Brevet FR2897995A1 — publié le 20070831

La présente invention concerne un relais de données pour des véhicules aéroportés et des missiles. Dans des situations de conflits, il est parfois souhaitable, pour des véhicules de surveillance aéroportés ou des missiles, d'être déployés vers une zone cible qui est à une distance de 100 km ou plus de la zone de lancement. II est souvent nécessaire de communiquer avec les missiles en vol, pour aider son pilotage vers la cible, et pour rediriger le missile vers une cible alternative si nécessaire. Ainsi, une communication bidirectionnelle entre un véhicule de surveillance aéroporté et une station au sol est souhaitable, pour permettre la surveillance d'état et la surveillance manuelle de la situation. Souvent, des terrains montagneux sont rencontrés entre la zone cible et le site de lancement, rendant difficile la communication entre le site de lancement et le véhicule aérien ou missile. Une méthode conventionnelle de communication entre les véhicules de surveillance aéroportés ou missiles et le site de lancement est d'utiliser des transmissions radio, néanmoins, ces méthodes sont rendues difficiles en terrain montagneux et aussi à cause de la courbure de la terre lorsque le site de lancement est à plus de 100 km de la zone cible. Un procédé pour améliorer les communications entre le véhicule aérien ou le missile et le site de lancement implique la fourniture d'un lien physique, tel qu'une fibre optique, entre le véhicule aérien ou le missile et le site de lancement. Le véhicule aérien ou le missile est lancé à partir d'une altitude élevée de manière à ce que la fibre optique ne traîne pas sur le sol où elle peut être endommagée. Un inconvénient de ce procédé est que le véhicule aérien ou le missile doit voler relativement lentement, généralement à des vitesses inférieures à 200 m/s, de manière à ce que le câble de fibre optique puisse être déployé correctement et ne se casse pas lors de son déroulement lorsque le véhicule aérien ou le missile vole en s'éloignant du site de lancement. Ceci est un problème particulier pour les missiles, puisqu'ils sont capables de voler à des vitesses beaucoup plus élevées, et puisque des vols lents augmentent l'intervalle de temps disponible pour que la cible puisse se déplacer hors de distance d'atteinte ou pour qu'elle réalise qu'elle est attaquée et puisse employer des contre-mesures contre le missile. 2 De plus, de manière à permettre au lien entre le véhicule aérien ou le missile de rester en place pendant la durée de vol du véhicule aérien ou du missile, il est nécessaire que l'équipement de lancement, auquel le câble de fibre optique est attaché, reste stationnaire pour toute la durée du vol. Pendant que l'équipement de lancement est stationnaire, il et ses opérateurs sont vulnérables à des contre-mesures hostiles telles qu'un contre-feu. Idéalement, il est souhaitable pour l'équipement de lancement d'être enlevé du site de lancement et caché aussitôt que possible après le lancement du véhicule aérien ou du missile, de manière à ce que tout tir en riposte tombe sur un sol vide. Actuellement, ceci n'est pas possible lorsqu'un lien de données physique est utilisé. La présente invention vise à fournir un lien de données amélioré entre une station sol et un véhicule de surveillance aéroporté ou un missile. Selon la présente invention, dans un aspect de celle-ci, il est fourni un système de relais de données pour relayer des données entre un véhicule aérien ou un missile et un centre de commande, caractérisé en ce que le système de relais de données comporte au moins un ballon, le ballon comprenant un lien de communication à la fois vers le centre de commande et vers le véhicule aérien ou missile. Selon la présente invention, selon un autre aspect de celle-ci, il est fourni un procédé pour relayer les données entre un véhicule aérien ou un missile et un centre de commande, le procédé comprenant les étapes de : - équiper un ballon d'une unité d'émission et de réception de fréquence radio et une d'unité d'alimentation, - déployer le ballon à haute altitude de manière à ce que le ballon soit dans la ligne de vue du centre de commande et du véhicule aérien ou du missile, - utiliser le ballon pour relayer les signaux de fréquence radio entre le véhicule aérien ou le missile et le centre de commande. Si la distance entre le centre de commande et une cible visée est grande, alors une pluralité de ballons peut être fournie, chacun agissant comme 3 un relais de données et chacun étant équipé avec une unité de réception et d'émission radiofréquence, et une unité d'alimentation. Le ballon peut être déployé avant que le véhicule aérien ou le missile ne soit lancé. En variante, le ballon peut être attaché au véhicule aérien ou au missile et peut être déployé en un point désiré sur la trajectoire du véhicule aérien ou du missile. Le ballon peut être capable de recevoir et de transmettre des signaux radiofréquence reçus à partir de plusieurs véhicules aériens ou missiles. De préférence, le ballon est capable de recevoir et de transmettre des signaux radiofréquence reçus à partir de plusieurs centres de commande. Selon la présente invention, dans un autre aspect de celle-ci, il est fourni un procédé pour relayer des données entre un véhicule aérien ou un missile et un centre de commande, le procédé comportant les étapes de : - équiper un ballon d'une unité de réception et d'émission de fréquence radio et d'une unité d'alimentation, - de plus équiper le ballon d'une unité d'interface de câble de fibre optique, dans laquelle une extrémité du câble de fibre optique est connectée au ballon, l'autre extrémité étant connectée à un missile ou à un véhicule aérien associé, - déployer le ballon à haute altitude de manière à ce que le ballon soit dans la ligne de vue du centre de commande, - utiliser le ballon pour relayer les données entre le véhicule aérien ou le missile et le centre de commande, le ballon communiquant avec le centre de commande en utilisant des signaux de fréquence radio et communiquant avec le véhicule aérien ou le missile en utilisant le câble de fibre optique. Si la distance entre le centre de commande et la cible visée est grande, alors plusieurs ballons peuvent être déployés, chacun agissant comme un relais de données et chacun étant équipé avec une unité de réception et d'émission radiofréquence et une unité d'alimentation. Dans ce cas, les ballons communiquent les uns avec les autres en utilisant des transmissions radiofréquence, et un ballon communique avec le véhicule aérien ou le missile en utilisant un câble de fibre optique. Selon la présente invention, dans un autre aspect de celle-ci, il est fourni un missile comprenant un système de relais de donnés comportant un sachet gonflable, un gaz pour gonfler le sachet gonflable, une unité de transmission et de réception de fréquence radio, et une unité d'alimentation. Le missile est adapté pour déployer le système de relais de données lors de son vol. Avantageusement, le sachet gonflable gonfle automatiquement lors du déploiement du système de relais de données. Le missile peut aussi comprendre un câble de fibre optique, une extrémité duquel est attachée au missile lors de toute la durée du vol du missile, et l'autre extrémité duquel est attachée au système de relais de données. Si la distance entre le centre de commande et la cible visée est grande, alors le missile peut comporter plusieurs systèmes de relais de données, chacun étant équipé d'un sachet gonflable, de gaz pour gonfler le sachet gonflable, d'une unité de transmission et de réception radiofréquence et d'une unité d'alimentation. Dans ce cas, les ballons de relais de données communiquent les uns avec les autres en utilisant des transmissions radiofréquence, et un ballon communique avec le véhicule aérien ou le missile, en utilisant par exemple des transmissions radiofréquence ou un câble de fibre optique. Un missile peut déployer un ou plusieurs systèmes de relais de données destiné à être utilisé par d'autres missiles, lorsque aucun contact physique entre le missile et le système de relais de données est requis, par exemple lorsque les communications sont réalisées par fréquence radio. La présente invention va maintenant être décrite à titre d'exemple seulement et en référence aux dessins suivants : - la figure 1 montre un schéma d'un premier exemple d'un système de relais de données selon la présente invention ; - la figure 2 montre un schéma d'un deuxième exemple de système de relais de données conforme à la présente invention ; - la figure 3 montre un schéma d'un troisième exemple de système de relais de données conforme à la présente invention ; - la figure 4 montre une vue schématique d'un missile employant le système de relais de données de la présente invention. La figure 1 montre un site de lancement 2 situé à distance d'un centre de commande 1. Un véhicule aérien 9 sans pilote est entrain d'étudier la zone autour d'une cible potentielle 11, et de transmettre en retour des informations concernant la cible 11 et un terrain 13 vers le centre de commande 1. Le véhicule aérien sans pilote est relié physiquement à un ballon d'hélium 5 par l'intermédiaire d'un câble 7 de fibre optique, et le ballon d'hélium 5 est capable de communiquer avec le centre de commande 1 par l'intermédiaire d'un lien 3 radiofréquence (RF). Lors de l'utilisation, le véhicule aérien sans pilote est lancé à partir du site de lancement 2 et vole librement jusqu'à une position d'altitude élevée où il libère le ballon d'hélium 5. Le ballon d'hélium comporte une bouteille remplie d'hélium et un sachet de gaz qui est automatiquement gonflé avec l'hélium lors du déploiement du ballon à partir du véhicule aérien. Le ballon comporte aussi un système de réception/transmission RF, une source d'alimentation, et un point d'attache et une interface pour le câble 7 de fibre optique. Après avoir libéré le ballon d'hélium, le véhicule aérien vole en direction de la cible potentielle 11, traînant le câble 7 de fibre optique. La trajectoire de vol peut être préréglée dans le véhicule aérien avant son décollage. En variante, la trajectoire de vol peut être commandée par le centre de commande 1 en utilisant le système de relais de données. Le véhicule aérien 9 tourne autour de la zone cible 11, en acquérant des images de la cible 11 et des terrains avoisinants, et communique ces informations en retour vers le ballon d'hélium 5 par l'intermédiaire du câble 7 de fibre optique. Le ballon d'hélium 5 relaie ces informations en retour vers le centre de commande 1 en utilisant son émetteur RF. Si le centre de commande 1 désire communiquer avec le véhicule aérien 9, par exemple pour changer la trajectoire de vol du véhicule aérien 9, le centre de commande 1 transmet des signaux RF au ballon d'hélium 5 qui relaie le signal vers le véhicule aérien 9 par l'intermédiaire du câble 7 de fibre optique. Le ballon d'hélium de préférence comporte un sachet de gaz qui est formé de manière à s'assurer qu'il s'oriente dans la direction du vent porteur et 6 qu'ainsi il minimise sa portance au vent. Le ballon d'hélium dérive alors avec les vents dominants de la haute atmosphère, permettant au relais de données de se maintenir à une haute altitude. L'antenne de l'émetteur RF du ballon est de préférence omnidirectionnelle, permettant des communications RF en provenance de et vers des zones relativement larges situées sur le sol en dessous du ballon. L'émetteur omnidirectionnel permet au centre de commande de détecter la position du ballon et le centre de commande peut alors diriger un faisceau de transmissions relativement étroit vers le ballon, minimisant grâce à cela la puissance des transmissions et minimisant les chances qu'a l'ennemi de localiser le centre de commande. Puisque l'émetteur du ballon est omnidirectionnel, plusieurs postes de commande au voisinage du ballon peuvent aussi recevoir les transmissions du ballon, et peuvent ainsi avoir un accès immédiat aux informations transmises par le véhicule aérien. Ceci permet aussi aux différents postes de commande de prendre le contrôle de la communication avec le véhicule aérien dans le cas où le centre de commande serait endommagé. Par ailleurs, le centre de commande peut être mobile tant qu'il reste à l'intérieur de la portée de la transmission RF du ballon. Puisqu'il n'y a pas de connexion physique entre le lanceur et le ballon, le lanceur peut être un lanceur mobile qui est déplacé en position pour lancer le véhicule aérien et qui est ensuite dissimulé pour éviter des dommages causés par des feux de riposte de l'ennemi. Par ailleurs, le site de lancement est avantageusement situé au moins à plusieurs kilomètres du centre de commande, de manière à ce que les tirs de riposte dirigés vers le site de lancement ne puissent pas atteindre le centre de commande. De préférence, le système de transmission/réception RF du ballon est adapté pour traiter des transmissions de données cryptées ou compressées. Dans l'exemple de la figure 1, le ballon est déployé à une altitude élevée au-dessus de la zone du centre de commande, et le véhicule aérien vole ensuite vers la zone de cible en traînant le câble de fibre optique. Cela signifie que le véhicule aérien est obligé de voler à une vitesse relativement faible pour 7 maintenir l'intégrité du lien de données par fibre optique avec le ballon. Si un missile avec une ogive a été déployé à la place d'un véhicule de surveillance aérien, alors il serait avantageux pour le missile d'être capable de voler à une vitesse plus élevée en direction de la cible. Ceci est rendu possible comme expliqué en référence à la figure 2. La figure 2 montre un missile 10 dirigé vers la cible 11. Le missile est tiré à partir du voisinage du centre de commande 1, mais cette fois-ci, il ne déploie pas le ballon d'hélium au-dessus du centre de commande 1. Au lieu de cela, il vole vers une position d'altitude élevée au-dessus de la cible 11 avant de déployer le ballon d'hélium 5. Ceci permet au missile 10 de voler rapidement vers la zone de la cible 11. Aussi longtemps que le centre de commande 1 peut maintenir une ligne de visée vers le ballon 5, alors le centre de commande et le ballon peuvent communiquer l'un avec l'autre par l'intermédiaire d'un lien RF 3. Néanmoins, puisque la distance séparant le centre de commande du ballon a été augmentée par rapport à l'exemple de la figure 1, il existe un besoin pour une puissance plus élevée dans l'émetteur RF du ballon. Cela signifie que la source d'alimentation du ballon aura besoin d'être plus importante et le ballon lui-même sera alors plus important. Le ballon sera alors plus facile à détecter par un ennemi présent dans la zone cible. De plus, le lien montant du centre de commande nécessitera aussi plus de puissance pour transmettre des signaux RF vers le ballon, et les signaux seront transmis avec une incidence plus faible, ces deux facteurs augmentant la probabilité que l'ennemi localise la position du centre de commande. La figure 3 montre un missile 10 qui a été tiré à partir du site de lancement 2. Le missile 10 suit une trajectoire prédéfinie, en volant à une haute altitude dans la région d'un centre de commande 1 où il déploie un ballon 5, le ballon étant similaire au ballon décrit en référence aux figures 1 et 2. Le missile vole ensuite rapidement à haute altitude au-dessus de la cible 11, où il déploie un second ballon 4, le ballon 4 étant similaire au ballon 5. Le missile 10 peut ensuite voler directement vers la cible 11 ou peut traîner au-dessus de la cible 11 jusqu'à ce qu'il reçoive une commande d'attaque. II n'y a pas de câble de fibre optique entre les ballons 5 et 4. A la place, un lien radiofréquence est 8 utilisé, ce qui permet au missile 10 de voler à vitesse élevée vers la cible. II y a un lien 8 de fibre optique entre le ballon 4 et le missile10, mais la distance laissée au missile pour voyager est relativement courte, de sorte que le temps total pour que le missile atteigne la cible n'est pas fortement restreint par la présence du lien 8 de fibre optique. Lors de l'utilisation, le centre de commande 1 transmet un signal RF au premier ballon 5, qui relaie ce signal par l'intermédiaire du lien RF au second ballon 4. Le câble 8 de fibre optique est utilisé pour relayer les signaux entre le missile 10 et le second ballon 4. Le missile 10 peut être remplacé par un véhicule aérien sans pilote dont l'objectif et de surveiller, et les liens RF entre le centre de commande 1, le premier ballon 5 et le second ballon 4 sont de préférence bidirectionnels de manière à ce que les données puissent être renvoyées du véhicule de surveillance vers le centre de commande 1. Chacun des ballons de relais de données 4, 5 sont adaptés pour avoir une transmission RF à l'aide de phares codés à large bande de faisceau pour permettre à chaque ballon de localiser et de poursuivre l'autre. Chaque ballon a aussi une antenne de transmission/réception de poursuite à faisceau étroit pour envoyer et recevoir des transmissions de données. Ceci minimise les besoins en puissance pour les transmissions de données entre les ballons et permet aux ballons de porter moins de poids et, par conséquent, d'être plus petits et moins détectables par un ennemi. Le ballon 5 comporte de plus une antenne séparée à faisceau large pour transmettre des données au centre de commande et vers n'importe quelle unité de commande proche qui peut nécessiter la réception de données à partir du véhicule de surveillance ou du missile. D'autres modes de réalisation sont prévus, tels que, par exemple, utiliser des signaux RF à la place de câble de fibre optique entre le véhicule aérien ou le missile et le ballon. Ceci permet au missile ou au véhicule aérien de voler sur des distances plus grandes en utilisant le ballon an tant que lien de données RF, et permet au missile ou au véhicule aérien de voler à une vitesse maximale sans se préoccuper de la rupture du lien de fibre optique. Néanmoins, le missile devrait transporter un émetteur RF puissant et une source d'alimentation adaptée, ce qui augmenterait le poids du missile et augmenterait les chances de détection. Dans ce cas, il doit y avoir une ligne de vue entre le missile ou le véhicule aérien et le ballon. D'autres exemples impliquent de déployer un ballon à une haute altitude entre la zone cible et la région du centre de commande. Si la distance entre la zone cible et le centre de commande n'est pas trop grand, et que le terrain n'est pas trop montagneux alors un ballon suffira en tant que relais, aussi longtemps qu'il existe une ligne de vue entre le ballon et le centre de commande. Dans le cas d'un lien RF entre le ballon et le missile ou le véhicule aérien, alors il doit aussi exister une ligne de vue entre le ballon et le missile ou le véhicule aérien. La figure 4 montre une illustration schématique d'un missile 10 incorporant un ensemble de ballons de relais adaptés pour être déployés à haute altitude. Le missile 10 comprend des ailettes 19 de stabilisation conventionnelle, des ailettes de commande 21, et des ailettes 17 de stabilisation de suralimentation, ainsi qu'un actionneur 31 pour déplacer les ailettes 21 de commande. La partie avant du missile 10 est conventionnelle, et comporte un capteur 47 de surveillance, une unité 45 de traitement de signaux digitaux, un système 33 de navigation inertielle/GPS, un pack 43 d'électronique, un pack 29 de puissance, et un moteur 35 de croisière. Dans cet exemple, un missile de surveillance est montré, mais un missile contenant n'importe quelle sorte de charge utile peut être utilisé. Par exemple, une charge utile explosive peut être transportée juste devant le moteur 35 de croisière. Le missile 10 comprend de plus une bobine 27 de fibre optique, :sur laquelle une longueur de câble de fibre optique est enroulée. La partie arrière du missile comprend un moteur 41 de suralimentation, les ailettes 17 de stabilisation de suralimentation, et un arrangement 5 de ballons de relais de données contenant une bouteille 39 d'hélium, et un sachet de gaz gonflable 37, une unité 25 d'interface de fibre optique, de l'électronique d'émission/réception RF 23 (incluant l'antenne) et une unité 51 d'alimentation. Lors de l'utilisation, le missile est lancé et suit une trajectoire prédéterminée (ou il est guidé) à une haute altitude, où la partie arrière du missile 49 est détachée. Le moteur 41 de suralimentation et les ailettes 17 de stabilisation de suralimentation tombent, et le ballon 5 est automatiquement déployé. La bouteille 39 d'hélium est utilisée pour remplir de gaz le sachet 37, et l'unité 25 d'interface de fibre optique retient une extrémité du câble de fibre optique, l'autre extrémité du câble de fibre optique étant attachée au missile. Lorsque le missile 10 vole vers la cible, le câble de fibre optique est déroulé à partir de la bobine 27 de fibre optique. D'autres exemples de la présente invention peuvent maintenant être envisagés par le lecteur du métier. La portée de ce brevet est prévue pour couvrir tous les exemples qui incorporent l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de relais de données pour relayer des données entre un véhicule aérien ou un missile (9) et un centre de commande (1), caractérisé en ce que le système de relais de données comporte au moins un ballon (5), le ballon (5) comprenant un lien de communication (7, 3) à la fois vers le centre de commande et vers le véhicule aérien ou missile. 2. Système de relais de données selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de relais de données comporte une pluralité de ballons (4, 5). 3. Système de relais de données selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou chaque ballon est équipé d'une unité de réception et d'émission de fréquence radio et d'une unité d'alimentation. 4. Système de relais de données selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ballon est capable de recevoir et de transmettre des signaux radiofréquences reçus à partir d'une pluralité de véhicules aériens ou de missiles. 5. Système de relais de données selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ballon est capable de recevoir et de transmettre des signaux radiofréquenceS reçus à partir d'une pluralité de centres de commande. 6. Procédé pour relayer des données entre un véhicule aérien ou un missile et un centre de commande, le procédé comprenant les étapes de : - équiper un ballon d'une unité d'émission et de réception de fréquence radio et d'une unité d'alimentation, - déployer le ballon à haute altitude de manière à ce que le ballon soit dans la ligne de vue du centre de commande et du véhicule aérien ou du missile, - utiliser le ballon pour relayer les signaux de fréquence radio entre le véhicule aérien ou le missile et le centre de commande. 7. Procédé pour relayer des données entre un véhicule aérien ou un missile et un centre de commande selon la revendication 6, caractérisé en ceque le ballon est déployé avant que le véhicule aérien ou le missile ne soit lancé. 8. Procédé pour relayer des données entre un véhicule aérien ou un missile et un centre de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que le ballon est attaché au véhicule aérien ou au missile et est déployé à un point désiré de la trajectoire du véhicule aérien ou du missile. 9. Procédé pour relayer des données entre un véhicule aérien ou un missile et un centre de commande, le procédé comportant les étapes de : - équiper un ballon d'une unité de réception et d'émission de fréquence radio et d'une unité d'alimentation, - de plus équiper le ballon d'une unité d'interface de câble de fibre optique, dans laquelle une extrémité du câble de fibre optique est connectée au ballon, l'autre extrémité étant connectée à un missile ou à un véhicule aérien associé, - déployer le ballon à haute altitude de manière à ce que le ballon soit dans la ligne de vue du centre de commande, - utiliser le ballon pour relayer les données entre le véhicule aérien ou le missile et le centre de commande, le ballon communiquant avec le centre de commande en utilisant des signaux de fréquence radio et communiquant avec le véhicule aérien ou le missile en utilisant le câble de fibre optique. 10. Procédé pour relayer des données entre un véhicule aérien ou un missile et un centre de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est équipé de plusieurs ballons, chacun des ballons agissant comme un relais de données et chacun des ballons étant équipé avec une unité de réception et de transmission de fréquence radio et une unité d'alimentation, les ballons communiquant les uns avec les autres en utilisant des transmissions de fréquence radio, et un ballon communiquant avec le véhicule aérien ou le missile en utilisant un câble de fibre optique. 11. Missile (10) comprenant un système de relais de données contenant un sachet gonflable, un gaz pour gonfler le sachet gonflable, une unité de transmission et de réception de fréquence radio, et une unité d'alimentation. 12. Missile (10) comprenant un système de relais de données selon la revendication 11, caractérisé en ce que le missile est adapté pour déployer le système de relais de données lors de son vol. 13. Missile (10) comprenant un système de relais de données selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que le sachet gonflable est adapté pour se gonfler automatiquement au moment du déploiement du système de relais de données. 14. Missile (10) comprenant un système de relais de données selon la revendication 11 ou 12 ou 13, caractérisé en ce que le missile comporte un câble de fibre optique, une extrémité duquel étant attachée au missile lors de toute la durée du vol du missile et l'autre extrémité duquel étant attachée au système de relais de données. 15. Missile (10) comprenant un système de relais de données selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que le missile comporte plusieurs systèmes de relais de données, chacun étant équipé d'un sachet gonflable, de gaz pour gonfler le sachet gonflable, d'une unité de réception et d'émission de fréquence radio et d'une unité d'alimentation, les ballons de relais de données communiquant les uns avec les autres en utilisant des transmissions de fréquence radio, et un ballon communiquant avec le véhicule aérien ou le missile.