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PROCEDE ET DRONE MUNI D'UN SYSTEME D'AIDE A
L'ATTERRISSAGE/DECOLLAGE
La présente invention concerne un procédé et un drone muni
d'un système d'aide à l'atterrissage/décollage.
Un drone peut posséder un système de navigation autonome qui
contrôle des actionneurs afin de piloter la trajectoire suivie par ce
drone. Le terme actionneur est à interpréter au sens large, ce
terme pouvant notamment désigner tout organe apte à engendrer le
déplacement ou la déformation d'un autre organe et pouvant par
exemple comprendre des vérins, des servocommandes, des
moteurs...
Ce système de navigation peut être à cet effet relié à un jeu de
capteurs. Un tel jeu de capteurs peut comprendre un système de
positionnement par satellites fournissant les coordonnées du drone et
une centrale inertielle fournissant notamment les angles de tangage,
de roulis et de lacet de l'aéronef.
Par sécurité, le jeu de capteurs peut être redondé. Néanmoins,
si par exemple des conditions météorologiques perturbent un système
de positionnement par satellites, tous les systèmes de positionnement
par satellites seront perturbés.
Par ailleurs, les document US2016/335901, W02017/165854,
CA2996709 et US2014/032034 sont aussi connus.
La présente invention a alors pour objet de proposer un drone
innovant visant à être robuste d'un point de vue sécurité et fiabilité.
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Un drone selon l'invention peut être muni d'un système de
pilotage automatique comprenant au moins un actionneur de pilotage,
le système de pilotage automatique comprenant au moins un
calculateur embarqué configuré pour générer un ordre de commande
afin de commander ledit au moins un actionneur de pilotage, le
système de pilotage automatique comprenant un jeu principal de
senseurs embarqués mesurant au moins une valeur d'une donnée
relative à la position du drone, éventuellement par rapport à une aire
d'atterrissage voire en communication avec ledit au moins un
calculateur embarqué, le jeu principal de senseurs comprenant deux
senseurs qui incluent respectivement un organe embarqué d'un
système de localisation par satellites et une centrale inertielle.
Le drone embarque un jeu complémentaire de senseurs en
communication avec ledit au moins un calculateur embarqué, le jeu
complémentaire comprenant au moins un senseur fournissant au
moins une dite valeur et par exemple une information relative à la
position du drone par rapport à une aire d'atterrissage, ledit au moins
un senseur du jeu complémentaire et les senseurs du jeu principal de
senseurs étant dissimilaires, le calculateur embarqué étant configuré
pour calculer la précision de chaque senseur du jeu principal et du
jeu complémentaire et pour générer ledit ordre de commande sur la
base par défaut de premières mesures réalisées par le jeu principal
de senseurs et au moins d'une deuxième mesure réalisée par le jeu
complémentaire de senseurs en cas de meilleures précisions de la
deuxième mesure par rapport aux premières mesures.
Le terme dissimilaire signifie que les senseurs concernés
fonctionnent selon des principes physiques différents. Deux senseurs
dissimilaires mesurent alors la valeur d'un même paramètre de
manière différente.
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Pour remplir ses fonctions, le calculateur embarqué peut
comprendre un ou plusieurs calculateurs, une ou plusieurs cartes
électroniques d'un même équipement, un ou plusieurs segments de
code... Selon un exemple, un calculateur complémentaire du
calculateur embarqué est relié à chaque senseur du jeu principal et
du jeu complémentaire de senseurs, ce calculateur complémentaire
étant relié à un calculateur de navigation du calculateur embarqué lui-
même relié à chaque actionneur. Selon un autre exemple, chaque
senseur du jeu principal et du jeu complémentaire de senseurs est
relié à un calculateur de navigation, éventuellement via des filtres
usuels. D'autres architectures sont possibles sans sortir du cadre de
l'invention.
Dans le cadre d'un vol autonome d'un drone, à savoir sans
pilote embarqué et sans pilote à distance, les phases de décollage et
d'atterrissage sont de fait les plus critiques. Le drone de l'invention
peut permettre de réaliser ces manoeuvres avec un niveau de sécurité
et de fiabilité optimisé.
A cet effet, le drone embarque au moins un jeu complémentaire
de senseurs. Par exemple, le jeu complémentaire peut comprendre au
moins deux systèmes dissimilaires mesurant la hauteur du drone
et/ou au moins deux systèmes dissimilaires mesurant la position du
drone par exemple par rapport à une aire d'atterrissage et/ou au
moins un système permettant d'évaluer l'attitude du drone. Un même
système du jeu complémentaire peut permettre de mesurer la hauteur
du drone et/ou la position du drone par rapport à une aire
d'atterrissage et/ou les angles d'attitude du drone en roulis, tangage
et lacet.
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Dès lors, chaque jeu complémentaire de senseurs peut
permettre au système de fonctionner malgré plusieurs pannes telles
que la perte du système de localisation par satellites et/ou de la
centrale inertielle mais aussi de la perte éventuelle d'un des senseurs
de ce jeu complémentaire de senseurs.
L'utilisation de senseurs fonctionnant sur des phénomènes
physiques totalement différents peut tendre à éviter des pannes
communes, par exemple suite à des problèmes météorologiques ou à
des interférences électromagnétiques.
Ainsi, le calculateur embarqué pilote le drone pour suivre une
trajectoire selon des méthodes usuelles en utilisant les informations
de positionnement fournies par le jeu principal et/ou le jeu
complémentaire de senseurs. Par exemple, en vol de croisière les
senseurs du jeu principal sont sollicités. Par contre, lors d'un
atterrissage la précision du système de positionnement par satellites
étant relativement faible pour une information de hauteur, le
calculateur embarqué utilise si possible la centrale inertielle et le jeu
complémentaire. Éventuellement, le calculateur embarqué peut
détecter, par comparaison des données mesurées, la panne d'un
senseur particulier et peut alors l'ignorer partiellement ou totalement
par la suite.
Les divers senseurs du jeu complémentaire peuvent être
redondés et/ou le jeu complémentaire peut lui-même être redondé.
Le drone peut par ailleurs comporter une ou plusieurs des
caractéristiques qui suivent.
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Par exemple, ledit au moins un senseur dudit jeu
complémentaire peut comporter plusieurs senseurs dissimilaires qui
mesurent des valeurs d'au moins un même paramètre.
Selon un aspect, ledit au moins un senseur du jeu
complémentaire peut comporter au moins deux capteurs embarqués à
ultrasons d'un système de positionnement par ultrasons ainsi qu'une
caméra et qu'un système de télédétection par laser et une
radiosonde. Un système de télédétection par laser et une radiosonde
peuvent être des sous-ensembles d'un système de détection par laser
altimétrique.
Un tel système par ultrasons est par exemple du type du
système LOLAS de la société Internest . Un système de
télédétection par laser est aussi connu sous l'acronyme LIDAR et
l'expression anglaise light detection and ranging .
De manière usuelle, une aire d'atterrissage peut être associée à
un référentiel comprenant trois axes orthogonaux entre eux. Ces trois
axes peuvent comprendre deux axes horizontaux et un axe vertical.
Un système de télédétection par laser permet de mesurer une
hauteur, à savoir une coordonnée selon l'axe vertical, et une vitesse
de descente.
Le système par ultrasons permet de mesurer un décalage par
rapport à une aire d'atterrissage, à savoir deux coordonnées selon
les axes horizontaux, la radiosonde fournissant une hauteur.
La caméra peut former des images de l'aire d'atterrissage
permettant de déterminer par des méthodes d'imagerie usuelles la
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position du drone dans le référentiel de l'aire d'atterrissage et de
déterminer si le drone est à plat par rapport à l'aire d'atterrissage.
Cette architecture est alors redondante, dissimilaire et robuste
puisque les divers senseurs fonctionnent sur des principes physiques
différents.
Tous ces senseurs peuvent être fusionnés au travers de filtres
adéquats au niveau du calculateur embarqué en fonction du type et
de la forme des signaux renvoyés par chacun des senseurs.
Cette architecture permet de rester performante en fonction des
conditions météorologiques.
L'utilisation de plusieurs familles de senseurs fonctionnant
selon des principes physiques différents permet au drone de
fonctionner sous différentes conditions environnementales.
Par exemple, de nuit ou en présence de brouillard le système de
positionnement par ultrasons et les radiosondes restent efficaces.
En présence de vent ou de bruit importants, le système de
télédétection par laser peut permettre de fournir une indication de
hauteur fiable.
Par ailleurs, en cas de panne du système de positionnement par
.. satellites dans une zone où le jeu complémentaire est actif, ce jeu
complémentaire permet d'obtenir la position du drone par rapport à
l'aire d'atterrissage, même en cas de panne d'un senseur du jeu
complémentaire.
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En cas de panne de la centrale inertielle, les images fournies
par la caméra peuvent permettre de maintenir une assiette à plat lors
de phases d'approche et de descente verticales du drone.
Selon un aspect, le calculateur embarqué peut être configuré
pour générer ledit ordre de commande sur la base par défaut des
premières mesures du jeu principal de senseurs puis dès que le
système de positionnement par satellites est moins précis que le
système de positionnement par ultrasons sur la base par défaut de
deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et
de la caméra et de la radiosonde puis de deuxièmes mesures du
système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde et du
système de télédétection par laser en cas de panne de la caméra ou
de deuxièmes mesures de la caméra et du système de télédétection
par laser et de la radiosonde en cas de panne du système de
positionnement par ultrasons ou de deuxièmes mesures du système
de positionnement par ultrasons et de la radiosonde de la caméra en
cas de panne du système de télédétection par laser.
Selon un aspect, ledit calculateur embarqué est configuré pour
comparer lesdites premières mesures et ladite au moins une
deuxième mesure provenant du jeu principal de senseurs et du jeu
complémentaire de senseurs, par exemple via un calculateur
complémentaire relié à un calculateur de navigation.
Le calculateur embarqué peut par exemple comparer la hauteur
mesurée via les images transmises par la caméra, via la radiosonde
et via le système de télédétection par laser voire via le système de
positionnement par satellites. Si une des hauteurs mesurées est
aberrante au regard des autres hauteurs le senseur concerné est
ignoré, du moins en ce qui concerne le paramètre de hauteur. Le
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même procédé peut être appliqué pour les autres paramètres
mesurés.
L'invention vise par ailleurs un procédé de pilotage autonome et
automatique d'un drone, et notamment d'un drone selon l'invention.
Selon ce procédé, le calculateur embarqué calcule la précision
de chaque senseur du jeu principal et du jeu complémentaire et
calcule l'ordre de commande transmis à un actionneur de pilotage en
utilisant par défaut des premières mesures du jeu principal de
senseurs et au moins une deuxième mesure du jeu complémentaire
de senseurs en cas de meilleures précisions de ladite au moins une
deuxième mesure par rapport aux premières mesures.
Par exemple, le calculateur embarqué mémorise une trajectoire
à suivre et utilise les données mesurées par le jeu principal et le jeu
complémentaire de senseurs pour suivre cette trajectoire à l'aide
d'une ou plusieurs lois de pilotage mémorisées.
Le calculateur embarqué peut déterminer la précision de chaque
senseur de manière statistique sur la base par exemple d'une
pluralité de mesures successives réalisées par ce senseur.
Selon un aspect, ledit au moins un senseur dudit jeu
complémentaire peut comporter au moins deux capteurs embarqués à
ultrasons d'un système de positionnement par ultrasons, ledit
système de positionnement par ultrasons comprenant des capteurs de
sol agencés sur une aire d'atterrissage.
Selon un aspect, le calculateur embarqué peut générer ledit
ordre de commande sur la base par défaut de premières mesures du
jeu principal de senseurs puis dès que le système de positionnement
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par satellites est moins précis qu'un système de positionnement par
ultrasons sur la base par défaut de deuxièmes mesures du système
de positionnement par ultrasons et de la caméra et de la radiosonde
puis de deuxièmes mesures du système de positionnement par
ultrasons et de la radiosonde et du système de télédétection par laser
en cas de panne de la caméra ou de mesures de la caméra et du
système de télédétection par laser et de la radiosonde en cas de
panne du système de positionnement par ultrasons ou de deuxièmes
mesures du système de positionnement par ultrasons et de la
radiosonde de la caméra en cas de panne du système de
télédétection par laser.
Selon un aspect, de nuit le procédé peut comporter les étapes
suivantes : émission de plusieurs faisceaux lumineux périphériques
formant des coins d'un polygone localisé sur une aire d'atterrissage,
émission d'un faisceau lumineux central localisé au centre du
polygone, détermination avec le calculateur embarqué d'une position
du drone par rapport à l'aire d'atterrissage à l'aide d'une image
desdits faisceaux lumineux périphériques et central prise par une
caméra.
Le polygone n'est pas nécessairement tracé sur l'aire
d'atterrissage.
Selon un aspect, pour atterrir sur une aire d'atterrissage mobile,
le procédé peut comporter les étapes suivantes : positionnement du
drone à la verticale de ladite aire d'atterrissage sur ordre du
calculateur embarqué, détermination par le calculateur embarqué
d'une période d'un mouvement de roulis et de tangage de ladite aire
d'atterrissage en scrutant avec une caméra deux axes orthogonaux
entre eux d'un cercle géométrique de ladite aire d'atterrissage,
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détermination d'un taux de montée et de descente de ladite aire
d'atterrissage avec ledit calculateur embarqué, descente du drone
vers l'aire d'atterrissage sur ordre du calculateur embarqué pour
atteindre l'aire d'atterrissage lorsque cette aire d'atterrissage est
.. horizontale et en phase de descente.
Selon un aspect, pour poser le drone sur une aire d'atterrissage
comprenant un marquage d'identification, le procédé peut comporter
une étape d'identification de l'aire d'atterrissage en scrutant ledit
marquage avec une caméra, ledit calculateur embarqué autorisant
l'atterrissage si le marquage correspond à un marquage mémorisé de
l'aire d'atterrissage ciblée.
L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails
dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à
titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent :
- la figure 1, une vue schématique de composants d'un drone
selon l'invention,
- les figures 2 et 3, des schémas explicitant le fonctionnement
du drone,
- la figure 4, une vue présentant une aire d'atterrissage munie
d'un marquage, et
- la figure 5, une vue explicitant une procédure d'atterrissage
de nuit.
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont
affectés d'une seule et même référence.
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Trois directions X, Y et Z orthogonales les unes par rapport aux
autres sont représentées sur les figures 2 à 5 et définissent un
référentiel attaché à l'aire d'atterrissage présentée.
La première direction X est dite longitudinale et la deuxième
direction Y est dite transversale. La première direction X et la
deuxième direction Y définissent un plan d'atterrissage XY.
Enfin, la troisième direction Z est dite en élévation.
La figure 1 illustre un drone 1 selon l'invention. Seuls les
éléments nécessaires à la compréhension de l'invention sont décrits
pour ne pas alourdir inutilement cette figure 1.
Outre des éléments usuels, le drone 1 comporte au moins un
organe de vol pilotable 2 assurant la propulsion et/ou le déplacement
de ce drone 1. Selon l'exemple illustré, le drone 1 comporte des
organes de vol pilotables 2 prenant la forme de rotors mis en rotation
par des moteurs électriques 3. Outre des rotors, des organes de vol
pilotables 2 peuvent comprendre des réacteurs, des hélices, des
volets, des ailerons...
Pour piloter des organes de vol pilotables 2, le drone 1
comporte un système de pilotage automatique 10, par exemple
autonome en vol. Ce système de pilotage automatique 10 comporte
un ou plusieurs actionneurs de pilotage 11 configurées pour piloter un
ou plusieurs organes de vol pilotables 2. Par exemple, un tel
actionneur de pilotage peut prendre la forme d'un moteur électrique 3
entraînant en rotation un rotor, ce moteur pouvant présenter un arbre
de sortie ayant une vitesse de rotation ajustable. Selon un autre
exemple, un actionneur de pilotage peut prendre la forme d'un vérin
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déplaçant en rotation un aileron ou un volet ou encore une pale
autour de son axe de pas collectif...
Pour piloter le drone afin de lui faire suivre une trajectoire, le
drone peut comprendre un calculateur embarqué 15 qui est
notamment configuré pour transmettre des ordres de commande aux
divers actionneurs de pilotage 11. De tels ordres de commande
peuvent à titre illustratif prendre la forme de signaux électriques,
numériques ou encore optiques transmis aux actionneurs de pilotage
11 par des liaisons filaires ou non filaires. Le calculateur embarqué
peut notamment contrôler les actionneurs de pilotage pour suivre une
trajectoire mémorisée dans une mémoire du calculateur embarqué
avant le décollage, voire une trajectoire transmise par une station
sol après le décollage puis mémorisée.
A cet effet, le calculateur embarqué peut être relié à divers
senseurs pour estimer la position du drone au regard de la trajectoire
à suivre afin de suivre cette trajectoire. De plus, le calculateur
embarqué peut appliquer au moins une loi de pilotage pour suivre la
trajectoire souhaitée en fonction de la position du drone.
Par exemple, une telle loi de pilotage est mémorisée dans une
mémoire du calculateur embarqué ou peut être appliquée au travers
d'un circuit logique.
Selon un autre aspect, le calculateur embarqué peut
comprendre par exemple au moins un processeur et au moins une
mémoire et/ou au moins un circuit intégré et/ou au moins un système
programmable et/ou au moins un circuit logique, ces exemples ne
limitant pas la portée donnée à
l'expression calculateur
embarqué .
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Le calculateur embarqué peut selon un aspect comprendre un
unique calculateur ou une pluralité de calculateurs. Par exemple, le
calculateur embarqué peut comprendre un calculateur de
navigation 16 ayant un processeur de navigation pour suivre une
trajectoire en fonction de la position du drone et/ou un calculateur
complémentaire 17 fusionnant des données relatives à une position
du drone dans l'espace et/ou un calculateur d'imagerie 18 élaborant
des données de position voire de déplacement à partir d'images
captées par une caméra et/ou un calculateur compagnon 19
fusionnant des données de position de diverses natures. Le
calculateur complémentaire et le calculateur compagnon représentent
plusieurs étages de fusion de données en fonction par exemple de la
nature des signaux reçus et du caractère brut ou filtré de ces
signaux.
La figure 1 illustre une architecture, mais d'autres architectures
sont envisageables sans sortir du cadre de l'invention.
Éventuellement, le calculateur embarqué 15 peut comprendre
uniquement un calculateur de navigation pour exécuter le procédé
selon l'invention.
Pour évaluer sa position, par exemple par rapport à une aire
d'atterrissage et dès lors à la trajectoire suivie, le drone 1 peut
embarquer un jeu principal 20 de senseurs dénommé plus simplement
jeu principal . Ce jeu principal comprend au moins deux senseurs,
à savoir respectivement un organe embarqué 22 d'un système de
localisation par satellites 23 et une centrale inertielle 21. L'organe
embarqué 22 transmet des signaux portant une information de
position du drone, au travers éventuellement de trois coordonnées
dans un référentiel terrestre. La centrale inertielle 21 transmet des
signaux portant des informations relatives d'une part à l'angle de
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lacet ainsi qu'à l'ange de roulis et à l'angle de tangage du drone de
position du drone et, d'autre part à une vitesse angulaire en lacet
ainsi qu'à une vitesse angulaire en roulis et à une vitesse angulaire
en tangage du drone. Par exemple, l'organe embarqué 22 d'un
système de localisation par satellites 23 et une centrale inertielle 21
sont reliés à un calculateur complémentaire 17 du calculateur
embarqué ou au calculateur de navigation 16.
De plus, le drone 1 embarque un jeu complémentaire 30 de
senseurs dénommé plus simplement jeu complémentaire . Ce jeu
complémentaire 30 comprenant au moins un senseur fournissant au
moins une valeur d'une information de position faisant aussi l'objet
d'une mesure directe ou indirecte du jeu principal. Les senseurs du
jeu complémentaire 30 et du jeu principal 20 de senseurs sont
dissimilaires.
De plus, des senseurs du jeu complémentaire peuvent aussi
mesurer des valeurs d'un même paramètre de manière différente.
Ainsi, plusieurs senseurs du jeu complémentaire peuvent
permettre d'établir la position du drone au travers d'au moins une
coordonnée. En particulier, les trois coordonnées du drone dans un
référentiel peuvent chacune être établie par le biais de mesures
réalisées par un senseur du jeu principal, à savoir par le système de
positionnement par satellites, et au moins d'un voire deux senseurs
du jeu complémentaire.
Les angles d'attitude du drone peuvent aussi être évalués par
un senseur du jeu principal, à savoir la centrale inertielle, et au moins
un senseur du jeu complémentaire.
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Ainsi, le jeu complémentaire 30 peut comporter au moins deux
capteurs embarqués à ultrasons 34 d'un système de positionnement
par ultrasons 35 et/ou une caméra 31 et/ou un système de
télédétection par laser 32 et/ou une radiosonde 33 et/ou un système
de télédétection par laser altimétrique formant un système de
télédétection par laser et une radiosonde.
La caméra 31 peut être reliée à un calculateur d'imagerie 18
capable d'analyser des images par des méthodes usuelles afin de
déterminer la position du drone. La calculateur d'imagerie 18 peut
être relié à un calculateur complémentaire 17, ou encore peut être
une partie d'un calculateur complémentaire 17 voire du calculateur de
navigation 16.
La littérature explicite des procédés permettant de localiser un
aéronef par rapport à une aire d'atterrissage avec une caméra 31. Un
tel procédé peut consister à analyser une forme de l'aire
d'atterrissage sur une image.
Selon l'exemple de la figure 2, l'aire d'atterrissage 50 d'un
drone peut comprendre un ou plusieurs anneaux qui prennent chacun
la forme d'ellipses lorsque le drone n'est pas situé à la verticale de
l'aire d'atterrissage. Par exemple, plusieurs anneaux concentriques
ayant des couleurs différentes sont utilisés. Selon une méthode, le
calculateur d'imagerie détermine à partir d'une image le rapport entre
la moitié a d'un grand axe 61 d'une ellipse d'un anneau et la moitié b
d'un petit axe 62 de cette ellipse. Si le rapport est égal à 1, le drone
est à la verticale de l'aire d'atterrissage. Ce rapport permet d'évaluer
le décalage du drone par rapport au centre de l'aire d'atterrissage.
Une méthode dite de scaling permet d'évaluer la hauteur du
drone. Une telle méthode de scaling peut consister à déterminer le
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nombre de pixels d'une image pour évaluer la hauteur voire la vitesse
de descente de l'aéronef.
Toute méthode d'imagerie permettant de positionner un aéronef
par rapport à une cible avec une image peut être envisagée.
Dès lors, la caméra permet de positionner le drone dans un
référentiel. De plus, l'analyse d'image peut permettre de déterminer
que le drone n'est pas à plat, voire peut permettre d'évaluer les
angles de gite et de tangage d'une aire d'atterrissage mobile, par
exemple sur un navire.
Le système de positionnement par ultrasons 35 comporte au
moins un capteur embarqué à ultrasons 34 voire au moins deux
capteurs embarqués à ultrasons 34 d'un système de positionnement
par ultrasons 35. De plus, ce système de positionnement par
ultrasons 35 comporte une pluralité de capteurs de sol 36 agencés
sur une aire d'atterrissage 50, par exemple au pourtour de cette aire
d'atterrissage.
Chaque capteur de sol peut émettre des ultrasons vers le haut,
à savoir vers l'espace. Lorsque le drone entre dans le champ
d'émission des ultrasons, les capteurs embarqués reçoivent les
ultrasons. Un calculateur compagnon 19 peut en déduire la position
du drone par rapport à l'aire d'atterrissage, au moins dans le plan
d'atterrissage XY. Éventuellement, une radiosonde 33 est reliée au
calculateur compagnon 19 pour fournir une information relative à la
hauteur du drone.
Le calculateur compagnon 19 peut être relié à un calculateur
complémentaire 17, ou encore peut être une partie d'un calculateur
complémentaire 17 voire du calculateur de navigation 16.
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Par ailleurs, le système de télédétection par laser 32 permet de
mesurer une hauteur du drone. Ce système de télédétection par
laser 32 peut transmettre un signal porteur de ladite hauteur au
calculateur complémentaire 17 voire au calculateur de navigation 16.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 est configuré, par exemple
par le biais de ligne de codes d'un programme, pour générer des
ordres de commande en utilisant au moins une loi de pilotage et par
défaut des premières mesures réalisées par le jeu principal 20 et au
moins des deuxièmes mesures réalisées par le jeu complémentaire 30
de senseurs en cas de meilleures précisions des deuxièmes mesures
par rapport aux premières mesures. La précision de chaque mesure
peut par exemple être calculée par le calculateur embarqué 15 en
déterminant une moyenne entre un nombre donné de mesures et
l'écart entre d'une part cette moyenne et, d'autre part, les mesures
.. maximale et minimale relevées.
La figure 3 illustre une trajectoire 70 à suivre par un drone.
Cette trajectoire 70 comporte plusieurs points de passage 71, 72, 73,
74, 75 reliés par des segments pour aller d'une aire de décollage 71
jusqu'à une aire d'atterrissage 50. L'aire de décollage 71 et l'aire
d'atterrissage 50 peuvent former une seule et même aire, le drone
décollant de cette aire et atterrissant sur cette même aire.
Au décollage, le drone décolle verticalement et suit un premier
tronçon vertical 76 de la trajectoire entre le premier point de
passage 71 et le second point de passage 72. Durant ce parcours, le
système de positionnement par ultrasons 35 et la radiosonde 33
peuvent être particulièrement précis. Dès lors, leurs mesures sont
exploitées par le calculateur embarqué pour suivre la trajectoire
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mémorisée. De plus, les données de la centrale inertielle 21 sont
utilisées pour maitriser l'assiette du drone.
A partir du deuxième point de passage 72, le drone peut suivre
un deuxième tronçon horizontal 77 de la trajectoire 70. Le drone sort
de la zone de captation des capteurs à ultrasons de l'aire de
décollage. Les mesures du système de positionnement par satellites
sont exploitées par le calculateur embarqué pour suivre le deuxième
tronçon.
A l'approche du troisième point de passage 73, le drone peut
entrer dans la zone de captation 90 des capteurs à ultrasons de l'aire
d'atterrissage 50.
Selon une option et en référence à la figure 4, l'aire
d'atterrissage peut comprendre un marquage 65 d'identification qui lui
est propre, par exemple un marquage connu sous l'expression
ARuco .
Le calculateur embarqué peut mémoriser le marquage théorique
de l'aire d'atterrissage sur laquelle ce drone doit se poser. Dès lors,
le calculateur embarqué analyse via le calculateur d'imagerie 16 une
image du marquage d'une aire d'atterrissage cible et le compare au
marquage théorique mémorisé. En cas de différence, l'atterrissage
est annulé. Éventuellement, le drone peut communiquer avec une
station sol pour obtenir de nouvelles instructions.
Le marquage 65 d'une aire d'atterrissage peut être obtenu à
l'aide de plaques électroluminescentes susceptibles d'être allumées
ou éteintes pour former le code requis.
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19
Par ailleurs et en référence à la figure 3, si l'approche est
confirmée le drone suit alors un troisième tronçon 78 incliné de la
trajectoire 70 pour atteindre le quatrième point de passage 74 situé à
la verticale de l'aire d'atterrissage, puis un quatrième tronçon 79
vertical pour atteindre le dernier point de passage 75 situé au centre
de l'aire d'atterrissage.
Durant le parcours du troisième tronçon 78 et du quatrième
tronçon 79, le jeu complémentaire du système d'aide au décollage et
à l'atterrissage peut prendre le relais au moins du système de
positionnement par satellites pour réaliser une approche précise.
Dans le cas nominal, le calculateur embarqué peut piloter le
drone pour suivre le troisième tronçon 78 et le quatrième tronçon 79
en fonction des mesures effectuées par la centrale inertielle, le
système de positionnement par ultrasons 35 voire la radiosonde 33.
En outre, les images prises par la caméra peuvent permettre de
déterminer le centre de la zone de posé mais aussi la hauteur du
drone ainsi que la vitesse de descente. Par ailleurs durant le suivi du
troisième tronçon 78 en phase d'approche, ce même dispositif
permet, au travers du rapport demi grand axe/demi petit axe évoqué
précédemment, de piloter l'inclinaison 95 de l'approche.
En cas de panne d'un des organes du jeu complémentaire,
l'approche peut se poursuivre dans de bonnes conditions.
Ainsi, le calculateur embarqué 15 est configuré pour générer les
ordres de commande en exploitant les mesures du système de
positionnement par ultrasons 35 et de la radiosonde 33 et du système
de télédétection par laser 32 en cas de panne de la caméra 31, voire
de la centrale inertielle 21 pour assurer l'assiette.
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En cas de panne du système de positionnement par
ultrasons 35, le calculateur embarqué 15 est configuré pour générer
les ordres de commande sur la base de mesures de la caméra 31 et
du système de télédétection par laser 32 et de la radiosonde 33.
En cas de panne du système de télédétection par laser 32, le
calculateur embarqué 15 est configuré pour générer les ordres de
commande sur la base de mesures du système de positionnement par
ultrasons 35 et de la radiosonde 33 et de la caméra 31.
Par ailleurs, durant tout le vol, les diverses mesures peuvent
être fusionnées pour obtenir pour chaque paramètre une mesure
précise. Éventuellement, les diverses mesures peuvent être
comparées afin d'exclure si nécessaire une mesure erronée. Par
exemple, le calculateur complémentaire 17 compare les diverses
mesures et informe les autres senseurs de la défaillance éventuelle
d'un de leurs partenaires, voire change le poids des senseurs encore
en fonctionnement pour obtenir la meilleure fusion de données.
En outre et en cas de panne du système de positionnement par
satellites, tous les senseurs du jeu complémentaire et la centrale
inertielle peuvent être utilisés pour piloter le drone.
En cas de panne de la centrale inertielle, tous les senseurs du
jeu complémentaire peuvent être utilisés pour piloter le drone, la
caméra étant notamment utilisée pour permettre au calculateur
embarqué de piloter le drone afin de garder une assiette à plat grâce
au repérage des formes environnantes (horizontalité et verticalité).
Par ailleurs, pour atterrir sur une aire d'atterrissage mobile, le
calculateur embarqué peut maintenir le drone en vol stationnaire au
niveau du quatrième point de passage 74.
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A l'aide des images saisies par la caméra 32, le calculateur
embarqué et par exemple le calculateur d'imagerie 18 peut calculer la
période d'un mouvement de roulis et de tangage de l'aire
d'atterrissage 50. En particulier, cette période peut être calculée à
l'aide du rapport demi grand axe/demi petit axe évoqué
précédemment. Le temps séparant l'obtention de deux images
présentant un cercle parfait selon les deux axes principaux du navire
est égal à la valeur de la période en roulis et en tangage.
De plus, le calculateur embarqué détermine un taux de montée
et de descente de l'aire d'atterrissage 50, éventuellement au travers
d'une fluctuation de la hauteur du drone par rapport à l'aire
d'atterrissage, par exemple via les mesures du système de
télédétection par laser 32.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 calcule le moment adéquat
pour entamer la descente finale afin d'atteindre l'aire
d'atterrissage 50 lorsque cette aire d'atterrissage 50 est horizontale
et en phase de descente. Cette caractéristique tend à éviter un choc
brutal à l'atterrissage. Le calculateur embarqué 15 génère alors les
ordres de commande requis pour effectuer la descente vers l'aire
d'atterrissage 50 au dit moment requis.
En référence à la figure 5, l'atterrissage peut éventuellement
être réalisé de nuit.
Dès lors, des projecteurs ou équivalents émettent plusieurs
faisceaux lumineux 51 périphériques au niveau de coins 53 d'un
polygone 52 localisé sur l'aire d'atterrissage 50.
De plus, un projecteur ou équivalent émet un faisceau lumineux
central 54 localisé au centre 55 de ce polygone 52.
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Chaque faisceau lumineux peut être émis dans le domaine des
fréquences infrarouge et dans le domaine des fréquences visibles par
l'homme.
Les projecteurs peuvent comprendre des diodes
électroluminescentes.
La calculateur embarqué 15 et par exemple le calculateur
d'imagerie 18 peut analyser les images saisies par la caméra 31 pour
calculer le centre du polygone à l'aide de l'emplacement des
faisceaux lumineux périphériques et peut vérifier que le faisceau
central est positionné au niveau de ce centre
La position mesurée peut être comparée par le calculateur
embarqué à la position obtenue avec le système de positionnement
par ultrasons.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 peut estimer la position du
drone 1 par rapport à l'aire d'atterrissage 50 à l'aide d'une image
desdits faisceaux lumineux périphériques 51 et central 54 prise par la
caméra 31. Le calculateur embarqué 15 finit alors l'approche de
manière usuelle.
Naturellement, la présente invention est sujette à de
nombreuses variations quant à sa mise en uvre. Bien que plusieurs
modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est
pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes
possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit
par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente
invention.
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