Brevet FR2468883A1 — publié le 19810508

L'invention concerne un système de navigation en surface pour aéronefs, avec une mémoire fournissant des données connues à l'avance sur le terrain à survoler, ces données étant traitées dans un corrélateur avec des données réelles du terrain captées pour déterminer la position. Pour les aéronefs, on utilise depuis quelques temps des systèmes de navigation basés sur une corrélation pour accroître la précision de la détermination de position. Une détermination de position précise est très importante en parti- culier pour les aéronefs remplissant des missions militaires, car le succès de la mission considérée en dépend. Parmi. les systèmes de navigation actuellement connus, ceux qui fonctionnent avec corrélation de terrain permettent d'espérer la précision maximale, l'indépendance vis-àvis d'une station remplissant la condition Supplémentaire d'autonomie à bord. Les sytèmes de navigation connus avec corré- lation fonctionnent suivant le principe de corrélation d'altitude, c9est-à-dire quton mesure l'altitude au sol en des points déter- minés et on traite les valeurs mesurées dans un corrélateur avec une altitude de référence du parcours de vol en mémoire. A partir des écarts et/ou des coïncidences des valeurs de mesure réelles avec les altitudes de référence en mémoire, on peut ensuite effectuer une détermination de position. Bien que ce système de navigation soit, d'après sa construction, relativement insensible aux variations de la topographie du terrain dans de faibles zones, il se présente des difficultés par suite de la dépendance vis-à-vis du terrain et de la nécessité constante de tenir compte des variations de topographiecar les variations de longue durée non prises en compte conduisent à des résultats de navigation inutilisables. En conséquence, l'invention a pour but de créer un système de navigation autonome à bord capable de fournir des résultats de navigation précis même en cas de variations de la topographie du terrain. L'invention concerne à cet effet un système du type ci-dessus caractérisé en ce queon utilise un détecteur d'image pour capter les données réelles du terrain, les signaux d'image de ce détecteur, qui représentent la structure du terrain, étant, après traitement de préparation, envoyés au corrélateur agencé sous forme de corrélateur de vues et qui, pour déterminer 1. la positionreçoit de la mémoire une structure de référence géométrique connue par ses coordonnées et essentiellement plus petite. Le système de navigation en surface conforme à l'invention est un système de navigation à deux dimensions et présente par rapport au procédé de navigation-à une seule dimension par comparaison d'laltitude l'avantage d'être indépendant de l'alti- tude. Il en résulte que les variations de la topographie du terrain n'ont aucune influence sur la précision du résultat de navigation. Une structure d'altitude bien profilée n'est pas nécessaire. Il est alors judicieux que les signaux d'image du détecteur d'image commandé par une installation de navi- gation de base soient envoyés à un convertisseur d'image pour convertir l'image et combiner les données d.5image avec un opérateur ramenant le contenu d'image à des structures d'image essentielles, les données de la structure de référence mise en mémoire et compre- nant un contenu d'image déterminant étant déjà combinées avec cet opérateur. Les données de la structure de référence en mémoire peuvent être combinées avec l'opérateur avant de début de chaque opération; l'opérateur comportant un paramètre intervenant plusieurs fois à des puissances différentes, ce paramètre pouvant être réglé à une valeur fixe entre zéro et un en fonction du contenu d'image de l'image de référence pour avoir une pointe de corrélation maximale. L'invention sera mieux comprise en regard - de la description ci-après et du dessin annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. Dans ce dessin, la figure unique est un schéma par blocs du système de navigation en surface conforme à l'invention. Dans ce système, on utilise un détecteur d'image 2 commandé par une installation de navigation de base 1 pour recevoir des signaux d'image du domaine d'opération survolé. L'installation de navigation de base est une installation capable d'effectuer une détermination de position en donnant une indication grossière. A. l'heure actuelle, un aéronef est habituellement équipé d'une telle installation de navigation de base. Les signaux d'image reçus par le détecteur d'image 2 sont envoyés à un étage de correction 4 par l'intermédiaire d'un convertisseur d'image 3, cet étage de correc- tion étant également soumis à l'influence de l'installation de navigation de base 1. Après la correction d'image, les signaux 2.- d'image effectivement captés sont envoyés, par l'intermédiaire d'un étage de préparation 5, à un corrélateur de vues 6 commandé par un seuil 7 introduit et réglable. Outre les signaux d'image réels, le corrélateur de vues 6 reçoit des signaux d'image de référence provenant d'une mémoire 8 commandée par l'installation de navigation de base. Un filtre Kalman 9 commandé par le corrélateur de vues 6 est en outre een liaison fonctionnelle réci- proque avec l'installation de navigation de base 1 et permet de faire des prévisions concernant les déterminations de positions futures. Pendant une opération, le détecteur d'image 2 commandé par l'installation de navigation de base 1 produit des signaux d'image qui sont envoyés au convertisseur d'image 3. Le convertisseur d'image-3 est constitué par un convertisseur ana- logique-numérique et par une mémoire d'image pour la mise en mémoire intermédiaire pendant un court instant des données d'image converties. Le signal de sortie du convertisseur d'image 3 repré- sente donc sous forme numérique la distribution des valeurs de gris dela structure du terrain captée à l'instant considéré. Dans l'étage de correction 4, ce signal est contrôlé par différence vis-à-vis de l'image de référence et il est corrigé le cas échéant. Les différences résultant de positions de vol différentes et/ou de direction de vol différentes peuvent alors être éliminées par agrandissement et/ou rotation des données d'image représentant la structure du terrain. Après l'étage de correction, les données d'image arrivent à l'étage de préparation o elles sont combinées avec un opérateur. Cet opérateur résulte de la formule suivante: 2 22 x2 - X (1 + X2 X 2 -X (1+x2) (+X2)2 -X (1+X2) x2 X (1+X2) x2 Dans cette formule le paramètre X, qui intervient avec des puissances différentes, prend une valeur fixe comprise entre zéro et un en fonction du contenu d'image pour avoir une pointe de corrélation maximale. Avant une mission, ce Paramètre X est déterminé sur l'image de référence et on en tient compte dans l'opérateur de l'étage de préparation 5. 3,- 4.- Par cette combinaison avec l'opérateur donné, la -structure du terrain de l'image effectivement captée est ramenée à des structures d'image essentielles, de telle sorte que l'opération de corrélation qui suit dans le corrélateur de vues 6 conduit, suivant la grandeur de l'image, par l'intermédiaire d'un nombre correspondant de canaux de traitement parallèles et d'un seuil d'adaptation 7, à une corrélation en temps réel. Le seuil d'adaptation intervient pour que seules soient effectuées les opérations de corrélation-partielles pour lesquelles le signal de sortie dépasse le seuil fixé mais réglable. Pour la corrélation, le corrélateur de vues 6 reçoit les images de référence provenant de la mémoire 8 commandée par l'installation de navigation de base 1, ces images ayant été également combinées avec l'opérateur donné avant l'opération. Les images -de référence contiennent une structure déterminante à rechercher dans l'image effective; elles sont essentiellement plus petites que l'image effective. Le système de navigation conforme à l'inven- tion est apte à fonctionner par tous les temps parce qu'on peut utiliser des détecteurs différents pour le détecteur d'image 2. On peut utiliser pour cela des détecteurs à infrarouge, des détecteurs radar ou des radiomètres à ondes moyennes, le système de navigation en surface étant également compatible vis-à-vis des détecteurs d'image. 246a888j REVENDICATIONS 1.- Système de navigation en surface pour aéronefs, avec une mémoire fournissant des données connues à l'avance sur le terrain à survoler, et traitées dans un corréla- teur avec des données réelles du terrain captées pour déterminer la position, système caractérisé en ce quCon utilise un détecteur d'image (2) lié à l'installation de navigation (1) pour capter les données réelles du terrain, les signaux d'image de ce détecteur, étant, après traitement de préparation (5), envoyés à un corré- lateur de vues (6) et 'qui, pour déterminer la position, reçoit de la mémoire (8) une structure de référence géométrique connue par ses coordonnées et nettement plus réduite. 2.- Système de navigation en surface selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux d'image du détecteur d'image (2) commandé par une installation de navigation de base (1) sont envoyés à un convertisseur d'image (3) pour produire des données d'image numériques qui sont ensuite combinées dans un étage de préparation (5) avec'un opérateur ramenant le contenu d'image à des structures d'image essentielles, cet opéra- teur étant égalementcombiné avec les données de l'image de référence mise en mémoire. 3.- Système de navigation en surface selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les données de la structure de référence en mémoire sont combinées avec l'opérateur avant le début de chaque opération, l'opérateur comportant un paramètre (X) intervenant plusieurs fois à des puissances différentes, ce paramètre pouvant 9tre réglé à une valeur fixé entre zéro et un en fonction du contenu d'image de l'image de référence pour avoir une pointe de corrélation maximale. 4.- Système de navigation en surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le corrélateur de vues (6) comporte plusieurs canaux.de traitement parallèles qui, pour obtenir une corrélation en temps réel et suivant la grandeur de l'image de la structure réelle du terrain, peuvent 9tre utilisés en fonction d'un seul de commutation adaptable (7). 5.- Système de navigation en surface selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le seuil de commutation adaptable (7) rend conducteur les canaux de traitement parallèles pour des opérations de commutation 5.- 6.- 2468883 partielles dans lesquelles le signal de sortie produit dépasse une valeur de seuil réglable fixée pour chaque opération. 6.- Système de navigation en surface selon l'une quelconque des revendications -1 à 5, caractérisé en ce que les données de la structure réelle du terrain envoyées au corrélateur de vues (6) sont transmises par l'intermédiaire d'un étage de correction (4) pour compenser les différences entre l'image réelle etl'image de référence dans le cas de positions de vol différentes et/ou de directions de vol différentes.