Brevet FR2720168A1 — publié le 19951124

EVALUATION D'UN TERRAIN SUR LA BASE D'UN INSTRUMENT A MESURER LES GRADIENTS ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION Cette invention se rapporte à une évaluation de terrain utile dans la réalisation d'une carte d'altitude de la surface terrestre par rapport à la position le long de la surface terrestre et, plus particulièrement, à la formation d'une évaluation de terrain sur la base d'une succession de mesures du gradient de gravité au moyen d'un instrument à mesurer les gradients, les mesures étant menées conjointement à une navigation inertielle qui localise l'instrument à mesurer les gradients. Différentes techniques pour établir une carte de la surface terrestre sont disponibles à l'heure actuelle, telles que l'utilisation d'un radar à balayage latéral, d'un radar d'altimétrie, et de photographie dans le spectre de la lumière visible ou de l'infrarouge, à titre20 d'exemple. Les techniques de ce type sont dépendantes de la réception de l'énergie de rayonnement en provenance du terrain en train d'être cartographié. Dans le cas de la cartographie par radar, le processus comprend la transmission d'un faisceau radar pour balayer le terrain25 en train d'être cartographié. Un problème se pose en ce que les techniques précédentes sont désavantageuses en ce que seules certaines particularités peuvent être cartographiées, lorsque distinguées des anomalies telles que des champs30 de pétrole ou dépôts de fer situés sous la surface terrestre. Aussi, les techniques précédentes peuvent exiger la transmission d'un rayonnement, un inconvénient si un fonctionnement couvert est préféré, aussi bien que la réception d'un rayonnement, un inconvénient en35 présence de conditions atmosphériques peu propices. RESUME DE L'INVENTION Le problème précédemment mentionné est surmonté et d'autres avantages apparaissent, selon l'invention, au moyen d'un système d'évaluation de terrain et d'une5 procédure dans lesquels la connaissance antérieure d'une conformation de terrain, qui peut n'être qu'une hypothèse d'une conformation de terrain uniforme lisse ou une évaluation grossière réalisée par une carte topographique, est prise en tant que point de départ de la procédure d'évaluation. Le champ gravitationnel terrestre est détecté par un instrument à mesurer les gradients qui mesure le gradient gravitationnel lorsque l'instrument à mesurer les gradients est transporté par une plate-forme mobile au- dessus de la surface terrestre,15 telle que par un avion, ou par un sous- marin dans le cas de mesure du terrain du fond de l'océan. Pendant le transport de l'instrument à mesurer les gradients, des informations précises quant à la localisation de l'instrument à mesurer les gradients sont données au20 moyen d'un système de navigation inertielle (INS) et par l'utilisation d'un système GPS utilisant des données d'un réseau de satellites Navstar (GPS). L'utilisation de l'instrument à mesurer les gradients procure des données concernant non seulement la topologie de la surface25 terrestre, mais également des données concernant la géologie du terrain incluant le pétrole et les dépôts de fer souterrains. Selon la pratique de l'invention, une partie de la surface du terrain est représentée par la somme d'une série finie de surfaces élémentaires auxquelles on se référera en tant qu'enveloppes, d'une manière quelque peu analogue à l'utilisation d'une série de Fourier tronquée pour représenter une forme d'onde souhaitée ou forme d'un objet physique. Les enveloppes sont développées en tant35 que termes de covariance croisée dans un modèle 3 mathématique statistique de terrain et de géologie résiduelle. Un point sur la surface d'une enveloppe est décrit par trois paramètres, à savoir la hauteur du point au-dessus d'une surface de référence, la pente de 5 l'enveloppe au niveau du point tel que mesurée dans un plan vertical Nord-sud et désignée dans la suite du document en tant que pente Nord, et la pente de l'enveloppe au niveau du point tel que mesurée dans un plan vertical Est-Ouest désignée dans la suite du10 document en tant que pente Est. Dans le cas d'une surface plate, les pentes Nord et Est sont égales à zéro. La surface de référence est prise comme une zone localement plate qui est une approximation d'une surface sphérique lisse centrée autour du centre de la terre. Les15 enveloppes varient dans leur étendue horizontale pour donner différentes fréquences spatiales. Par analogie à la série de Fourier précédemment mentionnée, une enveloppe formant pic relativement pointu est analogue à une impulsion d'un terme de Fourier de fréquence spatiale20 relativement élevée, tandis qu'une enveloppe formant pic relativement large est analogue à une impulsion d'un terme de Fourier de fréquence spatiale relativement basse. Pour la commodité de la nomenclature, les termes fréquence spatiale élevée et fréquence spatiale basse25 peuvent être utilisés pour caractériser différentes enveloppes particulières des enveloppes. Une sommation des enveloppes de fréquence spatiale différente, telle qu'une série d'environ une demi-douzaine d'enveloppes, procure une surface lisse qui représente le terrain au30 niveau de chacun des nombreux points sur la surface terrestre. L'utilisation de la série tronquée précédente d'enveloppes, pour représenter le terrain réduit la complexité et le nombre de calculs informatiques utilisés35 dans la mise en pratique de l'invention. Une réduction supplémentaire de la complexité et du nombre de calculs est atteinte en représentant chaque enveloppe par un nombre limite de points de grille, tels qu'une matrice rectangulaire ou carrée de neuf points agencés en une matrice ou grille de trois colonnes sur trois rangées. Chaque enveloppe possède une surface s'étendant dans un espace en trois dimensions. Certaines des enveloppes ont la forme d'une colline avec un sommet arrondi, et réalisant une transition douce en coteaux. Ou une10 enveloppe peut avoir la forme d'une dépression (une colline mathématiquement négative) avec un fond arrondi, et réalisant une transition douce en coteaux. D'autres enveloppes particulières des enveloppes comprennent une dépression positionnée sur un côté particulier de la15 colline. Contrairement aux termes d'une série de Fourier, on n'exige pas que l'une quelconque des présentes enveloppes ait une symétrie; par exemple, une colline ou une dépression peut avoir des pentes raides au niveau d'un point de bord particulier de la grille et des pentes20 douces au niveau d'un point diamétralement opposé de la grille. L'utilisation d'une large variété de formes d'enveloppe permet à l'invention de représenter, de manière précise, une surface de terrain avec relativement peu d'enveloppes, par exemple, cinq à huit enveloppes,25 six enveloppes étant utilisées dans un mode de réalisation préféré de l'invention Comme variante, une grille peut être construite comme une matrice plus/grande de quatre colonnes par quatre rangées, ou cinq colonnes par cinq rangées et peut30 être utilisée pour augmenter la précision de l'évaluation de terrain. Cependant, dans le mode de réalisation préféré de l'invention, l'utilisation d'une grille plus petite de neuf points a prouvé être plus avantageuse en termes de pouvoir effectuer un calcul en temps réel de la35 surface terrestre pendant le transport de l'instrument à mesurer les gradients dans un avion. Avant de commencer les mesures de l'instrument à mesurer les gradients, le système d'enveloppes et leurs points de grille sont établis tout au long de la zone de la surface terrestre à cartographier. Dans la situation pratique, des données topographiques antérieures sont disponibles à partir d'une carte topographique et, par conséquent, le jeu d'enveloppes montre une prédominance des enveloppes de fréquence élevée dans des régions de terrains inégaux ou10 montagneux tandis qu'une prédominance d'enveloppes de fréquence basse est montrée dans des régions qui sont caractérisées par des plaines globalement plates ou ondulées. Pour une plus grande commodité dans le traitement des données, dans la mise en pratique de15 l'invention, la sommation des enveloppes est utilisée pour représenter la différence d'altitude donnée par une carte de terrain antérieure et une meilleure évaluation calculée de l'altitude. L'amplitude de cette altitude différentielle, ou erreur d'altitude, sert en tant que20 base pour corriger la carte de terrain antérieure. En vertu de la forme de chaque enveloppe, à savoir, dans la forme d'une colline ayant une crête, ou une colline et au voisinage d'une dépression, dans la partie centrale de l'enveloppe, la principale contribution à la25 surface produite par la sommation des enveloppes provient de la partie centrale de chaque enveloppe. Des enveloppes distantes produisent une contribution relativement faible à la surface au niveau du point de mesure. Cela est conforme à la sensibilité diminuée de l'instrument à mesurer les gradients aux particularités géographiques à des grandes distances depuis le point de mesure. De préférence, l'instrument à mesurer les gradients est un instrument à mesurer les gradients à trois axes ayant des accéléromètres tournant autour de trois axes orthogonaux35 pour donner un jeu complet de termes pour le tenseur de 6 gradient. Pendant le voyage de l'instrument à mesurer les gradients au-dessus de la surface terrestre, l'instrument à mesurer les gradients passe par les emplacements des points de grille décrivant une succession d'enveloppes de fréquence la plus élevée, aussi bien que les points de grille décrivant les successions d'enveloppes de fréquence inférieure et la plus basse. La matrice de points de grille décrivant chaque enveloppe est située au niveau d'une zone centrale de l'enveloppe correspondante.10 Ainsi, pendant le voyage de l'instrument à mesurer les gradients au- dessus de la surface terrestre, l'instrument à mesurer les gradients rencontre des régions de crête centrale des enveloppes de fréquence la plus élevée à une vitesse relativement élevée tout en rencontrant des15 régions de crête centrale de l'enveloppe de fréquence la plus basse. Au niveau de chaque localisation de l'instrument à mesurer les gradients, la série d'enveloppes les plus proches de l'instrument à mesurer les gradients, en termes de leurs régions de crête20 centrale, est utilisée pour évaluer le terrain. Les points de grille pour les enveloppes respectives de fréquence la plus élevée sont situés avec un espacement uniforme, tel que 100 mètres à titre d'exemple, le long de la surface terrestre. Par25 conséquent, lorsque l'instrument à mesurer les gradients voyage de l'emplacement d'un point de grille particulier à l'emplacement du point de grille suivant, l'instrument à mesurer les gradients relève l'enveloppe de fréquence la plus élevée adjacente et délaisse l'enveloppe de fréquence la plus élevée précédente à utiliser dans le calcul de l'évaluation de la surface de terrain. L'enveloppe de fréquence inférieure suivante a un espacement de grille plus grand, tel qu'un espacement de grille de 200 mètres qui est double de l'exemple35 précédent d'espacement. Ainsi, l'instrument à mesurer les 7 gradients rencontre des enveloppes successives particulières des enveloppes de fréquence inférieure suivantes à la moitié de la vitesse de rencontre des enveloppes de fréquence la plus élevée. Le rapport des5 longueurs d'onde spatiales des enveloppes peut être un facteur tel que 2, 3, ou 4, à titre d'exemple, le rapport de 2 étant utilisé dans le mode de réalisation préféré de l'invention. Une particularité de l'invention est l'utilisation de la surface de terrain évaluée pour calculer les valeurs du tenseur de gradient gravitationnel à des emplacements successifs, ou de points d'observation, lorsque le véhicule portant l'instrument à mesurer les gradients voyage le long d'un trajet au-dessus de la15 surface terrestre. Par conséquent, il y a deux valeurs de gradient gravitationnel, à savoir, une valeur qui est obtenue par un calcul basé sur la meilleure évaluation de la surface terrestre et une seconde valeur qui est obtenue par une mesure par l'instrument à mesurer les20 gradients. Si l'évaluation du terrain est correcte, alors les deux gradients gravitationnels sont égaux, et une soustraction des deux gradients, l'un de l'autre, indique une erreur nulle dans l'évaluation du terrain. Une erreur non nulle indique qu'un ajustement est nécessaire dans25 les amplitudes des enveloppes, dont la somme donne l'évaluation de la surface terrestre. Le calcul du gradient à partir de la surface de terrain évaluée est rendu possible par l'utilisation d'une étape supplémentaire de l'invention dans laquelle30 un ensemble de prismes en forme de parallélépipède est construit sur la surface de référence au voisinage du point de mesure. Les sommets plats des prismes interceptent la surface de terrain évaluée pour donner une approximation en escalier de la surface du terrain.35 Les bases des prismes ont une taille variable de sorte 8 que les prismes ayant les bases les plus petites soient situés le plus près du point d'observation. Les sommets des prismes sont utilisés pour établir des équations qui sont résolues pour obtenir les gradients gravitationnels. 5 Le processus précédent de comparaison des gradients calculés aux gradients mesurés et l'ajustement de la surface de terrain évaluée pour minimiser l'erreur de gradient est répété pour les points successifs particuliers des points de mesure pour donner une10 évaluation plus précise de la surface du terrain, aussi bien que pour indiquer la présence d'une anomalie qui est interprétée comme étant une formation géologique. On notera que, dans l'éventualité ou la surface terrestre est connue de manière précise, alors un écart entre les15 gradients calculés et mesurés peut être utilisé en tant qu'indication d'une imprécision de l'équipement de navigation qui localise le véhicule transportant l'instrument à mesurer les gradients. Cette dernière fonction est particulièrement utile pour les véhicules20 sous-marins qui peuvent être coupés de tout contact radio avec les communications par satellite d'un système GPS. Le processus répétitif de calcul des gradients gravitationnels et de la mise à jour de l'évaluation de la surface de terrain, aussi bien que la description de25 la formation géologique et que la correction des erreurs de navigation, sont accomplis par un filtrage par filtre de Kalman. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les aspects précédemment mentionnés et autres particularités de l'invention sont expliqués dans la description qui va suivre, prise en relation avec les dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue stylisée d'un véhicule transportant un instrument à mesurer les gradients 9 gravitationnels, à trois axes, au-dessus de la surface terrestre; la figure 2 est un schéma fonctionnel du système d'évaluation de gravité de l'invention incluant l'instrument à mesurer les gradients gravitationnels de la figure 1; la figure 3 est un schéma du système d'évaluation de l'invention montrant une représentation mathématique de signaux utilisés dans la mise en oeuvre d'un filtre pour10 la production de données de terrain, de données géologiques et de données de navigation, selon l'invention; la figure 4 est une vue en perspective d'une partie d'une enveloppe utilisée dans une transformation mathématique d'altitude dans laquelle une somme d'enveloppes de fréquence spatiale différente est utilisée pour représenter un incrément d'altitude; à titre d'exemple, la partie de l'enveloppe est représentée comme une colline, on comprendra que la transformation20 mathématique s'applique également à une colline négative ou dépression; la figure 5 est une vue en plan de la surface de l'enveloppe de la figure 4, représentée en tant que carte de contours;25 la figure 6 est une vue, similaire à celle de la figure 4, mais représentant une variante de conformation d'une enveloppe ayant à la fois une colline et une dépression disposée bord à bord avec la colline, la figure représentant la dépression positionnée à l'Est de30 la colline, à titre d'exemple; la figure 7 est une vue en plan de la surface de l'enveloppe de la figure 6 représentée en tant que carte de contours; la figure 8 est un ensemble de graphiques décrivant la sommation d'enveloppes de fréquences spatiales différentes pour produire une conformation résultante de terrain; la figure 9 montre la quantification d'une surface de terrain par un ensemble de prismes à utiliser dans le développement d'un ensemble d'équations linéaires pour mettre en oeuvre le filtre de la figure 3; et la figure 10 est un schéma fonctionnel représentant les étapes de déroulement de la procédure d'évaluation de gravité de l'invention.10 Les éléments désignés de façon identique apparaissant dans les différentes figures se réfèrent au même élément dans les différentes figures. DESCRIPTION DETAILLEE En se référant aux figures 1 et 2 l'invention est utilisée avec un véhicule parcourant la surface terrestre, et est utile pour réaliser une carte de la surface terrestre, incluant une carte du fond de l'océan, dans les cas o aucune carte n'est disponible. Dans l'éventualité o une carte du terrain est disponible,20 l'invention est utile dans le fait de noter de possibles écarts à partir de la carte, lesquels écarts sont indicatifs d'anomalies souterraines, telles que du pétrole ou des dépôts de fer. En outre, dans les cas o une carte est disponible, les données topographiques25 obtenues par l'invention peuvent être comparées à la carte, pour indiquer, de ce fait, la localisation du véhicule dans un espace à trois dimensions. Cette utilisation de l'invention donne des données de navigation valables, particulièrement utiles dans un30 voyage sous l'océan dans un sous-marin. Aussi, le mode de traitement de données utilisé par l'invention permet au processus d'être accompli rapidement, en temps réel, pour permettre à la fonction de navigation d'être accomplie pendant les vitesses normales de déplacement d'un sous-35 marin afin d'apporter une sécurité accrue quant à 11 l'évitement d'une possible collision entre le sous-marin et une montagne sous-marine ou autre obstacle géologique. Une particularité de l'invention est que la totalité des fonctions précédentes peut être accomplie de façon5 couverte parce qu'il n'y a pas de transmission de signaux à l'extérieur du véhicule pendant les mesures de gradient gravitationnel. Les fonctions précédentes de l'invention sont accomplies en transportant un instrument à mesurer les gradients gravitationnels 20, de préférence un instrument à mesurer les gradients à trois axes, à l'intérieur d'un véhicule 22 au-dessus du terrain à observer. Le véhicule 22 est un avion dans le cas o le terrain est composé de montagnes et de vallées, et est un sous-marin dans le cas o le terrain est le fond de l'océan. La localisation du véhicule 22 et son sens de voyage sont donnés dans un système de coordonnées à trois axes 24 ayant trois axes perpendiculaires les uns aux autres, identifiés par Nord (N) et Est (E) définissant un plan horizontal, le troisième axe étant identifié par bas (D) et étant orienté vers le bas vers la surface terrestre. Le système d'évaluation de terrain 26 de l'invention comprend, en plus de l'instrument à mesurer les gradients 20, une mémoire 28 pour stocker des données de cartographie du25 terrain, des instruments de localisation 30, tels que INS ou GPS, pour localiser le véhicule 22 par rapport au terrain, et un ordinateur 32. L'ordinateur 32 est sensible aux données de gradient gravitationnel fournies par l'instrument à mesurer les gradients 20, aux données30 de localisation de véhicule fournies par les instruments de localisation 30, et aux données de cartographie stockées dans la mémoire 28 pour apporter des ajustements à la carte du terrain. De plus, dans le cas o la carte est connue comme étant précise, l'ordinateur 32 donne des données de navigation corrigées pour une précision améliorée dans la description du trajet de voyage du véhicule 22. L'instrument à mesurer les gradients 20 comprend trois ensembles formant disque 34, chaque ensemble formant disque étant, de plus, respectivement identifié par 34A, 34B, 34C. Chacun des ensembles formant disque 34 comprend un disque 36 portant un jeu de quatre accéléromètres 38 disposés en un agencement symétrique autour du centre du disque. Dans l'ensemble formant10 disque 34A, le disque 36 tourne autour d'un axe 40 qui passe à travers le centre du disque 36 et est parallèle à l'axe D du système de coordonnées 24. Dans l'ensemble formant disque 34B, le disque 36 tourne autour d'un axe 42 qui passe à travers le centre du disque 36 et est parallèle à l'axe N du système de coordonnées 24. Dans l'ensemble formant disque 34C, le disque 36 tourne autour d'un axe 44 qui passe à travers le centre du disque 36 et est parallèle à l'axe E du système de coordonnées 24. Un processeur de signal 46 est également compris dans20 l'instrument à mesurer les gradients 20, lequel processeur reçoit des signaux sortis par chacun des accéléromètres 38 dans chacun des ensembles formant disque 34 pour produire les composantes du tenseur de gradient gravitationnel.25 Dans chacun des ensembles formant disque 34, les accéléromètres 38 sont davantage identifiés par les références alphanumériques A1, A2, A3 et A4. En ce qui concerne les signaux sortis par les accéléromètres 38 dans l'un quelconque des ensembles formant disque 34, le30 processeur de signal 46 fonctionne pour soustraire la somme des signaux des accéléromètres A3 et A4 de la somme des signaux des accéléromètres Al et A2 pour produire un signal de différence, et ensuite le processeur démodule le signal de différence avec des signaux de référence en35 phase et en quadrature à deux fois la fréquence de rotation pour produire les composantes du gradient. Cela est expliqué avec davantage de détails, à titre d'exemple, dans la demande conjointe de brevet U.S. nO 08/058 419 attribuée au présent cessionnaire dont le contenu est incorporé en totalité dans ce document, par référence. Dans cette demande, on décrit également une forme d'instrument à mesurer les gradients plus précise utilisant deux jeux de quatre accéléromètres à l'intérieur d'un unique ensemble formant disque, aussi bien que la structure mécanique pour loger un ensemble formant disque et pour extraire des signaux électriques provenant de l'ensemble formant disque. Le système d'évaluation de terrain 26 de l'invention peut être désigné par l'acronyme GATES pour Système d'Evaluation de Terrain à l'Aide de la Gravité. GATES peut être mis en oeuvre avec la connaissance antérieure du terrain donnée par une carte d'élévation ou d'altitude, lesquelles données sont stockées dans la mémoire 28, ou, comme variante, avec une carte20 bathymétrique du fond de l'océan dans les cas o une évaluation de terrain sous-marin est à effectuer et dans le cas o des informations antérieures de ce type sont disponibles pour être stockées dans la mémoire 28. GATES peut également être mis en oeuvre sans aucune donnée de25 terrain précédente, auquel cas on prend un terrain plat comme hypothèse d'altitude de référence, un terrain plat étant une approximation d'une zone concernée relativement petite dans une surface sphérique concentrique avec la terre, auquel cas l'altitude du terrain plat est stockée30 dans la mémoire 28. Le système 26 est opérationnel, comme expliqué plus en détail dans la suite du document, pour prédire le gradient gravitationnel à différentes localisations successives du véhicule 22 le long de son trajet de vol 48, les prédictions étant basées sur la35 connaissance présumée du terrain. Le gradient 14 gravitationnel prédit est comparé à la mesure réelle du gradient gravitationnel fourni par l'instrument à mesurer les gradients 20. Un écart entre les valeurs mesurées et prédites est utilisé pour dresser une carte du terrain,5 dans le cas o un terrain plat a été pris comme hypothèse de départ, ou pour apporter des ajustements à une carte préexistante pour améliorer la précision de la carte, et, comme précédemment mentionné, pour procurer des données de navigation améliorées dans le cas o la carte est10 réputée comme étant précise. Aussi, l'écart entre les valeurs mesurées et prédites du gradient gravitationnel peut être utilisé pour localiser et pour écrire les dépôts géologiques sous la surface terrestre. Une procédure pour exécuter l'invention implique la description mathématique du champ de potentiel gravitationnel, aussi bien que les différentes dérivées de ce dernier pour créer le tenseur de gradient gravitationnel. De plus, des modèles mathématiques de terrain et de géologie sont développés pour la20 réalisation d'un filtrage incluant la modélisation d'espace d'état du champ gravitationnel pour valider le processus de Markov. Le processus est basé sur le modèle STAG (Gravité Analytique en Trois Dimensions de SPERRY). Par conséquent, il est utile de donner la description25 mathématique suivante. Un champ de potentiel gravitationnel normal qui serait produit par une terre homogène régulière est représenté par U. Il peut également exister une anomalie de potentiel, T, telle que celle qui pourrait être due à30 la présence d'un champ de pétrole ou d'un dépôt de minerai ou d'une chaîne de montagnes, à titre d'exemple. Ainsi, le champ de potentiel gravitationnel total, W, est égal à la somme de T + U. Le vecteur de perturbation de gravité, ou tenseur d'anomalie gravitationnelle de premier ordre, Ti, est donné par l'expression suivante: aT aT aT o Ti est le vecteur de perturbation de gravité (ou tenseur d'anomalie gravitationnelle de premier ordre) dans la direction i. L'indice i représente une première dérivée dans une seule dimension telle que l'une quelconque des dimensions N, E, ou D du système de coordonnées 24. Les mesures d'accéléromètre sont données par: l= a2R at2 O R est un vecteur de position A est un vecteur d'accélération t est le temps i est la coordonnée de cadre de référence inertielle E (Est), N (Nord), D (bas) Wi est la composante de force de gravité dans la direction i. A est l'accélération du véhicule 22 et Wi est la première dérivée du champ de potentiel gravitationnel total.30 Le tenseur d'anomalie gravitationnelle de second ordre est donné par: TAN Trsz Ti = TENT TE TD ITD TDs TDD) a2 T a2T 7 aT aN2 8NaE aaD a2T a2T a2 T CDN EaE aaD a2T 82T 82T aDoZ, aDaSE aD2 O Tij est le tenseur d'anomalie gravitationnelle de second ordre, l'indice i représente une coordonnée utilisée pour la première dérivée partielle, et l'indice10 j représente la coordonnée pour la seconde dérivée partielle. Le gradient gravitationnel normal en unités eotvos, E, est donné par: -10 o0 Vj=-1540 0 -1 0 E 00 2 est le gradient gravitationnel normal (s'il n'y a pas de d'anomalie de champ), o E est Eotvos. L'eotvos est donné par: 1E=10-9/sec2=10-( cm/sec2)=O.1 mGal o mGAL signifie milligal. Un gal est défini comme une accélération de un centimètre par seconde par seconde. La constante 1540 est donnée par le produit de la constante gravitationnelle G multipliée par la masse de la terre divisée par le cube du rayon de la terre.30 Le système d'évaluation de terrain 26, ou GATES, comme le montre la figure 2 sous forme de schéma fonctionnel, est davantage décrit, à l'aide de symboles mathématiques, à la figure 3. La figure 3 représente les fonctions secondaires de terrain, de géologie, de35 navigation (INS), de contraintes de terrain, de l'instrument àmesurer les gradients, de détecteur de profondeur, et de filtre de Kalman. En se référant aux fonctions secondaires précédentes, l'instrument à mesurer les gradients mesure le gradient gravitationnel total5 plus le gradient intrinsèque du véhicule plus le gradient centripète dû aux vitesses angulaires inertielles de la plate-forme, telle que le véhicule 22 (figure 1), transportant l'instrument à mesurer les gradients. Etant donné que le gradient intrinsèque -et que les gradients10 centripètes sont connus avec une grande précision, ils peuvent être soustraits des valeurs mesurées de gradient pour simplifier le traitement mathématique. En outre, les gradients terrestres normaux qui sont également connus avant le processus de mesure, sont aussi soustraits pour15 simplifier le traitement mathématique. Cela laisse l'anomalie locale de gradient constituée par les composantes de terrain et de géologie. Avant de continuer avec une description du sujet de la figure 3, il est utile de définir les expressions mathématiques utilisées dans cette figure. Les expressions ont les significations suivantes: P Position Vraie du Véhicule P Evaluation Courante de la Position du Véhicule25 TEPT Données Antérieures de Hauteur de Terrain pour une Zone Environnante P PTk PiTk Tenseur d'Anomalie Gravitationnelle de Troisième Ordre à P calculé à partir des Données Antérieures de Hauteur de Terrain TÉ Evaluation Courante d'Ecart de Hauteur de Terrain à partir de la Connaissance Antérieure, pour une Zone Environnante P TEz Sommation de TÉ et de TEPT TiE(p) Vecteur Gravitationnel Calculé à partir de TEz à la position P Tij(P) Tenseur de Gradient Gravitationnel Calculé à partir de TE' à la position P !k( Tenseur d'Anomalie Gravitationnelle de Troisième Ordre Calculé à partir des Données Antérieures de Géologie à la position P TiP) Evaluation Courante du Tenseur de Gradient Gravitationnel Dû à la Géologie à la position pu T1(P-) Evaluation Courante du Tenseur d'Anomalie Gravitationnelle de Troisième Ordre Dû à la Géologie à la position P - jPG Evaluation Courante du Tenseur d'Anomalie Tijkfi Gravitationnelle de Troisième Ordre Dû à la Géologie à la position P Q Positions auxquelles les Contraintes de Terrain sont à Appliquer TE (Q) Evaluation Courante de la Hauteur de Terrain aux Points de Contrainte Q TEC (Q Contraintes de Hauteur de Terrain aux Points Q TEC (Q) Différence Entre Evaluation et Contrainte aux Points Q Wij(P) Tenseur de Gradient Gravitationnel Total comme Mesuré par les Instruments à mesurer les gradients à la Position P Uij(P) Tenseur Normal de Gradient Gravitationnel de la Terre à la Position P. comme calculé à partir d'un Modèle Terrestre Ellipsoidal. SG Tenseur de Gradient Gravitationnel à partir du Gradient Inhérent au Véhicule. CG Terme de Gradient Centripète TWij)- U ij(P)- TE)- SG - CG - Tij() La Différence Entre les Tenseurs de Gradient Gravitationnel Prédit et Mesuré 19 A Vecteur d'Accélération de Véhicule comme mesuré par les Accéléromètres du Système de Navigation Inertielle (INS) (Incluant le Vecteur Gravitationnel) Ui(P) Vecteur Normal Gravitationnel de la Terre à la Position P, comme calculé à partir d'un Modèle Terrestre Ellipsoidal. V Evaluation Courante de la Vitesse du Véhicule LIN X WRT Y Linéarisation de la Variable X par rapport à la Variable Y DE Différence Entre la Mesure de Hauteur/Profondeur du Véhicule et la Valeur Prédite (P) de INS P Erreur de Position P-P V Erreur de Vitesse V-V Les évaluations courantes de géologie et de terrain, sur la base des mesures à la position évaluée courante du véhicule 22 peuvent être accédées en termes de gradients20 prédits, et sont soustraites des mesures de gradient pour produire l'innovation d'anomalie de gradient. Cette innovation est nulle dans le cas o les mesures confirment le modèle présumé de la géologie et du terrain terrestre. Une valeur non nulle de l'innovation indique25 une erreur dans l'évaluation du terrain et/ou de la géologie courante, ou une erreur de navigation qui est reflétée en tant qu'erreur dans la position évaluée courante du véhicule 22 et de l'instrument à mesurer les gradients 20. Ainsi, la valeur non nulle de l'innovation30 conduit à un accès incorrect des évaluations de terrain et de la géologie. En observant le comportement des innovations d'anomalie de gradient sur un intervalle de temps, en même temps que le comportement du terrain, de la géologie, et des erreurs de navigation, conjointement35 à une mesure de la manière dont ces erreurs influencent les innovations d'anomalie de gradient, le filtre de Kalman produit des ajustements incrémentaux à ces processus. Si les contraintes antérieures de terrain sont connues, telles que la hauteur de terrain à l'emplacement Q, à savoir TEC(Q), alors cette contrainte peut être imposée de la manière suivante. Evaluation de la hauteur de terrain d'accès TEX(Q) à l'emplacement Q et soustraction de la hauteur de terrain connue TEC(Q). La10 différence résultante TECE(Q) constitue une innovation à mettre en oeuvre sur le filtre de Kalman. Une troisième innovation disponible pour la plupart des submersibles, le cas o le véhicule 22 est supposé être un sous-marin voyageant sous la surface de l'océan, est la conséquence si la position verticale initiale est différentiée avec une sortie de détecteur de profondeur produisant l'erreur qui est utilisée par le filtre de Kalman pour stabiliser et pour corriger le canal vertical inertiel, et également pour corriger l'erreur de vitesse20 INS horizontale, lesquelles sont reliées par l'accélération de Coriolis dans le canal vertical. Le filtre de Kalman incorpore des modèles de géologie, de terrain, et des erreurs de navigation (INS). Le filtre de Kalman incorpore également les relations25 linéaires entre les innovations et les états d'erreur de système. Etant donné que les composantes de terrain des gradients sont normalement relatives, de façon non linéaire, aux états de terrain, une linéarisation locale est utilisée, centrée sur l'évaluation de terrain30 courante. Les sorties du filtre de Kalman sont des corrections ou des ajustements incrémentaux aux états de navigation, de géologie et de terrain relatifs, de façon linéaire, à ces trois processus d'innovation. Le tenseur représentant le gradient gravitationnel pour une masse ponctuelle unique le long d'une direction 21 spécifique d'un point de mesure à la masse ponctuelle comporte seulement des termes en diagonale dans lesquels le terme du coin supérieur gauche est le produit de la constante gravitationnelle multipliée par la masse et5 divisée par le cube de la distance entre le point de mesure et la masse ponctuelle. Les deux termes restants dans la diagonale de ces trois termes sont égaux l'un à l'autre et sont égaux à moins une moitié de la valeur du terme précédemment mentionné dans le coin supérieur10 gauche du tenseur. Les deux termes négatifs sont désignés en tant que gradients de courbure. Dans le cas général d'un continuum de masse, le gradient de neuf termes, comprenant trois rangées par trois colonnes, a une symétrie naturelle dans laquelle il y a des termes égaux15 opposés sur la diagonale, et la différentiation des dérivées partielles peut être faite dans l'un ou l'autre ordre. Cela réduit le nombre total de variables indépendantes à six variables. Cependant, à cause du fait que le champ de potentiel observe la contrainte de20 Laplace dans laquelle la somme des termes de la diagonale est égale à zéro, le nombre total de variables indépendantes est réduit à cinq variables indépendantes. Le filtrage optimal procuré par le filtre de Kalman est utilisé ici pour combiner les mesures de gradient avec des données INS plus des informations de détection de hauteur et/ou de profondeur, aussi bien qu'avec une connaissance antérieure du terrain. La sortie du filtre valide la création d'une carte d'élévation de terrain par rapport à la localisation dans le plan de coordonnées30 défini par les axes Nord et Est du système de coordonnées 24 (représenté à la figure 1). Le centre de la carte est la localisation présente du véhicule 22. Lors du déplacement du véhicule 22 vers un nouvel emplacement, les données de carte de l'emplacement précédent sont35 utilisées pour améliorer la précision dans la production 22 de la carte pour la présente localisation du véhicule. Les incréments de composante gravitationnelle, inclus dans la connaissance antérieure du terrain, dus aux dépôts sous terre tels qu'un dôme de sel ou qu'un dépôt5 de minerai de fer. En outre, particulièrement dans le cas o le véhicule est un sous-marin, des ajustements de navigation, tels qu'une profondeur connue ou qu'un emplacement connu d'un objet spécifique submergé ou qu'une formation géologique, peuvent être utilisés pour10 augmenter la précision de la carte. Le terrain et la géologie sont à modéliser par une forme mathématique statistique, telle que l'utilisation du modèle bien connu STAG précédemment mentionné. La modélisation suivante est utilisée:15 Pour le terrain (terre ou mer) v E(h 1, h2) h 1 + ( D.V +DE) DA2 o: E(hl, h2) = Covariance croisée de la hauteur du terrain aux points 1 et 2. Vh = Variance de la hauteur du terrain à partir de la modélisation du terrain. DN = Distance Nord entre les points 1 et 2. DE = Distance est entre les points 1 et 2. DA = Distance de corrélation pour le terme de terrain à partir de la modélisation de terrain. Pour la géologie résiduelle E(T1, T2)= VT (1 +Z1+Z2)2 (D +DE) 2 2 DG DG o: VT = Variance de l'anomalie de potentiel gravitationnel pour la géologie résiduelle. Z1, Z2 = Hauteur au-dessus du niveau de la mer de chaque point d'observation. DG = Distance de corrélation pour le terme de géologie à partir de la modélisation. E(T1, T2) = Covariance croisée de l'anomalie de potentiel gravitationnel aux points 1 et 2. Un certain nombre des termes précédents, classiquement de trois à six de ces termes, ou huit de ces termes, sont utilisés dans le mode de réalisation préféré de l'invention et auxquels on va se référer en15 tant qu'enveloppes. Les enveloppes sont utilisées pour modéliser une large plage de fréquences spatiales et, dans leur forme tridimensionnelle géométrique, peuvent être considérées comme ayant une similarité à une série de Fourier tronquée de sinusoides de longueurs d'onde spatiales différentes dans laquelle la sommation de la série de sinusoides produit une forme d'onde souhaitée ou surface. De manière similaire, un ensemble d'enveloppes peut être sommé pour donner une évaluation de la surface du terrain, dans lequel l'ensemble d'enveloppes contient25 des enveloppes de pics relativement pointus, ou des enveloppes de fréquence spatiale élevée, aussi bien que des enveloppes ayant des pics relativement larges, qui peuvent être désignées en tant qu'enveloppes de fréquence spatiale relativement basse. Cependant, comme un exemple30 de mise en pratique de l'invention, avant une mesure réelle du gradient gravitationnel, la surface du terrain peut être supposée comme étant localement plate, cela correspond à une partie de la surface globale sphérique, dans laquelle l'amplitude des différentes enveloppes élémentaires est sélectionnée de sorte que la somme de la série d'enveloppes produise la surface plate. Commie variante, dans les emplacements qui sont connus comme ayant des pics montagneux, la série d'enveloppes devrait être modifiée pour donner une amplitude plus grande des enveloppes de fréquence supérieure pour produire les surfaces montagneuses. Des exemples d'enveloppes sont représentés aux figures 4 à 7, dans lesquelles la figure 4 représente une enveloppe à10 simple pic, dans une vue en perspective, la figure 5 représente une vue en plan de l'enveloppe dans laquelle les contours montrent des régions de hauteur égale au- dessus d'un plan de référence, la figure 6 représente une vue en perspective d'une enveloppe caractérisée à la fois15 par un pic et par une dépression, et la figure 7 est une vue en plan représentant les contours de l'enveloppe de la figure 6 dans lequel les contours décrivant le pic représentent des zones de hauteur égale et dans lesquelles les contours décrivant la dépression20 représentent des régions de profondeur égale. En choisissant l'emplacement du plan de référence comme étant à un emplacement bien au- dessous du point le plus profond de la dépression, tous les contours incluant les contours de la dépression représentent une hauteur au-25 dessus du plan de référence. L'ensemble des graphiques de la figure 8 représente, de façon stylisée, la sommation des différentes enveloppes élémentaires pour produire une représentation d'un terrain. La figure 8 est comprise comme étant30 stylisée et n'est pas tracée à l'échelle. Ici, le terrain au sommet de la figure 8, représentant la différence entre la connaissance antérieure du terrain et une meilleure évaluation du terrain est décrit par le graphique A, et est produit par la sommation d'une35 surface d'enveloppe élémentaire de basse fréquence du graphique B plus une composante d'enveloppe à fréquence médiane du graphique C plus une composante d'enveloppe à une fréquence spatiale relativement élevée décrite au graphique D. Comme décrit dans les graphiques de la5 figure 8, les amplitudes des formes d'onde de fréquence supérieure prédominent dans les régions de pics des montagnes dans le terrain du graphique A. Le graphique E représente le terrain sur la base d'une carte antérieure, et le graphique F représente une vue mise à jour du10 terrain. Le graphique A est la différence entre les deux graphiques E et F. Une représentation paramétrique du terrain est accomplie avec l'aide de l'enveloppe précédente et d'une façon qui facilite la gestion du filtre de Kalman avec un15 algorithme utilisant un degré de puissance raisonnable pour une représentation paramétrique efficace du terrain. Par exemple, une représentation paramétrique qui réduit le nombre de contraintes décrivant chaque enveloppe permet au filtre de Kalman de fonctionner suffisamment20 vite de façon à procurer une sortie en temps réel de données de cartographie et de navigation en provenance du filtre. Cela est utile au pilote du véhicule transportant l'instrument à mesurer les gradients pour une précision améliorée en maintenant un parcours de voyage souhaité.25 En particulier, la représentation paramétrique efficace du terrain possède les attributs suivants, à savoir, la cohérence avec les modèles de terrain, et une résolution fine près des détecteurs de gravité et une résolution grossière à des distances plus grandes correspondant à la30 sensibilité des détecteurs à proximité d'anomalies de masse. Un attribut supplémentaire est l'aptitude à prédire, en temps réel, le terrain en avant et sur les côtés de la route du véhicule, cela servant à faciliter le suivi du terrain et l'évitement de terrain (TF/TA).35 Encore un autre attribut de la représentation 26 paramétrique est la réduction des exigences de mémoire et la réduction du degré de puissance pour permettre le fonctionnement du système d'évaluation avec une technologie informatique couramment disponible. 5 Cela est accompli en caractérisant chaque enveloppe avec une matrice 3 x 3, désignée par la référence numérique 50, (représentée à la figure 4) et par la référence numérique 52 (représentée à la figure 6), de points régulièrement espacés centrés près de10 l'emplacement du véhicule 22 (représenté à la figure 1). Chacune des matrices 50 et 52 s'étend dans le plan défini par les axes Nord et Est, comme ceux représentés par le système de coordonnées 24, dans lequel les colonnes des matrices 50 et 52 sont parallèles à l'axe Nord (N) et15 dans lequel les rangées sont parallèles à l'axe Est (E). Chacune des matrices 50 et 52 peut être carrée ou rectangulaire, suivant ce qui est plus commode pour décrire le terrain, la matrice carrée étant utilisée dans le mode de réalisation préféré de l'invention. Chaque20 point 54 de l'ensemble de neuf points dans chacune des matrices 50 et 52 est fixe dans l'emplacement géographique et est constitué de trois états de paramètres, à savoir, la hauteur de terrain (ou profondeur) mesurée le long de l'axe D, la composante de25 pente de la surface d'enveloppe (pente Nord) comme mesurée dans le sens de l'axe Nord, et la composante de pente de la surface d'enveloppe (pente Est) comme mesurée dans le sens de l'axe Est. Ainsi, chaque enveloppe est constituée du produit des trois états de chaque point30 multiplié par les neuf points pour donner un total de vingt-sept états. Les matrices 50 et 52 sont normalement centrées au voisinage de l'emplacement du véhicule. Lorsque le véhicule avance, si sa localisation mise à jour est supérieure à 60 %, par exemple, de l'espacement35 de route depuis le centre de la matrice dans le sens Nord 27 ou Est, alors une nouvelle matrice de points est construite en ajoutant une rangée ou une colonne supplémentaire sur un côté de la matrice précédent et en effaçant la rangée ou colonne correspondante au côté5 opposé de la matrice précédente. Ainsi, la matrice de points 54 est maintenue à sa valeur de neuf points qui est la plus avantageuse dans la validation de l'utilisation d'une quantité finie de mémoire de façon à accomplir le fonctionnement de l'invention en temps réel.10 Le processus précédent de mise à jour de l'emplacement d'une matrice 50, 52 est exécuté indépendamment pour chaque cellule. A titre d'exemple, dans la construction des enveloppes, si l'espacement entre des pics d'une enveloppe de fréquence inférieure est double de l'espacement de l'enveloppe de fréquence supérieure suivante, alors l'espacement entre les points 54 des matrices correspondantes 50, 52 est également doublé. Le rapport de l'espacement de pic parmi les enveloppes des20 fréquences spatiales différentes est, de préférence, un rapport fixe, tel qu'un facteur de deux, un facteur de trois, ou un facteur de quatre, à titre d'exemple. Un rapport de 2 est utilisé dans la pratique du mode de réalisation préféré de l'invention. Par conséquent,25 pendant le déplacement du véhicule 22 au-dessus de la surface terrestre, la matrice 50, 52, pour l'enveloppe de fréquence la plus élevée, devrait être déplacée (par l'ajout de points 54 sur un côté particulier et par l'effacement des points sur le côté opposé) deux fois30 aussi souvent que dans le cas de l'enveloppe de fréquence inférieure suivante. Aux figures 4 et 5, la surface et les tracés de contour respectifs décrivent le cas o la hauteur, au niveau du point central de la matrice 50, est fixée comme étant égale au pic de la surface d'enveloppe.35 Dans le cas décrit aux figures 6 et 7, le point central 28 de la matrice 52 est fixé à l'emplacement dans lequel la pente Nord de la surface d'enveloppe a une valeur nulle et dans lequel la pente est a une valeur maximale. La surface résultante représentant la hauteur de terrain produite par la sommation de toutes les enveloppes aux différentes fréquences spatiales est utilisée, selon une particularité de l'invention, pour calculer le champ gravitationnel en termes de gradients gravitationnels. Un exemple d'une surface de hauteur de10 terrain de ce type est représenté en 56 à la figure 9. La surface 56 a la forme d'une partie de colline. Le calcul du champ gravitationnel à l'emplacement de l'instrument à mesurer les gradients 20 est accompli par le processus dans lequel la surface 56 est d'abord approchée par un15 ensemble de prismes à sommet plat 58 de différentes sections transversales et de différentes hauteurs. En particulier, les sommets plats des prismes 58 ont des sections transversales relativement petites dans le terrain au voisinage du véhicule 22, et ont des sections20 transversales plus grandes à une distance croissante du véhicule 22. Les contributions gravitationnelles sont calculées à partir des équations au niveau de chacun des huit coins ou sommets des prismes, et les contributions résultantes de chacun des prismes sont sommées pour25 donner le champ gravitationnel complet. Les équations relatives à la contribution d'un simple prisme sont basées sur les coordonnées Nord (N), Est (E) et bas (D) identifiant les sommets du prisme, certaines de ces coordonnées d'identification étant représentées à la30 figure 9 pour un prisme 58. De plus, chaque prisme est compris comme étant construit en une matière ayant une densité égale à la terre de la colline de la figure 9 au niveau de laquelle le prisme 58 se tient debout. Le système d'axes de coordonnées 24 est représenté à35 l'intérieur du véhicule 22 dans lequel l'origine du système de coordonnées 24 est située au niveau du point d'observation,et dans lequel les emplacements des sommets des prismes respectifs 58 sont basés sur l'emplacement du système de coordonnées 24 à l'intérieur du véhicule 22. Ces ensembles d'équations comprennent toutes les permutations de N, E et D. ExD' N D2 TN=GP(NxTAN-1(N R) -EXLOGe(D+R) -DxLOGe(E+R)) T2 GP(-NxLOG](D+R> Nl E+T1AJ! 'NDl N D - DxR]N!E N1 Dl ED2 ED TD=GP(-NxLOG, (E+R) ExLOG, (N+R) +DxTAN-'(NXER) | | | E D N52 TM,=-GP ( TAN-.1( ExD) 12 | TNE=GP(LOG, ElEDl Nl E2 D2 T^rD=GP TED=GP(LOG, (N+R) 1 2 OU TN= aT aT a2 T TN =.a (aN) 2 etc. G = Constante gravitationnelle universelle P = Densité de prisme R= (N2+E2+D2)1/2 N = Distance Nord E = Distance Est D = Distance Bas o R, N, E et D sont mesurées à partir de l'origine du système de coordonnées 24. Si on le souhaite, les matrices 50 et 52 peuvent avoir quatre ou cinq points 54 dans chaque rangée et dans chaque colonne pour une plus grande précision dans la description d'une enveloppe. Cependant, une matrice15 agrandie de ce type est désavantageuse en ce que l'exigence de mémoire d'ordinateur est augmentée et en ce que le nombre de calculs par seconde, pour un calcul en temps réel, est augmenté. Par conséquent, dans le mode de réalisation préféré de l'invention, chaque rangée et20 chaque colonne de la matrice 50, 52 comporte seulement trois des points 54. Dans la mise en oeuvre du système d'évaluation et en se référant à la description précédente, des aspects connus du champ gravitationnel, à savoir, le gradient25 intrinsèque, les gradients centripètes et les gradients terrestres normaux sont soustraits des mesures de l'instrument à mesurer les gradients pour laisser seulement l'anomalie locale de gradient constituée des composantes de géologie et de terrain. La transformation30 de la surface d'altitude, ou la représentation de la surface d'altitude, par la sommation des enveloppes est utilisée, selon une particularité de l'invention, pour mettre à jour la mesure de l'altitude. Ainsi, dans la mise en oeuvre du filtre de Kalman, l'altitude à35 différents emplacements de la carte décrivant le terrain 32 est supposée être connue au commencement de la procédure de mesure. Les données des montagnes et des vallées sont déjà stockées, ou on prend pour hypothèse une surface terrestre localement plate. Ensuite, chaque enveloppe est5 seulement pourvue de données incrémentales d'altitude, plutôt que la valeur totale des données d'altitude, pour réaliser une mise à jour de l'altitude à partir de la valeur antérieure connue de l'altitude. La toute première mesure de la gravité procure une correction incrémentale10 de la carte d'altitude à partir de la carte précédemment stockée. La mesure suivante de la gravité s'améliore lors de la connaissance de l'altitude obtenue par la carte originale et par la première mesure. De cette façon, pour chaque emplacement spécifique du véhicule 22, lorsque le15 véhicule 22 transportant l'instrument à mesurer les gradients 20 progresse le long de sa route sur le trajet de vol 48 (représenté à la figure 1) pendant la mesure du gradient gravitationnel, des améliorations dans la détermination de l'altitude à cet emplacement spécifique20 sont réalisées par les corrections apportées à la carte d'altitude. Les améliorations sont basées sur des données obtenues pendant des positions précédentes du véhicule 22 le long de son trajet de vol 48. Les données brutes utilisées dans chaque mesure comprennent les gradients gravitationnels relatifs au terrain et mesurés par l'instrument à mesurer les gradients 20. Ensuite, par l'utilisation de la connaissance antérieure de la carte d'altitude de terrain, conjointement à la sommation des enveloppes plus30 les données antérieures d'altitude pour donner la meilleure évaluation de la surface de terrain, le filtre de Kalman calcule les gradients gravitationnels qui seraient produits par le terrain ayant la surface de terrain évaluée. Le calcul des gradients est accompli par35 la quantification de la surface de terrain par l'utilisation des prismes précédemment mentionnés 58 décrits à la figure 9. Ensuite, la comparaison est effectuée entre les valeurs attendues calculées de gradient et les valeurs mesurées réelles de gradient. Si5 la différence est nulle, alors il y a une valeur nulle d'innovation. Si la différence entre les valeurs attendues et les valeurs mesurées de gradient est non nulle, alors il y a une valeur non nulle d'innovation. Dans ce dernier cas, le filtre de Kalman procure un10 ajustement des valeurs estimées d'altitude de façon à produire une égalité entre les valeurs attendues et mesurées de gradient. On notera également que la relation linéaire parmi les entrées du filtre de Kalman est donnée dans le jeu précédent d'équations obtenues pour chaque15 sommet de chacun des prismes 58. Les figures 10A et O10B, prises ensemble, représentent un schéma présentant des étapes dans la procédure pour l'évaluation de terrain, selon l'invention. Premièrement, la connaissance antérieure du20 terrain au-dessus duquel le véhicule voyage est apportée par une carte, à l'étape 60. A l'étape 62, la localisation du véhicule transportant l'instrument à mesurer les gradients gravitationnels est établie par l'utilisation d'un système de navigation inertielle et/ou25 par un système GPS. L'instrument à mesurer les gradients gravitationnels est utilisé pour mesurer le gradient gravitationnel total, à l'étape 64, la mesure incluant également le gradient intrinsèque de véhicule et le gradient centripète. A partir de cette mesure, on soustrait les gradients intrinsèques, centripètes et terrestres normaux pour obtenir le gradient d'anomalie locale de terrain et de géologie, comme représenté à l'étape 66. Ensuite, à l'étape 68, on produit un modèle mathématique statistique de terrain et de géologie35 résiduelle pour obtenir un ensemble de termes de 34 covariance croisée. L'ensemble de termes de covariance croisée est représenté en tant qu'enveloppes de fréquence spatiale différente, comme représenté à l'étape 70. A l'étape 72, les enveloppes sont sommées pour obtenir une5 surface de terrain différentielle représentant une différence entre une meilleure évaluation de la surface de terrain et la connaissance antérieure du terrain. La procédure continue à l'étape 74, dans laquelle la surface de terrain différentielle est quantifiée par la représentation de la surface du terrain par un ensemble de prismes 58, représentés à la figure 9. Ensuite, à l'étape 76, on effectue un calcul de la contribution de gradient au niveau des sommets de chacun des prismes, le jeu résultant d'équations étant résolu pour obtenir le15 gradient d'anomalie de gravité prédit. A l'étape 78, une comparaison est effectuée entre les valeursmesurées de gradient gravitationnel et les valeurs prédites de gradients gravitationnels pour obtenir une innovation. Ensuite, à l'étape 80, les valeurs présentes des données20 de terrain, de géologie, et de navigation sont ajustées pour connaître l'innovation. De cette façon, l'invention propose une procédure efficace et en temps réel pour obtenir des données précises de terrain, de géologie, et de navigation en mesurant le champ gravitationnel25 terrestre. On comprendra que le mode de réalisation précédemment décrit de l'invention le soit seulement à titre d'illustration, et que des modifications puissent y être apportées par les personnes expérimentées dans la technique. Par conséquent, cette invention n'est pas à considérer comme étant limitée au mode de réalisation décrit ici, mais comme étant seulement limitée par les revendications annexées qui la définissent. REVENDICATIONS 1. Système d'évaluation de terrain (26) caractérisé en ce qu'il comprend: un instrument à mesurer les gradients gravitationnels (20) donnant des valeurs mesurées du gradient gravitationnel; une mémoire (28) stockant des données d'altitude de terrain le long d'un trajet (48) à parcourir par ledit instrument à mesurer les gradients (20); des moyens de localisation (30) pour obtenir une localisation courante dudit instrument à mesurer les gradients (20) pendant le trajet dudit instrument à mesurer les gradients (20) le long dudit trajet (48); un moyen de filtrage optimal, opérationnel en réponse à un modèle statistique de terrain et de géologie résiduelle pour calculer des valeurs prédites de gradient gravitationnel à détecter par ledit instrument à mesurer les gradients (20) à des emplacements successifs le long dudit trajet (48), ledit terrain et ladite géologie résiduelle étant basés sur des données stockées dans ladite mémoire (28), les localisations de l'instrument à mesurer les gradients (20) le long dudit trajet (48) étant basées sur les données obtenues par lesdits moyens de localisation (30); et en ce que ledit moyen de filtrage est, de plus, opérationnel pour comparer les valeurs mesurées et prédites des valeurs de gradient gravitationnel pour déterminer la présence d'un écart entre les valeurs mesurées et prédites de gradient gravitationnel, une valeur d'écart non nulle étant représentative d'une erreur de données de terrain ou de données de géologie résiduelle ou de données de localisation d'instrument à mesurer les gradients (20), ledit moyen de filtrage étant opérationnel pour annuler ledit écart en corrigeant lesdites données de terrain ou lesdites données de géologie résiduelle ou lesdites données de localisation d'instrument à mesurer les gradients (20). 2. Système (26) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit instrument à mesurer les gradients (20) est transporté par un véhicule (22), ledit10 système (26) comprenant, de plus, un moyen pour soustraire les gradients gravitationnels intrinsèques et centripètes du véhicule et les gradients gravitationnels terrestres normaux des valeurs mesurées de gradient gravitationnel pour obtenir une anomalie locale de15 gradient gravitationnel du terrain et de la géologie, et dans lequel ledit calcul des valeurs prédites de gradient gravitationnel est un calcul des valeurs prédites d'anomalie de gradient gravitationnel. 3. Système (26) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit modèle statistique utilise un ensemble de termes de covariance croisée de terrain et de géologie résiduelle, les termes de covariance croisée ayant la forme d'enveloppes de fréquence spatiale différente.25 4. Système (26) selon la revendication 3caractérisé en ce que, dans ledit modèle statistique, chacune desdites enveloppes possède une surface courbe en trois dimensions, et dans lequel une somme d'un ensemble d'enveloppes de fréquence spatiale différente représente30 des données de surface de terrain pour permettre audit moyen de filtrage d'annuler, en temps réel, ledit écart entre les valeurs mesurées et prédites de gradient gravitationnel. 5. Système (26) selon la revendication 3, caractérisé en ce que, dans ledit modèle statistique, chacune desdites enveloppes est représentée par une grille ayant un ensemble de points de grille (54) agencés en une matrice (50, 52) de rangées et de colonnes.5 6. Système (26) selon la revendication 5, caractérisé en ce que, dans ledit modèle statistique, chacune desdites grilles possède au moins trois rangées et trois colonnes de points de grille (54). 7. Système (26) selon la revendication caractérisé en ce que, dans chacune desdites enveloppe dudit modèle statistique, chacun desdits points de grille (54) est constitué par trois paramètres, un premier desdits paramètres étant la hauteur de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) au-dessus d'une surface de15 référence, un second desdits paramètres est une pente de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) mesuré dans un plan vertical Nord-sud, et un troisième desdits paramètres est une pente de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) mesuré dans un plan vertical Est-20 Ouest. 8. Système (26) selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans les enveloppes respectives particulières desdites enveloppes dudit modèle statistique, les points de grille (54) d'une enveloppe de25 fréquence spatiale supérieure sont situés plus proches les uns des autres que les points de grille (54) d'une enveloppe de fréquence spatiale inférieure. 9. Système (26) selon la revendication 8, caractérisé en ce que, dans les enveloppes dudit modèle statistique, la sommation des paramètres de points de grille (54) positionnés sur une pluralité desdites enveloppes et situés avec une longitude et une latitude communes donne une évaluation des données de hauteur et de pente pour le terrain au niveau de ladite latitude et35 de ladite longitude. 10. Système (26) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit instrument à mesurer les gradients (20) est transporté par un véhicule (22), ledit système (26) comprenant, de plus, un moyen pour 5 soustraire les gradients gravitationnels intrinsèques et centripètes du véhicule et les gradients gravitationnels terrestres normaux des valeurs mesurées de gradient gravitationnel pour obtenir une anomalie locale de gradient gravitationnel du terrain et de la géologie, et10 dans lequel ledit calcul des valeurs prédites de gradient gravitationnel est un calcul des valeurs prédites d'anomalie de gradient gravitationnel; dans lequel ledit modèle statistique utilise un ensemble de termes de covariance croisée de terrain et de géologie résiduelle, les termes de covariance croisée ayant la forme d'enveloppes ayant des surfaces courbes en trois dimensions et de fréquence spatiale différente; et dans lequel une somme d'un ensemble des enveloppes de fréquence spatiale différente représente des données de surface de terrain, dans lequel chacune desdites enveloppes est représentée par une grille ayant un ensemble de points de grille (54) agencés en une matrice (50, 52) de rangées et de colonnes, et dans lequel ladite grille possède un point central présentant des données pour la localisation présente dudit véhicule (22) pour permettre audit moyen de filtrage d'annuler, en temps réel, ledit écart entre les valeurs mesurées et prédites de gradient gravitationnel. 11. Système (26) selon la revendication lOcaractérisé en ce que, dans chacune desdites enveloppes dudit modèle statistique, chacun desdits points de grille (54) est constitué par trois paramètres, un premier desdits paramètres étant la hauteur de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) au-dessus d'une surface de référence, un second desdits paramètres est une pente de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) mesuré dans un plan vertical Nord-sud, et un troisième desdits paramètres est une pente de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) mesuré dans un plan vertical Est-Ouest; et en ce que les points de grille (54) d'une enveloppe de fréquence spatiale supérieure sont situés plus proches les uns des autres que les points de grille (54) d'une enveloppe de fréquence spatiale inférieure, et dans lequel la sommation des paramètres de points de grille (54) positionnés sur une pluralité desdites enveloppes et situés avec une longitude et une latitude communes donne une évaluation des données de hauteur et de pente pour le terrain au niveau de ladite latitude et de ladite longitude. 12. Procédé d'évaluation de terrain caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: fourniture d'une carte de données d'élévation connues ou supposées d'un terrain; mise en oeuvre d'un instrument à mesurer les gradients gravitationnels (20) pour obtenir des mesures de gradient gravitationnel; production d'un modèle statistique de terrain et de géologie résiduelle et, par l'intermédiaire d'un filtrage optimal, obtention d'un jeu de termes de covariance croisée à partir du modèle statistique; prédictions de valeurs de gradient gravitationnel à partir d'une somme de termes de covariance croisée à une certaine localisation dudit instrument à mesurer les gradients gravitationnels (20) par rapport audit terrain; comparaison des valeurs prédites et mesurées de gradient gravitationnel pour obtenir une innovation de gradient gravitationnel; et ajustement d'une évaluation de terrain des données d'élévation pour réduire l'innovation. 13. Procédé selon la revendication 12 caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, les étapes suivantes: transport dudit instrument à mesurer les gradients gravitationnels (20) par un véhicule (22) au-delà du terrain; établissement de la localisation dudit instrument à mesurer les gradients (20), ladite localisation étant utilisée dans ledit filtrage optimal; description de chacun desdits termes de covariance croisée en termes d'une enveloppe ayant une surface courbe en trois dimensions; fourniture des enveloppes de fréquence spatiale différente; et dans lequel une somme d'un ensemble des enveloppes de fréquence spatiale différente représente des données de surface de terrain. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, les étapes suivantes: soustraction des gradients gravitationnels intrinsèques et centripètes du véhicule et des gradients gravitationnels terrestres normaux desdites mesures de gradient gravitationnel pour obtenir une anomalie locale de gradient gravitationnel du terrain et de la géologie; et dans lequel, dans ladite étape de prédiction des valeurs de gradient gravitationnel à partir d'une somme des termes de covariance croisée, les valeurs prédites représentent une anomalie de gradient gravitationnel. 15. Procédé selon la revendication 14 caractérisé en ce qu'il comprend, de plus, des étapes de représentation, dans ledit modèle statistique, de chacune desdites enveloppes par une grille ayant un ensemble de5 points de grille (54) agencés en une matrice (50, 52) de rangées et de colonnes; et dans chacune desdites enveloppes, constitution de chacun desdits points de grille (54) par trois paramètres, un premier desdits paramètres étant la hauteur de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) au-dessus d'une surface de référence, un second desdits paramètres est une pente de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) mesurée dans un plan vertical Nord-Sud, et un troisième desdits paramètres est une pente de l'enveloppe au niveau du point de grille (54) mesurée dans un plan vertical Est-Ouest. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite étape d'ajustement de l'évaluation de terrain est accomplie en ajustant les trois paramètres de chacun desdits points de grille (54) de chacune desdites enveloppes. 17. Système (26) selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système comprend, de plus, un moyen pour soustraire la composante de terrain du gradient gravitationnel d'anomalie, laissant la composante géologique, la composante géologique étant représentative de la structure géologique.