissante), les sous-compteurs de présence s’incrémentant pour compter des signaux de présence détectés de manière successive lorsque leur timer associé tourne. En l’occurrence, seul le sous- compteur de présence de moyenne glissante dont le timer de moyenne glissante tourne est incrémenté à réception des signaux de présence de sorte que les sous- compteurs de présence de moyenne glissante ne s’incrémentent pas de manière simultanée à réception d’un même signal de présence. Ainsi, lorsque le timer de moyenne glissante d’un premier sous-compteur de présence est terminé, un timer associé à autre sous-compteur de présence est démarré (ou redémarré s’il s’agit du même timer) et le compteur de moyenne glissante est lui-même incrémenté à réception des signaux de présence tant que son timer associé n’a pas atteint une valeur seuil. Lorsque tous les sous-compteurs de présence de moyenne glissante ont été incrémentés, un des sous-compteurs de présence de moyenne glissante est réinitialisé et réincrémenté à réception des signaux de présence pendant la durée de son timer puis c’est au tour d’un autre d’être réinitialisé puis réincrémenté durant la durée de son timer, etc. De cette façon, la somme des x compteurs de présence de moyenne glissante correspond à l’ensemble des signaux de présence reçus pendant une durée correspondant à x multiplié par la valeur seuil du timer. Cette somme prend ainsi en considération le déplacement du satellite (et donc le déplacement de la zone de visibilité du satellite) par la remise à 0 successive des sous-compteurs.
La valeur seuil du timer de moyenne glissante et le nombre x de sous-compteurs de présence de moyenne glissante peuvent par exemple être déterminés à partir de la durée de visibilité du satellite. Dans un exemple, le nombre x de sous-compteurs multiplié par la durée du timer de moyenne glissante est égale à la durée de visibilité du satellite. Ainsi, en divisant la somme des sous-compteurs de présence de moyenne glissante par le rapport entre la durée de visibilité du satellite et la fréquence d’émission des véhicules, on obtient une estimation du nombre de véhicules dans la zone de visibilité qui s’actualise avec le déplacement du satellite. Par ailleurs, plus le nombre x de sous-compteurs de présence de moyenne glissante est élevé, plus l’estimation du nombre de véhicules dans la zone de visibilité est actualisée fréquemment. On comprend donc que, à partir d’une fréquence d’émission des signaux de présence des véhicules, d’une durée de visibilité d’une zone de visibilité associée et du compteur de présence, le calculateur 4 du satellite peut estimer le nombre de véhicules présents dans la zone de visibilité. Il s’agit ici d’un mode de réalisation mettant en œuvre une moyenne glissante à partir de x sous-compteurs et d’au moins un timer (au maximum x timers). Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux dans la mesure où il consomme peu d’énergie et peu d’espace mémoire puisqu’il ne s’agit que d’incrémenter et de remettre à 0 des sous-compteurs et l’au moins un timer. On comprend cependant que d’autres méthodes de moyenne glissante du compteur de présence plus coûteuses en termes d’énergie et d’espace mémoire peuvent être mise en œuvre.
Dans un exemple alternatif, une méthode de moyenne glissante peut comprendre une association, pour chaque incrémentation du compteur de présence, d’une durée d’existence prédéterminée et, lorsque la durée d’existence associée à une incrémentation est écoulée, une décrémentation du compteur de présence. Dans un exemple, la durée d’existence est égale à la durée de visibilité du satellite. Dans un autre exemple, la durée d’existence est égale à la fréquence d’émission des véhicules. Dans cet autre exemple, il n’est donc plus nécessaire de diviser le compteur de présence par le rapport entre la durée de visibilité et la fréquence d’émission des véhicules. Bien que cette méthode de moyenne glissante alternative soit plus précise, elle nécessite le déclenchement d’autant de timers que de signaux de présence détectés pendant la durée d’existence et donc un coût supérieur en termes d’énergie et d’impact mémoire au niveau du satellite LEO.
Par ailleurs, le calculateur 4 peut également estimer le nombre de véhicules présentant une caractéristique déterminée présents dans la zone de visibilité dans la mesure où ces véhicules envoient des signaux de présence comprenant cette information via leur signature et que le calculateur est capable de la détecter en utilisant le même procédé.
Ainsi, le procédé, dans la mesure où il utilise des signaux de présence de véhicules qui nécessitent peu de bande passante, permet de pouvoir estimer le nombre de véhicules dans une zone de visibilité d’un satellite même si plusieurs millions de véhicules sont présents dans cette zone sans pour autant utiliser l’ensemble des bandes de fréquences allouées au satellite, lesquelles sont plus étroites que les bandes de fréquences disponibles pour les communications terrestres. Par ailleurs, les signaux de présence étant détectés et traités par le calculateur 4 du satellite avec peu de ressources de calcul afin d’estimer le nombre de véhicules présents dans la zone de visibilité, l’énergie du satellite consacrée à cette tâche reste faible. Le procédé présenté permet donc notamment d’estimer un nombre de véhicules très important présents dans une zone de visibilité d’un satellite en utilisant à la fois peu de bande passante et peu d’énergie au niveau du satellite. Par comparaison, l’utilisation de trames de signalisation, comme effectué dans les réseaux cellulaires, pour déterminer un nombre d’utilisateurs présents dans une zone de visibilité du satellite consacrerait la majorité des ressources énergétiques et de bande passante du satellite LEO à cette tâche.
Dès lors, l’estimation du nombre de véhicules dans la zone de visibilité du satellite peut être mise à profit pour optimiser et/ou prioriser les communications émises par le satellite en fonction du nombre de véhicules comptés. Le procédé présenté ci- dessus en référence à la figure 3 et en particulier les blocs 110 et 120 peuvent donc constituer une partie d’un procédé plus large de communication entre le satellite LEO et des véhicules présents dans la zone de visibilité. A ce titre, les blocs représentés en pointillés sur la figure 3 représentent des compléments facultatifs du procédé.
Ainsi, dans des exemples, le procédé peut comprendre au préalable une émission d’une requête de transfert de données du satellite vers des véhicules présents dans sa zone de visibilité. Cette émission, représentée par le bloc 105, peut être de type broadcast, c’est-à-dire qu’elle est dirigée vers l’ensemble des véhicules de la zone de visibilité. Les véhicules étant aptes à recevoir le transfert de données associé à la requête peuvent répondre à la requête du satellite par un signal de présence comprenant une signature particulière caractéristique de leur aptitude à recevoir le transfert de données. Une signature particulière caractéristique d’une aptitude à recevoir le transfert de données peut comprendre une longueur de l’onde électromagnétique caractéristique, une fréquence de l’onde électromagnétique caractéristique, un type de modulation de l’onde électromagnétique caractéristique ou une séquence binaire caractéristique. Un sous-compteur d’aptitude du compteur de présence peut ainsi être incrémenté pour estimer le nombre de véhicules aptes à recevoir ce transfert de données à réception d’un signal de présence comprenant cette signature particulière caractéristique.
Dans des exemples, le procédé peut également comprendre une détermination d’une bande passante associée à une transmission de données entre le satellite LEO et des véhicules présents dans sa zone de visibilité sur la base de l’estimation du nombre de véhicules présents dans cette zone de visibilité. Cette détermination est représentée par le bloc 131 sur la figure 3.
La détermination de la bande passante associée à la transmission de données du satellite LEO peut correspondre à une division de la bande passante disponible par le nombre de véhicules estimés dans la zone de visibilité.
Le procédé peut par ailleurs comprendre une sélection d’un type de communication à émettre, et la transmission de données du satellite LEO vers des véhicules présents dans sa zone de visibilité selon ce type de communication, en fonction de la bande passante associée déterminée. Il s’agit du bloc 1310 sur la figure 3. En particulier, le procédé peut comprendre une transmission de données dirigée vers des véhicules associés à au moins un état de circulation prédéterminé. Par exemple, pour une transmission de données correspondant à une mise à jour des fonctions de conduite du véhicule, dans la mesure où des aspects de sécurité des passagers sont à considérer, la transmission peut être seulement dirigée vers des véhicules dans des états de circulation « à l’arrêt » ou « en charge ». A ce titre, une détermination de la bande passante associée à la transmission de données peut comprendre une division de la bande passante disponible par le nombre de véhicules, dans l’au moins un état de circulation prédéterminé, estimé dans la zone.
Par ailleurs, la détermination de la bande passante associée à une transmission de données peut permettre de s’apercevoir que la transmission de données ne peut pas s’effectuer vers tous les véhicules présents dans la zone. Le procédé peut ainsi comprendre une sélection d’un groupe de véhicules déterminés présents dans la zone de visibilité et une transmission de données à ce groupe de véhicules déterminés. Il s’agit du bloc 1311 sur la figure 3. Cela permet par exemple de sélectionner un groupe de véhicules prioritaires. En alternative ou en complément à la sélection d’un groupe de véhicules, le procédé peut également comprendre une modification de la transmission de données pour s’adapter à la bande passante disponible. Cette modification de la transmission est représentée par le bloc 1312 sur la figure 3.
Dans des exemples, le procédé peut en outre comprendre un ajout d’une marge d’erreur au nombre de véhicules estimé. En effet, cette marge d’erreur peut être utilisée pour compenser des signaux de présence non détectés par le calculateur 4, par exemple en cas de réception d’une superposition non interprétable de signaux. Cette marge d’erreur permet par exemple d’éviter une détermination de la bande passante associée à une transmission de donnée trop importante par rapport à la bande passante associée dès lors que le nombre de véhicules présents dans la zone de visibilité aurait été sous-estimé. Cet ajout (non représenté sur la figure) peut donc avantageusement être effectué préalablement au bloc 131. Dans des exemples, la marge d’erreur ajoutée peut être comprise entre 1 et 30% et de préférence entre 10 et 20% du nombre de véhicules estimés.
Dans des exemples, le procédé peut en outre comprendre une transmission d’une pluralité d’informations par le satellite LEO vers la station sol 3. Il s’agit du bloc 132 sur la figure 3. La pluralité d’informations peut être déterminée à partir des signaux de présence. La pluralité d’informations peut par exemple comprendre le nombre de véhicules estimés dans la zone de visibilité, le nombre de véhicules estimés présents dans la zone et étant associés à au moins une caractéristique prédéterminée, une bande passante associée à une transmission de données. On comprend que le bloc 131 et les suivants peuvent donc être combinés avec le bloc 132. La pluralité d’informations peut également comprendre des informations à propos des véhicules présents dans la zone comme un identifiant ou une localisation d’un véhicule. Cela permet par exemple de communiquer ces informations à un autre satellite LEO via la station sol 3 agissant comme un relais qui pourra les exploiter directement. En effet et comme dit précédemment, le satellite LEO se déplaçant, les informations relatives aux véhicules présents dans une zone de visibilité deviennent obsolètes pour ledit satellite. En revanche, elles peuvent être utilisées par un autre satellite LEO survolant ultérieurement la zone, les satellites LEO pouvant par exemple fonctionner sous forme de constellation de satellites. La station sol 3 peut donc servir de celai d’informations entre différents satellites LEO, appartenant ou non à une même constellation de satellites.
Les procédés selon l’invention permettent donc d’estimer statistiquement, de manière peu énergétique pour le calculateur du satellite LEO et peu coûteuse en termes de bande passante, un nombre très important de véhicules présents dans une zone de visibilité du satellite LEO. Cela permet notamment d’éviter de consacrer une grande partie de la bande passante disponible et de l’énergie disponible au niveau du satellite à l’enregistrement et à l’actualisation des véhicules auprès du satellite. Des exemples de réalisation du procédé utilisent notamment cette estimation pour déterminer une bande passante disponible pour une transmission de données vers des véhicules. L’invention est donc extrêmement avantageuse dans le cadre de la circulation de véhicules autonomes en demande constante d’informations sur leur environnement, ces données devant notamment être envoyées par un satellite LEO. Par ailleurs, l’utilisation astucieuse d’un signal de présence comprenant une signature particulière nécessitant peu de traitement par le calculateur 4 du satellite permet à la fois d’estimer le nombre de véhicules présents dans une zone de visibilité et d’intégrer des caractéristiques pertinentes des véhicules pour un transfert de données ultérieur. Cela permet notamment de prioriser certains transferts de données ou de proposer des transferts de données plus spécifiques aux véhicules présents dans la zone notamment vis-à-vis de leur modèle ou de leur marque avec des mises à jour de sécurité par exemple. D’autres exemples de réalisation du procédé permettent également de transférer des données acquises par un satellite LEO sur une zone de visibilité vers une station sol, par exemple pour que ces données puissent être renvoyées vers un autre satellite LEO amené à survoler cette zone de visibilité, lequel pourra les utiliser.
La présente demande porte également sur un procédé de commande d’un satellite depuis la station sol 3 pour qu’un satellite LEO mette en œuvre l’un quelconque des procédés présentés ci-dessus. En ce sens, la station sol 3 peut également comprendre un calculateur et une mémoire, la mémoire comprenant des instructions de code permettant au calculateur de la station sol 3 de mettre en œuvre le procédé de commande du satellite. Dans un mode de réalisation, le procédé de commande du satellite peut correspondre à un procédé de commande à destination directe du satellite LEO pour que le satellite LEO mette en œuvre l’un quelconque des procédés présentés ci-dessus. Dans un mode de réalisation alternatif, le procédé de commande du satellite peut correspondre à un procédé de commande à destination d’un satellite situé plus loin de la terre que le satellite LEO de sorte que ce satellite situé plus loin commande le satellite LEO pour la mise en œuvre de l’un quelconque des procédés présentés ci-dessus. Le satellite situé plus loin agit donc comme un intermédiaire entre la station sol et le satellite LEO.
Dans des exemples, un satellite situé plus loin que le satellite LEO peut correspondre à un satellite Medium Earth Orbit, MEO, ou un satellite géostationnaire. Par satellite MEO, la présente demande désigne un satellite évoluant dans l’orbite terrestre moyenne, c’est-à-dire évoluant entre 2000 kilomètres et environ 36000 kilomètres d’altitude. Par satellite géostationnaire, la présente demande désigne un satellite évoluant selon une orbite géostationnaire.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé d’estimation d’un nombre de véhicules présents dans une zone de visibilité d’un satellite Low Earth Orbit, LEO, le satellite LEO étant adapté pour recevoir des signaux de présence de véhicules, le procédé étant mis en œuvre par un calculateur embarqué dans le satellite LEO et étant caractérisé en ce qu’il comprend : une incrémentation d’un compteur de présence pour chaque réception d’un signal de présence d’un véhicule situé dans la zone de visibilité du satellite LEO, et une estimation du nombre de véhicules présents dans la zone de visibilité du satellite LEO à partir d’une fréquence d’émission des signaux de présence et d’une durée de visibilité du satellite LEO associée à la zone de visibilité, la durée de visibilité correspondant à un intervalle de temps pendant lequel le satellite reçoit des signaux de présence en provenance de sa zone de visibilité associée et à partir du compteur de présence par l’utilisation d’une méthode de moyenne glissante considérant la fréquence d’émission des véhicules et la durée de visibilité du satellite.
[Revendication 2] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’un signal de présence correspond à une onde électromagnétique émise par un véhicule comprenant une signature particulière permettant au calculateur du satellite de déterminer qu’il s’agit d’un véhicule afin d’incrémenter son compteur.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’une signature particulière de véhicule permet également au calculateur du satellite de déterminer une caractéristique dudit véhicule.
[Revendication 4] Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la signature particulière de l’onde électromagnétique comprend au moins un élément la caractérisant parmi une longueur de l’onde électromagnétique, une fréquence de l’onde électromagnétique, un type de modulation de l’onde électromagnétique ou une séquence binaire.
[Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre un ajout d’une marge d’erreur au nombre de véhicules estimé.
[Revendication 6] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que le procédé comprend également une détermination d’une bande passante associée à une transmission de données entre le satellite LEO et des véhicules présents dans sa zone de visibilité sur la base de l’estimation du nombre de véhicules présents dans cette zone de visibilité.
[Revendication 7] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend au préalable une émission d’une requête de transfert de données, du satellite vers des véhicules présents dans sa zone de visibilité, et caractérisé en ce qu’un sous-compteur d’aptitude du compteur de présence est incrémenté lorsqu’un signal de présence caractéristique d’une aptitude à recevoir le transfert de données est reçu par le satellite LEO.
[Revendication 8] Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le procédé comprend en outre une transmission d’une pluralité d’informations du satellite LEO vers une station sol, la pluralité d’informations étant déterminée à partir des signaux de présence.
[Revendication 9] Procédé de commande d’un satellite depuis une station au sol, pour qu’un satellite LEO mette en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7.
[Revendication 10] Calculateur caractérisé en ce qu’il comprend des instructions de code de programme permettant de commander l’exécution d’un procédé selon l’une quelconque des revendications de procédé ci-dessus.
[Revendication 11] Produit programme d’ordinateur comprenant des instructions pour la mise en œuvre de l’un quelconque des revendications de procédé ci-dessus lorsqu’il est mis en œuvre par un ordinateur.
[Revendication 12] Support de stockage non transitoire lisible par ordinateur sur lequel sont stockées des instructions de code pour la mise en œuvre d’un procédé selon l’une quelconque des revendications de procédé ci-dessus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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