Brevet FR2614455A1 — publié le 19881028

Z614455 La présente invention concerne la localisation de véhicules tels que des aéronefs, et est particulièrement destinée à éviter les collisions, par mise en oeuvre des signaux normaux des systèmes radioélectriques de gestion du trafic aérien "Air Traffic Control Radio Beacon System" (ATCRBS) afin que les positions de stations équipées d'émetteursrécepteurs et se trouvant dans la zone de service d'un radar secondaire de surveillance (SSR) soient déterminées. On a réalisé ou proposé de nombreux systèmes anti- collision mettant en oeuvre les signaux des systèmes ATCRBS. Certains donnent simplement une indication ou une alarme en fonction de la proximité du poste propre et d'un autre poste, certains nécessitent des transmissions actives de signaux pour la détermination de la distance, et d'autres nécessitent des transmissions de données le long de liaisons formées à partir d'un appareillage placé au sol. Tous ces systèmes présentent, à un degré plus ou moins grand, un risque de production de fausses alarmes ou de défauts de transmission d'alarmes ou de perturbations de signaux radioélectriques, et ces défaillances apparaissent souvent dans les conditions les moins tolérables d'encombrement aérien. Les gisements de la station propre et d'une autre station, nécessaires pour l'exécution de manoeuvres permettant d'éviter les risques de collision, ont été difficiles à obtenir jusqu'à présent, et les systèmes proposés à antennes directionnelles aéroportées se sont révélés trop peu fiables et coûteux pour être utilisables en pratique. Bien que des transmissions d'impulsions de Nord provenant des radars SSR puissent être utilisées pour la détermination des gisements, l'invention évite la nécessité du montage des circuits d'utilisation de ces impulsions de Nord. Plus récemment, un système correspondant aux critères anti-collision dans la plupart des conditions qui se présentent a été mis en oeuvre de manière satisfaisante comme décrit dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique 787 977 déposée le 16 octobre 1985 par Litchford et Hulland. Cependant, ce système est utile essentiellement seulement dans les zones de recouvrement d'au moins deux radars SSR. De telles zones existent habituellement lorsque le trafic aérien est suffisant pour que les systèmes anti- collision soient nécessaires d'une manière urgente. Cependant, dans des régions éloignées ou non développées, lorsque seul un radar SSR peut être en fonctionnement, un système anti-collision perfectionné reste encore nécessaire. Selon l'invention, des techniques décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 021 802 et dans les brevets auxquels celui-ci se réfère, sont utilisées avec des données mémorisées représentatives des emplacements et des indicatifs de tous les radars SSR existants ou d'un nombre convenable choisi de tels radars, afin que, au niveau d'une station propre, les positions de toutes les autres stations équipées d'émetteurs-récepteurs, comprises dans une zone intéressante desservie par au moins un radar SSR, soient déterminées facilement. La position de la station propre peut être déterminée indépendamment par un dispositif récepteur embarqué "Loran" C par exemple ou à partir des interrogations du radar SSR et des réponses fournies par un émetteur-récepteur ayant un emplacement connu. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un diagramme synoptique d'un mode de réalisation préféré de l'invention; la figure 2 est un schéma géométrique utilisé pour la description du fonctionnement de l'appareil de la figure 1; la figure 3 est un diagramme synoptique d'une variante d'émetteurrécepteur destiné à être utilisé avec l'appareil de la figure 1, dans un autre mode de fonctionnement; et la figure 4 est un schéma géométrique utilisé pour Z614455 l'explication du mode de fonctionnement de l'appareil de la figure 4. On se réfère d'abord à la figure 1; l'appareil d'une station propre, par exemple embarqué sur un aéronef, comporte un récepteur 1 destiné à recevoir les signaux classiques d'interrogation d'un système ATCRBS à 1 030 MHz et à transmettre une impulsion de sortie après réception de chaque interrogation. Un récepteur 2 à 1 090 MHz est destiné à recevoir les réponses d'émetteurs-récepteurs éventuels d'autres stations se trouvant à portée, avec transmission d'impulsions de sortie correspondant à ces réponses. Un altimètre 3 est disposé afin qu'il transmette un signal représentant l'altitude barométrique de la station propre. Un dispositif 4 de mémorisation, de préférence un registre de type permanent tel qu'une mémoire passive (ROM), contient un listage organisé de tous les radars SSR qui peuvent être utilisés avec l'installation, y compris l'indicatif et l'emplacement géométrique de chacun d'eux. L'indicatif d'un radar secondaire SSR est la combinaison originale de la période de rotation du faisceau principal et de la caractéristique de répétition des impulsions attribuées à ce radar particulier. Le terme "caractéristique" est utilisé parce que certains radars secondaires SSR ont des périodes fixes de répétition d'impulsions et d'autres ont des périodes "décalées" de répétition d'impulsions, pendant lesquelles le temps compris entre des interrogations successives varie suivant une séquence prédéterminée. Comme il n'existe que quelques milliers de radars secondaires ATCRBS dans le monde, la mémorisation des indicatifs et des emplacements de tous les radars dans le dispositif 4 le cas échéant est facile. Un dispositif 5 de détermination de la position de la station propre, qui peut être un appareil quelconque de localisation de précision tel qu'un récepteur d'un système de localisation globale par satellite ou un récepteur "Loran" C, transmet des données représentatives de l'emplacement géométrique de la station propre, destinées à être utilisées par un sélecteur de radar SSR qui contient un comparateur de données monté de manière connue afin qu'il sélectionne, en fonction de la position de la station propre et des données de positions des radars SSR conservées dans le dispositif 4, un radar secondaire SSR convenablement disposé, par exemple à 180 km de la position de la station propre. L'indicatif et l'emplacement du radar choisi sont transmis à un ordinateur 9 A, T et H. Le sélecteur 8 comporte aussi un dispositif de calcul de la distance de la station propre par rapport au radar choisi afin que cette distance soit utilisée dans l'ordinateur 9. Les impulsions dépendant des interrogations et provenant du récepteur 1, les impulsions relatives aux réponses des autres stations, provenant du récepteur 2, et les données d'altitude de la station propre provenant du dispositif 3 sont aussi transmises comme signaux d'entrée à l'ordinateur 9 qui peut être pratiquement analogue à celui qui est représenté et décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 021 802, notamment dans les trois quarts supérieurs de sa figure 3, et plus précisément des éléments désignés par les références 301 à 304 et 306 à 319. Les sélecteurs correspondant aux éléments 301 et 304 de ce brevet sont réglés par le sélecteur 8 de radar secondaire SSR afin qu'ils acceptent les interrogations du radar choisi et les réponses qui en proviennent- La porte du secteur azimutal élargi correspondant à l'élément 310 de ce brevet est destinée à être commandée de manière inverse par la distance de la station propre au radar secondaire choisi. Par exemple, à une distance de 180 km, le secteur azimutal peut avoir la largeur du faisceau du radar secondaire, par exemple 3 . A des distances plus faibles, le secteur azimutal augmente, et peut par exemple atteindre à des distances inférieures à 9 km. L'ordinateur 9 travaille de la manière décrite dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n 4 021 802 afin qu'il forme des données de sortie représentant l'identité de chaque autre station se trouvant dans la zone intéressante, ainsi que la différence d'azimut A, la différence de temps d'arrivée T et la différence d'altitude H par rapport à la station propre. Ces données apparaissent sous forme de salves séparées, successivement, lorsque le faisceau du radar SSR balaie les positions des autres stations. Les données provenant de l'ordinateur 9 sont mémorisées lorsqu'elles deviennent disponibles, dans un dispositif tampon 10 qui comporte un jeu de registres destinés chacun à conserver en association les données A, T et H (azimut, temps et altitude) relatives à une autre station identifiée, avec l'identité de cette autre station. Lorsque chaque jeu de données est complété, le circuit tampon 10 le présente à un ordinateur 11 de calcul de position. Lorsque l'ordinateur 11 a terminé un calcul en cours et est libre, il accepte le jeu de données présenté, et libère le registre tampon respectif afin qu'il y accumule un autre jeu. L'ordinateur Il peut être un petit ordinateur d'emploi universel ou un dispositif spécialisé, programmé de manière qu'il calcule les positions des autres stations par des opérations trigonométriques portant sur les données reçues. Habituellement, il termine le calcul d'un jeu de données avant qu'un jeu suivant devienne disponible. Dans le cas contraire, les données sont retenues dans le circuit tampon jusqu'à ce que l'ordinateur soit prêt à les accepter. Les données des positions de la station propre et des autres stations, qui peuvent être avec un format latitude- longitude par exemple, les autres stations étant associées à ces codes d'identité, sont transmises à un convertisseur 12 de coordonnées d'un type connu. Ce convertisseur transmet des signaux de sortie représentatifs des distances et des gisements des autres stations identifiées par rapport à la station propre. Un générateur 13 d'affichage, lui aussi de type connu, utilise les signaux de sortie afin qu'ils forment des signaux de commande d'un dispositif 15 d'affichage, tel qu'un tube à rayons cathodiques, destiné à présenter les distances, les gisements et les identités des autres stations. Le cap de la station propre, tiré d'un dispositif 14 tel qu'un compas, peut aussi être transmis au générateur afin qu'il oriente l'affichage par rapport au cap de la station propre. Les coordonnées de position de la station propre, telles que la latitude et la longitude, peuvent aussi être présentées sur l'affichage 15 afin qu'elles soient utilisées pendant la navigation par la station propre. La figure 2 est une représentation analogue à une carte des positions connues d'un radar secondaire SSR choisi et d'une station propre, avec la position intialement inconnue d'une autre station. La distance R comprise entre la station propre et le radar SSR est donnée par le dispositif 8. La différence d'azimut A entre l'autre station et la station propre est déterminée par l'ordinateur 9 de même que la différence des temps d'arrivée T. Les distances inconnues à l'origine des autres stations par rapport au radar secondaire et à la station propre sont appelées S et Y respectivement. Une fois les retards du système pris en considération, on obtient: T = (S + Y - R)/c c étant la vitesse de propagation des ondes radioélectriques. D'après cette relation et d'après les valeurs connues de A et R, S et B peuvent être calculés d'après la loi des sinus, et l'angle formé par les droites S et Y peut être déterminé. A partir de cet angle et du gisement connu de la station propre par rapport au radar SSR, le gisement d'une autre station par rapport à la station propre peut être facilement déterminé. Ce gisement peut être appelé gisement par rapport à la station propre, à l'aide du compas de la station propre. Un nombre quelconque pratiquement d'autres stations dans la zone intéressante est traité de manière analogue, sans que des transmissions radioélectriques quelconques autres que 26144S5 celles qui existent lors du fonctionnement normal du système ATCRBS, soient nécessaires. Dans certaines régions dans lequelles existe un service de radar secondaire SSR, la caractéristique anti-collision peut être souhaitable en l'absence de récepteurs "Loran" C ou d'une aide analogue à la navigation. Dans certains cas, la position de la station propre peut être obtenue à l'aide d'un émetteur-récepteur ayant un emplacement fixe, par exemple une tour ou la partie supérieure d'une montagne, dans la zone intéressante. On se réfère à la figure 3; un émetteur-récepteur classique comprenant un récepteur 31 fonctionnant à 1 030 MHz, un décodeur 32 d'interrogations, un codeur 33 de réponses et un émetteur 34 fonctionnant à 1 090 MHz, peut être modifié par addition d'un compteur 35 d'impulsions destiné à compter les impulsions de déclenchement de réponses qui sont formées par le décodeur 32 et à créer des signaux de sortie uniquement à l'apparition de certaines interrogations d'un exemple de salve de 18 interrogations par exemple, lors du passage du faisceau du radar secondaire, par exemple pendant la seconde et la seizième impulsion. Ces impulsions sont utilisées pour le déclenchement du codeur de réponses, si bien que l'émetteur-récepteur n'émet que deux fois pendant le passage d'un faisceau, et réduit ainsi au minimum les possibilités d'interférence avec le système ATCRBS. Un code d'identification par ailleurs inutilisé et les données d'emplacement de l'émetteur-récepteur sont indiqués dans le codeur, afin qu'ils soient transmis lors de réponses séquentielles. Par exemple, la première réponse pendant chaque balayage du faisceau du radar peut être l'identité affectée et la seconde réponse l'amplitude de l'une des coordonnées de position de l'émetteur-récepteur. Ces coordonnées peuvent être exprimées sous forme d'une latitude et d'une longitude ou sous forme d'une distance et d'un gisement, par rapport au radar secondaire. Les passages successifs du faisceau peuvent être utilisés pour l'émission de données supplémentaires telles que l'altitude 26144S5 de l'émetteur-récepteur par exemple. L'ordinateur 11 de la figure 1 peut être réalisé de manière qu'il exclue les données des émetteurs-récepteurs fixes, en fonction du codage d'identité, des calculs des positions des autres stations afin qu'il évite une confusion avec d'autres stations se trouvant au voisinage. On se réfère à la figure 4, l'émetteur-récepteur fixe FXT se trouve à une distance connue RX et a un gisement connu BX par rapport au radar SSR. Les ordinateurs 9 et 11 sont réalisés afin qu'ils transmettent une différence d'azimut AX par rapport à la station propre et une différence de temps d'arrivée TX par rapport à l'émetteur- récepteur FXT, avec calcul en conséquence de la distance R par rapport à la station propre et de son gisement par rapport au radar. A l'aide de ces données, la distance Y d'une autre station et son gisement B sont calculés comme décrit précédemment. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux appareils et procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Appareil placé à une station propre, dans la zone de service d'un radar secondaire SSR, destiné à déterminer la position d'une autre station équipée d'un émetteur- récepteur et se trouvant dans la zone de service, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend, à la station propre: a) un dispositif (1) destiné à recevoir les interrogations émises par le radar SSR, b) un dispositif (4) de localisation géographique du radar, c) un dispositif (2) destiné à recevoir des réponses transmises par une autre station à la suite des interrogations, d) un dispositif (9) destiné à déterminer, d'après les relations temporelles entre les interrogations et les réponses reçues, des données déterminant la position de l'autre station par rapport à la station propre, en coordonnées représentatives d'une différence d'azimut (A) et d'une différence de temps d'arrivée (T), e) un dispositif (5) de détermination de la position de la station propre, et f) un dispositif (11) de calcul, à partir des données et des positions connues du radar et de la station propre, de la position de l'autre station. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un dispositif formant une porte d'azimut élargi, et un dispositif de réglage de la largeur de la porte d'azimut en fonction de la distance calculée de la station propre par rapport au radar. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (5) de détermination de la position est un système à récepteur destiné à fonctionner avec un appareillage de localisation de précision, tel que du type "Loran" C de localisation globale par satellite. 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (5) de détermination de position comporte 26144S5 un dispositif destiné, à partir des relations temporelles des interrogations et des réponses reçues provenant d'un émetteur-récepteur ayant un emplacement connu, à déterminer des données indiquant la position de la station propre par rapport à l'émetteur-récepteur de cet emplacement connu, en coordonnées d'azimut et de temps, le dispositif étant destiné à calculer, d'après les dernières données mentionnées et les positions connues du radar et de l'émetteur-récepteur d'emplacement connu, la position de la station propre. 5. Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'émetteurrécepteur (FXT) d'emplacement connu coopère avec l'appareil et comporte: g) un récepteur-décodeur d'interrogations (32), h) un émetteur de réponses (34), i) un dispositif destiné à former des impulsions de déclenchement de réponses à la suite d'interrogations reçues, j) un dispositif (35) de comptage des interrogations reçues pendant le passage d'un faisceau du radar, et k) un dispositif (33) commandé par le dispositif de comptage et destiné à appliquer des impulsions de déclenchement à l'émetteur après apparition d'impulsions comptées choisies. 6. Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de codage des réponses provenant de l'émetteur-récepteur de position connue afin que l'identité et la position soient indiquées. 7. Procédé de détermination, au niveau d'une station propre se trouvant dans la zone de service d'un radar secondaire SSR, de la position d'une autre station équipée d'un émetteur-récepteur et se trouvant dans la zone de service, caractérisé en ce qu'il comprend: a) la réception des interrogations transmises par le radar, b) la localisation géographique du radar, c) la réception des réponses émises par l'autre station Z614455 à la suite des interrogations, d) la détermination, à partir des relations dans le temps entre les interrogations et les réponses, de données déterminant la position de l'autre station, sous forme de coordonnées de différence d'azimut (A) et de différence de temps d'arrivée (T), e) la détermination de la position de la station propre, et f) le calcul à partir des données et des positions connues du radar et de la station propre, de la position de l'autre station. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte en outre la formation d'un secteur commun élargi d'azimut pour le fonctionnement autour de la position de la station propre, et le réglage de la largeur du secteur en proportion inverse de la distance au radar. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la position de la station propre comporte la détermination de cette position par réception et traitement de transmissions de localisation de position avec précision, notamment de transmission "Loran" C ou de systèmes de localisation globle par satellite. 10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'étape de détermination de la position de la station propre comprend la détermination, à partir des relations dans le temps des interrogations reçues et des réponses provenant d'un émetteur-récepteur se trouvant à un emplacement connu, de données déterminant la position de la station propre par rapport à l'émetteur-récepteur se trouvant à l'emplacement connu, en coordonnées d'azimut et de temps d'arrivée, et le calcul, à partir de ces données et des positions connues du radar et de l'émetteur- récepteur de position connue, de la position de la station propre. 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le comptage des impulsions de déclenchement de réponses formées à la suite d'interroga- tions reçues par l'émetteur-récepteur d'emplacement connu pendant le passage d'un faisceau du radar, et le déclenchement de l'émetteurrécepteur d'emplacement connu afin qu'il ne réponde qu'après l'apparition de certaines impulsions choisies parmi les impulsions comptées. 12. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte en outre le codage des réponses provenant de l'émetteur-récepteur d'emplacement connu afin que son identité et sa position soient transmises.