Brevet FR2779233A1 — publié le 19991203

SYSTEME DE NAVIGATION DESCRIPTION Domaine technique La présente invention concerne un système de navigation. Le domaine de l'invention est celui de la détermination par un équipement, mobile ou non, de sa position par rapport à un ou plusieurs repères. Un tel équipement peut être un mobile tel qu'un avion, un bateau, un véhicule terrestre, ou également un équipement fixe. Etat de la technique antérieure De façon classique la détermination de la position d'un tel équipement peut être réalisée par: a une mesure de distance à des points fixes de position connue; * une mesure angulaire par rapport à des points fixes de position connue (par exemple à l'aide d'un sextant); a une reconnaissance de paysage; * une intégration de déplacement à partir d'une position connue (par exemple à l'aide d'un gyroscope odomètre). Par exemple, cette détermination peut être: * celle d'une balise qui reçoit un signal provenant de quatre satellites GPS/Navstar; après calcul de la distance de cette balise aux satellites GPS, on peut alors calculer la position de celle-ci; B 12929 DB * celle d'un bateau qui peut calculer sa position en mesurant les angles qui séparent trois phares. La définition d'un système de radionavigation est donnée dans l'ouvrage intitulé " Techniques et technologies des véhicules spatiaux " (cours de technologie spatiale, tome I, Cepadues Editions, 1994, module 6, " Radiolocalisation, Radionavigation ", pages 567 à 634). Un tel système est composé d'un segment utilisateur, d'un segment sol et d'un réseau de référence diffusant des informations de référence. Le segment utilisateur est constitué par des équipements fixes ou mobiles utilisant les signaux radioélectriques émis ou répétés par les éléments du réseau de référence. Ces mobiles peuvent être sur terre ou en orbite. Les éléments du réseau peuvent être des balises ou des transpondeurs, que ces éléments soient au sol ou en orbite. Ces références doivent être localisées le plus parfaitement possible. Si ces références sont en orbite, un système de radiolocalisation spatiale est utilisé pour en connaître les informations de référence, telles que les paramètres orbitaux. Ces informations sont ensuite retransmises aux références, par l'intermédiaire du segment sol de contrôle. Cette opération constitue une mise à jour des références. Les références diffusent à leur tour ces informations à destination du segment utilisateur (message de navigation). Le maintien en opération des références est effectué par le segment sol de contrôle. B 12929 DB Exposé de l'invention La présente invention concerne un système de navigation comprenant des dispositifs émetteurs utilisés par les usagers pour déterminer leur position, caractérisé en ce que chaque dispositif émetteur détermine lui-même sa propre position à partir de la position de balise de position connue avant de se mettre automatiquement à diffuser un signal, contenant la position dudit dispositif émetteur, permettant aux usagers de se positionner. Le système de l'invention comprend un ensemble de balises réparties en plusieurs niveaux: * niveau 0: balises " maitre ", de position connue avec précision; * niveau 1: balises fixes; * niveau 2: balises mobiles. L'invention concerne également un système de navigation dans lequel l'émission de chaque émetteur de niveau 1 ou 2 est automatiquement interrompue si cet émetteur reçoit plus d'un nombre prédéterminé (par exemple de 8 à 10) d'émetteurs de même niveau ou de niveau inférieur. La présente invention a pour objet un système de navigation présentant, dans toutes les configurations possibles, une grande précision instantanée de localisation. Brève description des dessins La figure illustre schématiquement les éléments d'une balise. B 12929 DB Exposé détaillé de modes de réalisation Le système de l'invention comprend un ensemble de balises réparties en plusieurs niveaux: * niveau 0: balises " maître ", de position connue avec précision; * niveau 1: balises fixes; * niveau 2: balises mobiles. Au niveau 3 se trouvent les utilisateurs passifs du système. Les balises " maître ", de niveau 0, servent à initialiser le déploiement du réseau et permettent de " forcer " la synchronisation du réseau, en évitant que, par un phénomène de dérive progressive, des biais n'affectent le réseau qui est ainsi " ancré " au sol. Les balises " maitre " non seulement sont de position connue avec rigueur, mais encore l'information qu'elles diffusent est vérifiée en permanence, par exemple par une balise témoin indépendante. Les balises de niveau 1, en ce qu'elles sont fixes, se comportent également un peu comme des " ancres " mais la fiabilité des positions qu'elles diffusent n'est pas vérifiée en permanence (il y- a par exemple des dérives d'horloge). Il en est de même pour les balises de niveau 2, mais en plus du fait que ces balises sont mobiles et que leur déplacement n'est pas connu par l'utilisateur, il est plus difficile de faire des tests de validité de l'information diffusée. Ces mobiles, ou balises de niveau 2, intégrés dans la fourniture du service, peuvent être des bateaux de haute mer, des avions, des satellites. A l'intérieur des terres, le service considéré est disponible, via des avions, des satellites, des émetteurs fixes au sol qui sont par B 12929 DB exemple intégrés aux émetteurs de téléphones cellulaires ou qui sont des balises d'aéroport. Les balises " maître ", de niveau 0, qui sont positionnées de façon précise, diffusent, tout d'abord, par voie radioélectrique un signal qui contient leur position et leur identification. Les balises de niveau supérieur, et d'abord les balises de niveau 1, reçoivent ce signal et peuvent alors calculer leurs propres positions. Les balises de niveau 1 émettent à leur tour leur position permettant à d'autres balises de se positionner. Il en est de même alors pour les balises d'ordre 2. Les utilisateurs passifs calculent leur position mais ne réémettent pas. De proche en proche, on constitue ainsi un réseau d'émetteurs de position connue à chaque instant dont on peut penser que la densité contribue à la sécurité du système, une panne d'un émetteur ne supprimant pas, en effet, le service dans son cercle de visibilité, toute zone étant généralement couverte par beaucoup plus d'émetteurs que nécessaire. Dans les zones à faible densité, haute mer, grands déserts..., le nombre de balises de niveau 1 et 2 peut ne pas être très grand. Il en résulte éventuellement une dégradation de la qualité du service, comme par exemple une moins grande précision instantanée de localisation, souvent acceptable compte tenu justement de la faible densité des mobiles. Le système de l'invention se distingue des systèmes connus en ce qu'il comprend des équipements, mobiles ou non, qui déterminent automatiquement leur B 12929 DB position par rapport aux balises dont ils reçoivent les émissions radioélectriques (y compris optiques) et se mettent à émettre à leur tour des signaux qui comprennent notamment leurs positions calculées, permettant aux autres balises et aux utilisateurs passifs de se localiser par rapport à elles. Les balises de niveau 1 et 2 émettant leur position, le système de l'invention n'est pas " discret " en cas de " crise ". Il est possible de détruire des balises par exemple en se guidant sur la position qu'elles diffusent. Cependant le système de l'invention est " autocicatrisant ". Ainsi, si une nouvelle balise de niveau 1 ou 2 est introduite dans la zone, elle offre instantanément le service: elle se localise par référence aux autres balises qu'elle reçoit puis émet à son tour. La figure illustre schématiquement les éléments d'une balise. Celle-ci comprend successivement une antenne réception 10, un récepteur 11, un calculateur 12, un émetteur 13 et une antenne émission 14. En fonctionnement: * le récepteur 11 reçoit les signaux provenant de balises de position connue, via l'antenne 10; * le calculateur 12 permet de déterminer la position de la balise et d'élaborer le signal à transmettre; * l'émetteur 13 diffuse à travers l'antenne d'émission 14 un signal de navigation comprenant la position de la balise. Un exemple de réalisation du système de l'invention comprend: * un réseau de balises de référence au sol; B 12929 DB * des pseudolithes (balises fixes) en zone aéroportuaire et co-localisés avec les émetteurs de téléphone, radio ou télévision; * un réseau de satellites dont l'orbite est déterminée de façon précise par utilisation de ses balises de référence (par exemple la constellation des satellites GPS/Navstar ou des satellites Glonass); * des avions de ligne, des navires de haute mer. L'émission est réalisée en hyperfréquence en spectres étalés par code pseudoaléatoire (PN), chaque émetteur disposant d'un code différent. Il est possible en cas de nécessité d'installer dans une zone donnée des balises, de façon simple (par exemple par parachutage, dépôt par hélicoptère...). Une balise déposée initialise le processus en faisant le point (en déterminant sa propre position) à partir des satellites et des balises préexistantes qu'elle reçoit. Puis cette balise se met à émettre. En cas de " projection " de forces militaires ou civiles, il est possible de proche en proche d'établir, à partir d'une base arrière comprenant des balises, un réseau de balises sur la zone d'intervention. La densité nécessaire de balises dépend de la portée de l'émission de ces balises. Si la mesure de distance est utilisée pour effectuer le positionnement, il faut en général recevoir plus de trois balises pour déterminer une position (utilisateur ou balise au sol), c'est-à-dire un positionnement en deux dimensions ou " 2D ". B 12929 DB Cependant, un certain brouillage peut intervenir s'il y a trop d'émissions simultanées sur une même zone. Pour éviter un tel inconvénient, dans le système de l'invention les émetteurs de niveau 2, voire de niveau 1 coupent automatiquement leurs émissions s'ils reçoivent des signaux provenant de plus de n émetteurs (par exemple de 8 à 10). B 12929 DB REVEND I CATIONS 1. Système de navigation comprenant des dispositifs émetteurs utilisés par les usagers pour déterminer leur position, caractérisé en ce que chaque dispositif émetteur détermine lui-même sa propre position à partir de la position de balises de position connue avant de se mettre automatiquement à diffuser un signal permettant aux usager de se positionner. 2. Système selon la revendication 1 comportant un ensemble de balises réparties sur plusieurs niveaux: * niveau 0: balises " maitre " de position connue avec précision; * niveau 1: balises fixes; * niveau 2: balises mobiles. 3. Système de navigation selon la revendication 2, dans lequel l'émission de chaque émetteur de niveau 1 ou 2 est automatiquement interrompue si cet émetteur reçoit plus d'un nombre prédéterminé d'émetteurs de même niveau ou de niveau inférieur. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel ce nombre prédéterminé est compris entre 8 et 10. B 12929 DB