Brevet FR2719383A1 — publié le 19951103

I2719383 Procédé de préparation d'une mission d'un aéronef sans pilote et procédé de suivi de la mission Un aéronef sans pilote ou robot aérien autonome, encore appelé drone, sert à effectuer des missions présentant un certain risque, par exemple, en temps de guerre, I'observation d'un territoire ennemi. Le drone, se présentant sous la forme d'un avion de taille réduite, est commandé depuis une station radio de télépilotage. Pour piloter le drone jusqu'à une cible, un opérateur le télécommandait à partir de la station, depuis sa position de lancement jusqu'à sa position de récupération, afin que sa trajectoire passe au voisinage de la cible. Afin d'assurer la continuité du pilotage nécessaire au fonctionnement correct du drone, celui-ci devait absolument rester en liaison radio permanente avec la station, c'est-a-dire, en pratique, en vue directe. De ce fait, toute erreur de télépilotage, faisant passer le drone derrière un relief, dans une zone d'ombre radio de la station, pouvait entraîner la perte du drone. En outre, I'opérateur devait maintenir une attention permanente afin d'éviter la perte du drone par collision avec les reliefs qu'il suivait. La présente invention vise à supprimer les risques indiqués ci-dessus de perte du drone. A cet effet, elle concerne tout d'abord un procédé de préparation d'une mission d'un aéronef télépiloté dans lequel, avant vol, - on détermine des performances de vol de l'aéronef, - on collecte des données tactiques définissant au moins une position de zone géographique correspondant à la mission et - on détermine, par comparaison, avec une carte numérisée de terrain, de la position de la zone géographique et d'une position de lancement de l'aéronef, une trajectoire prévue de l'aéronef compatible avec les performances de vol et avec l'exécution de la mission, afin de mémoriser ladite trajectoire à bord de l'aéronef, pour ensuite le piloter pendant son vol. L'invention consiste donc à préparer la mission en déterminant une trajectoire adaptée qui sera disponible à bord de l'aéronef, ce qui va à l'encontre du télépilotage. Grâce à l'invention, I'aéronef disposera, dès le départ, de données de pilotage qui, dans l'art antérieur, lui étaient ultérieurement transmises par radio. Ainsi, la perte du contact radio avec la station de télépilotage ne présentera plus un caractère critique pour l'exécution de la mission. En outre, la trajectoire prévue, et suivie, est sure, puisqu'elle tient compte des performances de vol de l'aéronef, comme le taux de virage ou le taux de montée possibles. L'aéronef pourra même encore être télépiloté en cas de liaison radio, si bien que la trajectoire prévue et mémorisée à bord pourra être adaptée en fonction des aléas de la mission. Avantageusement, on repère, pour une station destinée à télépiloter l'aéronef, sur la carte numérisée, la position de la station, on détermine, par comparaison entre la trajectoire prévue et la position de la station, les portions masquées de trajectoire prévue, sur lesquelles le télépilotage est impossible, et on modifie la trajectoire prévue, pour substituer, à certaines au moins desdites portions masquées de trajectoire, des portions en liaison radio directe avec la station de télépilotage et, en particulier, compte-tenu de la position de la station sur la carte numérisée, on détermine des positions de volumes aériens masqués pour la station, que l'on compare à la trajectoire prévue afin de déterminer lesdites portions en liaison directe avec la station, les volumes pouvant être représentés par un ensemble de cartes à deux dimensions, correspondant chacune à une altitude déterminée. On peut ainsi prévoir une trajectoire qui permettra, lors du survol de certaines zones à risques ou lors d'intérêts nouveaux, de passer en pilotage manuel depuis la station. De préférence, on définit la trajectoire prévue par des positions de points de passage et, entre un point de passage et le suivant, on définit la trajectoire prévue en fonction de la trajectoire prévue entre ledit point de passage et le précédent et en fonction des performances de vol. La trajectoire peut être définie simplement, sensiblement par des segments de droite mais en tenant compte de la trajectoire qui sera suivie réellement, c'est- à-dire sans changement de cap brutal. to L'invention concerne aussi un procédé de suivi de la mission, d'un aéronef télépiloté, préparée selon le procédé de l'invention, dans lequel on établit une liaison radio entre l'aéronef et une station de télepilotage et sur laquelle l'aéronef transmet de nouvelles données tactiques observées depuis sa trajectoire et on en détermine une nouvelle trajectoire prévue que l'on fait suivre à l'aéronef. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante du mode de réalisation préféré des procédés de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est une vue en perspective d'un terrain que doit survoler un aéronef télépiloté, - la figure 2 est un organigramme fonctionnel illustrant les procédés de l'invention et - la figure 3 est un schéma par blocs illustrant les vérifications effectuées lors de la préparation de la mission, de son suivi et de son télépilotage éventuel. Un aéronef télepiloté, ou drone, 1. a pour mission d'effectuer, ici, une reconnaissance photographique au-dessus d'une zone géographique 11 d'un terrain 10, en suivant une trajectoire prévue 3 entre une position de lancement 2 et une position de récupération 5. Une station 12 de télépilotage du drone 1, ici fixe et située au sol, est chargée d'assurer la préparation et le suivi de la mission et le télépilotage éventuel. Dans cet exemple, un relief 6 masque, pour la station 12, une portion 4 de la trajectoire prévue 3 du drone 1, c'est-a- dire 4 2719383 qu'une liaison radio reliant la station 12 au drone 1, pour recevoir les informations ou pour le télépiloter lorsqu'on le désire, ne peut être maintenue pour la portion 4 de trajectoire 3. Le procédé de préparation de la mission va maintenant être expose. Dans une station de préparation de mission, qui ici est la station 12 de suivi de mission, on détermine des performances de vol du drone 1, on collecte des données tactiques définissant au moins la position de la zone géographique 1 1 correspondant à la mission et on détermine, par comparaison, avec une carte numérisée 61 du terrain 10, de la position de la zone géographique 1 1 et de la position de lancement 2 du drone 1, la trajectoire prévue 3 du drone 1, choisie pour qu'elle soit compatible avec les performances de vol du drone 1 et avec l'exécution de la mission, afin de mémoriser la trajectoire 3 à bord du drone 1 pour son pilotage en vol ultérieur. Le procédé de préparation de mission est mis en oeuvre en exécutant les étapes 21 à 29 de la figure 2. A l'étape 21, on lit des bases de données 62 à 65 (figure 3) fournissant respectivement des données cartographiques 62, comme la position de la zone géographique 11, des données tactiques 63, comme des positions à ne pas survoler, des données descriptives 64 des performances de vol du drone 1, telles que le taux de virage ou le taux de montée possibles, et des données administratives 65, telles que des couloirs aériens à suivre. A l'étape 22, on effectue une saisie de la mission, c'est-à-dire qu'on prend connaissance du but de la mission pour, à une étape 23, effectuer une préparation de la mission, consistant, entre autres, à déterminer la trajectoire prévue 3 en utilisant la carte numérisée 61. On simule ensuite la mission, à l'étape 24, pour, à l'étape 25, vérifier sur un écran, avec l'aide de moyens de calcul appropriés, que la mission simulée correspond bien à celle qui est voulue. En cas d'imperfection, on applique, à I'étape 27, des modifications à la mission souhaitée et on repasse à l'étape 23 de préparation de mission. 2719383 Si, à l'étape 26, la mission préparée ne présente pas d'imperfections, on enregistre ensuite, à une étape 29, toutes les données représentant la mission, telles que la trajectoire 3 et, ici, des consignes d'exécution de la mission pour une charge utile, ici une caméra, ces consignes étant associées à un point de la trajectoire prévue 3, pour activer la caméra, et à un point, en aval du premier, pour la désactiver. Dans cet exemple, il est prévu que la mission soit réalisée par plusieurs drones, ayant chacun à observer une partie de la zone 11, si bien qu'on effectue, juste avant l'étape d'enregistrement 29, une vérification, à une étape 28, pour vérifier que chaque drone a une mission particulière et que ces missions sont compatibles, c'est-à-dire que, par exemple, les différentes trajectoires prévues sont cohérentes et que leurs parcours sont synchronisés. La figure 3 fournit le détail des opérations effectuées lors des étapes 23 à 25. L'étape 66 correspond à l'étape 23 de préparation de mission du drone 1 à partir des données cartographiques 62 et est associée à l'étape 67 fixant les conditions de lancement et de récupération du drone 1 ainsi, ici, que des autres drones. A l'étape 67, on a réparti, préalablement à l'étape 66, les missions entre les drones et les a synchronisées. L'étape 67 est effectuée en fonction des données tactiques 63 et des données descriptives 64 des drones. Les étapes 71 à 77, dépendant des étapes associées 66 et 67, utilisent les données de la carte numérisée 61 du terrain 10 et indiquent en détail des vérifications effectuées à l'étape 25, pour effectuer les modifications de l'étape 27. A chacune est associé un bloc synoptique illustrant graphiquement la vérification concernée. A l'étape 71, on vérifie, au moyen de la carte numérisée 61, que la trajectoire prévue 3 est effectivement compatible avec les reliefs survolés, c'est-à-dire que le drone 1 dispose toujours d'une hauteur minimale déterminée par rapport au terrain qu'il survole. 6 2719383 A l'étape 72, on repère, sur la carte numérisée 61, la position de la station de télépilotage 12, on détermine, à l'aide de cette carte, par comparaison entre la trajectoire prévue 3 et la position de la station 12, les portions masquées de trajectoire prévue 3, sur lesquelles le télépilotage est impossible et on modifie, à l'étape 27, la trajectoire prévue 3 pour substituer à certains au moins desdites portions masquées de trajectoire 3, des portions en liaison radio directe avec la station de télépilotage 12. Dans cet exemple, seule la portion 4 de la trajectoire 3 est masquée par un relief 6. Pour déterminer la portion masquée 4 de trajectoire, on détermine, compte tenu de la position de la station de télépilotage 12 sur la carte numérisée 61, des positions de volumes aériens, comme le volume 7, masqués pour la station 12, volumes que l'on compare à la trajectoire prévue 3 afin de déterminer les portions en liaison directe avec la station 12 et celles qui ne le sont pas et de modifier en conséquence la trajectoire prévue 3. Ces volumes 7 sont déterminés en déplaçant fictivement, sur la carte numérisée 61, une demi-droite, partant de la position de la station 12, pour lui faire balayer, sur un tour d'horizon complet, tous les profils de relief comme 6, c'est-à-dire l'horizon ainsi que les reliefs proches ne masquant pas la ligne d'horizon mais masquant la partie basse de reliefs plus éloignés. Ces volumes masqués 7 peuvent être représentés par un ensemble de cartes à deux dimensions, correspondant chacune à une altitude déterminée. Ainsi, sur la figure 1, ont été représentées deux courbes de niveau 6' et 6" du relief 6 d'o partent respectivement, de chaque côté du relief 6, deux paires 7' et 7" de courbes de niveau. Les courbes de niveau 7' et 7" sont obtenues en déterminant l'intersection, avec le plan horizontal considéré, de la surface déterminée par le balayage de la demi-droite partant de la station 12, 3) représentée en quatre positions de balayage, passant tangentiellement le long du relief 6, c'est-à-dire la limite du volume d'ombre radio présenté par le relief 6 par rapport à la station 12, et limitée au rayon correspondant à la portée en espace libre des moyens de transmission utilisés. Les lignes en trait mixte sont le prolongement de la demi-droite au-delà de son point de tangence avec le relief 6 et représentent aussi le volume 7, sous forme de génératrices d'un tronc de cône de sommet 12. 7 2719383 A l'étape 73, on vérifie que la trajectoire prévue, que l'on a définie, ici, par des positions de points de passage, à l'étape 24, est compatible avec les performances de vol 64 du drone 1, c'est-à-dire que, entre un point de passage et le suivant, on définit la trajectoire prévue en fonction de la trajectoire prévue entre ce point de passage et le précédent et en fonction des performances de vol 64. Ainsi la trajectoire 3 est constituée de segments sensiblement droits reliant les points de passage, ou points de virage, en tenant compte cependant du fait que le drone 1 tourne après les points de passage et a donc alors une io trajectoire provisoirement courbe qui dépend de ses performances de vol et des conditions de vol. A l'étape 73, on vérifie aussi l'autonomie en carburant du drone 1 ainsi que des consignes de vitesse et/ou d'horaire associées, aux étapes 23-25, à différents points de la trajectoire prévue 3. A l'étape 74, on vérifie la compatibilité des trajectoires prévues, des divers drones les uns par rapport aux autres. 2() L'effet de la mission de chaque drone est vérifié à l'étape 75. Par comparaison entre la trajectoire prévue et un cône d'action de la caméra embarquée, on détermine un champ d'action au sol de la caméra que l'on compare à la position de la zone géographique 11, afin d'adapter la trajectoire à l'accomplissement de la mission, et même, ici, pour coordonner géographiquement l'action des caméras des divers drones. A l'étape 76, on vérifie le respect de contraintes tactiques et des contraintes liées au contrôle aérien, comme le suivi de couloirs aériens. 3( Il est prévu, ici, une autre caméra embarquée à bord de chaque drone et fournissant, par liaison radio vers la station 12, I'image grand angle de la scène frontale. Cette image est utilisée, à une étape 77, pour modifier les conditions d'exécution de la mission lors de son accomplissement, expliqué ci-dessous, en référence à nouveau à la figure 2. A une étape 30, on affecte une mission particulière à chaque drone et on effectue son téléchargement dans chacun, à une étape 31, par l'intermédiaire d'une gestion d'interface 32 gérant la liaison radio 33 vers le drone considere. Le chargement, dans le drone 1, d'une cassette mémoire contenant un descriptif de la mission pourrait aussi être envisagé. Le contrôle du lancement du drone 1 est effectué à l'étape 34 et on passe à une étape 35 de suivi de mission, dans laquelle on reçoit, par la gestion d'interface 32, l'image 36 de la caméra frontale, lorsque la liaison radio "descendante" vers la station 12 peut être établie, donc pour les portions de trajectoire 3 autres que la portion 4. Il peut aussi, ou à la place, être prévu de transmettre, du drone 1 à la station 12, des données indiquant la position du drone 1 ainsi que la présence, dans la zone qu'il survole, de moyens de détection ou de défense aérienne. Un opérateur de la station 12 prend alors en compte ces informations pour modifier la trajectoire prévue 3, c'est-à-dire effectuer, en un court instant, les étapes 21 à 29, sauf à effectuer les manoeuvres en télépilotage manuel. Il contrôle en temps réel, à une étape 37, la validité des modifications, les corrige éventuellement en repassant à l'étape 35, et les valide à une étape 38 pour les transmettre par radio au drone 1 par la gestion d'interface 32, sous forme de données représentatives de la nouvelle trajectoire. L'étape 35 est suivie d'une chaîne d'étapes 40-43 ou d'une chaîne d'étapes 50- 52 aboutissant toutes deux à une étape 53 o l'on détermine si le dernier point de passage est le point de récupération 5, auquel cas est commandé, automatiquement ou par télécommande, l'arrêt du moteur du drone 1 et l'ouverture d'un parachute freinant la chute du drone 1. Les chaînes d'étapes 40-43 et 50-52 peuvent alterner de l'une vers l'autre lors du vol. Les étapes 40 à 43 correspondent à un vol autonome (40) du drone 1, qu'il soit masqué pour la station 12 ou même qu'il en soit visible, en fonction des données enregistrées, ou plan de vol, de l'étape 29 et téléchargées en 31. A I'étape 41, le drone 1 exécute le plan de vol enregistré et, à l'étape 42, il prend en compte un éventuel point de passage qui lui aurait été indiqué par la liaison radio 33, modifiant la trajectoire initialement prévue 31. A l'étape 43, le drone, au contraire, élimine la prise en compte d'un point de passage prévu. Les étapes 50 à 52 correspondent au parcours de tronçons visibles de la trajectoire 3, donc autres que le tronçon 4. Il s'agit alors, 50, d'un télépilotage depuis la station 12. On peut alors, à une étape 51, activer et désactiver la caméra d'observation de la zone 11 et, à une étape 52, apporter toutes modifications voulues à la mission telle que définie par le téléchargement 31. I0O REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation d'une mission d'un aéronef télépiloté (1), dans lequel, avant vol - on détermine des performances de vol (21; 64) de l'aéronef (1), - on collecte des données tactiques (63) définissant au moins une position de zone géographique (11) correspondant à la mission et - on détermine, par comparaison, avec une carte numérisée de terrain (61), de la position de la zone géographique (11) et d'une position de lancement (2) de l'aéronef (1), une trajectoire prévue (3) de l'aéronef (1) compatible avec les performances de vol (64) et avec l'exécution de la mission, afin de mémoriser ladite trajectoire (3) à bord de l'aéronef (1), pour ensuite le piloter pendant son vol. 2. Procéde selon la revendication 1, dans lequel, pour une station (12) destinée à télépiloter l'aéronef (1), on repère, sur la carte numérisée (61), la position de la station (12), on détermine, par comparaison entre la trajectoire prévue (3) et la position de la station (12), les portions masquées (4) de trajectoire prévue (3), sur lesquelles le télépilotage est impossible, et on modifie la trajectoire prévue (3), pour substituer, à certaines au moins desdites portions masquées (4) de trajectoire, des portions en liaison radio directe avec la station de télépilotage (12). 3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel, compte-tenu de la position de la station (12) sur la carte numérisée (61), on détermine des positions de volumes aériens (7) masqués pour la station (12), que l'on compare à la trajectoire prévue (13) afin de déterminer lesdites portions en liaison directe avec la station (12). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on représente lesdits volumes (7) par un ensemble de cartes à deux dimensions, correspondant chacune à une altitude déterminée. il 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on définit la trajectoire prévue (3) par des positions (23) de points de passage. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel, entre un point de passage et le suivant, on définit la trajectoire prévue (3) en fonction de la trajectoire prévue (3) entre ledit point de passage et le précédent et en fonction des performances de vol (64). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel on associe, à différents points de la trajectoire prévue (3), des consignes respectives de vitesse de l'aéronef (1) et/ou d'horaire. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel on associe, à au moins un point de la trajectoire prévue (3), des consignes d'exécution de la mission. 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel, par comparaison entre la trajectoire prévue (3) et un cône d'action d'une charge utile embarquée, on détermine un champ d'action au sol de la charge que l'on compare à la position de ladite zone géographique (11), afin d'adapter la trajectoire (3) à l'accomplissement de la mission. 10. Procédé de suivi de la mission, d'une aéronef télépiloté (1), préparée selon le procédé de l'une des revendications 1 à 9, dans lequel on établit une liaison radio entre l'aéronef (1) et une station de télépilotage (12) et sur laquelle l'aéronef (1) transmet de nouvelles données tactiques observées depuis sa trajectoire (3) et on en détermine une nouvelle trajectoire prévue (3), que l'on fait suivre à l'aéronef (1). 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel on fait suivre à l'aéronef (1) la nouvelle trajectoire prévue (3) par l'envoi à l'aéronef (1) de données représentatives de ladite trajectoire, au moyen de la liaison radio établie avec la station de téleépilotage (12). 12. Procédé selon la revendication 10, dans lequel, par la liaison radio, on télépilote l'aéronef (1).