Brevet FR2937170A1 — publié le 20100416

Système de détermination de la position d'un drone en phase d'approche d'une plate-forme notamment navale, équipée d'une zone d'appontage La présente invention concerne un système de détermination de la position d'un drone en phase d'approche d'une plate-forme notamment navale, équipée d'une zone d'appontage. On sait que le problème de détermination de la position en vue du guidage d'un drone notamment lors de cette phase d'approche, est un problème crucial qui a donné lieu à des développements depuis maintenant de très nombreuses années. En effet, des solutions à base de technologies laser, GPS ou radar ont déjà été proposées. Cependant, ces différentes solutions présentent un certain nombre d'inconvénients notamment au niveau des risques de perte d'informations. Ainsi par exemple, la disponibilité de ces systèmes n'est pas garantie à chaque instant en raison des sauts de constellation, des décrochages, ou encore des brouillages, etc ... Par ailleurs, la précision de ces différents systèmes peut également être insuffisante. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet l'invention a pour objet un système de détermination de la position d'un drone en phase d'approche d'une plate-forme notamment navale équipée d'une zone d'appontage, caractérisé en ce que le drone est équipé de moyens formant marqueurs optiques agencés selon une configuration prédéterminée et en ce que la plate-forme comporte des moyens de prise de vue de l'environnement proche de la zone d'appontage, associés à des moyens de traitement d'images pour déterminer la position du drone par rapport à la plate-forme à partir de la configuration des moyens formant marqueurs optiques telle que perçue par ces moyens de prise de vue. Selon d'autres aspects de l'invention, le système de détermination de la position d'un drone comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de prise de vue comprennent une première caméra grand champ associée à une deuxième caméra petit champ, - 2 - la première et la deuxième caméras sont associées à une troisième caméra petit champ éloignée de celles-ci, - les moyens de prise de vue sont placés sur le toit d'un hangar associé à la zone d'appontage de la plate-forme, - les moyens formant marqueurs optiques sont disposés dans au moins deux plans se croisant, - les moyens formant marqueurs optiques sont disposés sur le drone de manière à définir les pointes de deux triangles à bases inversées, - le drone comportant un fuselage équipé d'un nez et de patins d'atterrissage, des moyens formant marqueurs optiques sont placés au niveau du nez du fuselage du drone, à l'arrière de ce fuselage et au niveau de chacun des patins d'atterrissage de ce drone, - des moyens formant marqueurs optiques sont disposés de chaque côté de l'arrière du fuselage, - les moyens formant marqueurs optiques comprennent des diodes électroluminescentes, - il comporte des moyens de pilotage d'un clignotement des diodes électroluminescentes, et - les diodes électroluminescentes sont des diodes à infrarouge. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente un drone en position d'appontage sur une zone d'appontage d'une plate-forme navale, - les figures 2 et 3 représentent des vues de côté et de dessus respectivement d'une plate-forme navale, - les figures 4 et 5 représentent des vues de face et de côté d'un drone, - la figure 6 illustre la configuration de moyens formant marqueurs optiques telle que perçue par des moyens de prise de vue entrant dans la constitution d'un système selon l'invention, et - la figure 7 illustre des moyens de traitement d'images entrant dans la constitution d'un système selon l'invention. 2937170 -3- On a en effet illustré sur la figure 1, un drone en position d'appontage sur une plate-forme notamment navale qui est équipée d'une zone d'appontage. Comme cela est illustré, le drone qui est désigné par la référence générale 1 sur cette figure, est en effet sur le point d'apponter sur la zone d'appontage 2 de 5 la plate-forme navale 3. On conçoit alors que dans cette phase il convient que la position du drone soit déterminée de façon fiable et avec précision afin d'assurer la réussite de l'appontage en toute sécurité. A cet effet et comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le drone 1 10 est équipé de moyens formant marqueurs optiques qui sont agencés selon une configuration particulière et la plate-forme 3 comporte des moyens de prise de vue de l'environnement proche de la zone d'appontage, associés à des moyens de traitement d'images pour déterminer la position du drone par rapport à la plate-forme à partir de la configuration des moyens formant marqueurs optiques du 15 drone telle que perçue par ces moyens de prise de vue. Dans l'exemple de réalisation illustrée sur les figures 2 et 3, la plate-forme qui est toujours désignée par la référence générale 3 sur ces figures, comporte à l'arrière, la zone d'appontage désignée par la référence générale 2, cette zone d'appontage étant alors associée à un hangar désigné par la référence générale 4 20 destiné par exemple à loger un hélicoptère, le drone, etc .... Les moyens de prise de vue peuvent alors être installés sur le toit de ce hangar 4 afin d'avoir une vision optimale de l'environnement autour de la zone d'appontage et optimiser la détermination de la position du drone. Ces moyens de prise de vue peuvent alors être décalés par rapport à l'axe 25 longitudinal de la zone d'appontage de la plate-forme et comprennent alors par exemple une première caméra grand champ associée à une deuxième caméra petit champ, placées d'un côté de la plate-forme, tandis qu'une troisième caméra petit champ peut être disposée de l'autre côté de la plate-forme, c'est-à-dire en tout état de cause éloignée des première et deuxième caméras. 30 Ces moyens sont désignés par exemple par les références générales 5 et 6 sur ces figures 2 et 3 et seront décrits plus en détail par la suite. 2937170 -4- Comme cela sera également décrit plus en détail par la suite, ces moyens sont reliés à des moyens de traitement d'images pour déterminer la position du drone. Comme cela a été indiqué précédemment, le drone est équipé de moyens 5 formant marqueurs optiques agencés selon une configuration prédéterminée. Un tel drone est par exemple illustré sur les figures 4 et 5 et est toujours désigné par la référence générale 1 sur ces figures. En fait, les moyens formant marqueurs optiques peuvent être disposés dans au moins deux plans se croisant et de manière à définir les pointes de deux 10 triangles à bases inversées. Dans l'exemple décrit, le drone comporte un fuselage désigné par la référence générale 7, équipé d'un nez désigné par la référence générale 8 et de patins d'atterrissage désignés par les références 9 et 10 respectivement. Les moyens formant marqueurs peuvent alors être placés au niveau du nez 15 du fuselage du drone, à l'arrière de ce fuselage et au niveau de chacun des patins d'atterrissage de ce drone. Ainsi par exemple, des moyens formant marqueurs optiques 11 peuvent être placés au niveau du nez 8 du drone et être associés à des moyens formant marqueurs optiques 12 et 13 placés au niveau des patins d'atterrissage 9, 10 du 20 drone pour définir les pointes d'un premier triangle désigné par la référence générale Ti sur cette figure 4 et la figure 6. De même, des moyens formant marqueurs optiques peuvent également être placés à l'arrière du fuselage comme les marqueurs désignés par les références 14 et 15 sur ces figures. Dans l'exemple illustré, un tel marqueur est disposé de chaque côté du 25 fuselage. Ces marqueurs de fuselage forment alors avec les marqueurs de patins d'atterrissage et de nez du drone les pointes d'un second triangle T2 comme cela est visible sur les figures 5 et 6. Comme cela est illustré, les bases de ces triangles Ti et T2 sont inversées. 30 Des logiciels à base d'algorithmes permettant de déterminer la position et l'orientation du support correspondant c'est-à-dire du drone dans l'espace à partir de la configuration de ces moyens formant marqueurs optiques telle que perçue 2937170 -5- par les moyens de prise de vue, sont ensuite utilisés dans les moyens de traitement d'images. Ces logiciels sont bien connus dans l'état de la technique et ne seront pas décrits plus en détails. 5 Comme cela est indiqué précédemment, et comme cela est illustré sur la figure 7, ces moyens de prise de vue peuvent comporter différentes caméras telles que par exemple une caméra grand champ désignée par la référence générale 16 sur cette figure associée à une deuxième caméra petit champ désignée par la référence générale 17 placées par exemple d'un côté du hangar 10 de la plate-forme, tandis qu'une troisième caméra par exemple petit champ, désignée par la référence générale 18, est placée de l'autre côté du hangar de la plate-forme. Cette configuration de caméras grand champ et petit champ éloignées l'une de l'autre et par exemple placées de chaque côté de l'axe longitudinal de la plate- 15 forme, permet alors d'optimiser la prise en charge du drone lors de son rapprochement afin d'améliorer la précision de la détermination de sa position et lever toute ambiguïté, et parer à tout dysfonctionnement d'une caméra, aveuglement par le soleil, etc ... Ces différentes caméras sont raccordées à des moyens de traitement 20 d'images formés par tout calculateur approprié, recevant également des informations à partir d'une centrale d'attitude de la plate-forme, désigné par la référence générale 19 sur cette figure, et mettant en oeuvre tout algorithme de traitement permettant, comme cela a été indiqué précédemment, à partir de l'analyse de la configuration des moyens formant marqueurs optiques perçue par 25 ces moyens de prise de vue, de déterminer la position exacte du drone 1 par rapport à la plate-forme 3 et à sa zone d'appontage 2. On conçoit alors qu'une telle structure présente un certain nombre d'avantages dans la mesure où la détermination de la position du drone se fait par voie optique de façon beaucoup plus fiable que les systèmes connus, comme cela 30 a été indiqué précédemment. Par ailleurs, on notera également que les moyens formant marqueurs optiques peuvent par exemple comporter des diodes électroluminescentes. -6- Des moyens de pilotage peuvent par exemple être associés à celles-ci pour provoquer un clignotement de ces diodes, ce qui permet d'améliorer le rapport signal sur bruit. De même, des diodes électroluminescentes par exemple à infrarouge peuvent être envisagées pour améliorer encore le traitement d'images. Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS1.- Système de détermination de la position d'un drone (1) en phase d'approche d'une plate-forme (3) notamment navale, équipée d'une zone d'appontage (2), caractérisé en ce que le drone (1) est équipé de moyens formant marqueurs optiques (11, 12, 13, 14, 15) agencés selon une configuration prédéterminée et en ce que la plate-forme comporte des moyens (16, 17, 18) de prise de vue de l'environnement proche de la zone d'appontage, associés à des moyens (19) de traitement d'images pour déterminer la position du drone (1) par rapport à la plate-forme (3) à partir de la configuration des moyens formant marqueurs optiques telle que perçue par ces moyens de prise de vue. 2.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de prise de vue comprennent une première caméra grand champ (16) associée à une deuxième caméra petit champ (17). 3.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon la revendication 2, caractérisé en ce que la première et la deuxième caméras (16, 17) sont associées à une troisième caméra petit champ (18) éloignée de celles-ci. 4.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de prise de vue sont placés sur le toit d'un hangar (4) associé à la zone d'appontage (2) de la plate-forme (3). 5.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens formant marqueurs optiques sont disposés dans au moins deux plans se croisant. 2937170 -8- 6.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens formant marqueurs optiques sont disposés sur le drone de manière à définir les pointes de deux triangles à bases inversées (Ti, T2). 5 7.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon la revendication 6, caractérisé en ce que le drone comportant un fuselage (7) équipé d'un nez (8) et de patins d'atterrissage (9, 10), des moyens formant marqueurs optiques sont placés au niveau du nez du fuselage du drone, à 10 l'arrière de ce fuselage et au niveau de chacun des patins d'atterrissage de ce drone. 8.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon la revendication 7, caractérisé en ce que des moyens formant 15 marqueurs optiques (14, 15) sont disposés de chaque côté de l'arrière du fuselage (7). 9.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé 20 en ce que les moyens formant marqueurs optiques (11, 12, 13, 14, 15) comprennent des diodes électroluminescentes. 10.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens 25 de pilotage d'un clignotement des diodes électroluminescentes. 11.- Système de détermination de la position d'un drone par rapport à une plate-forme selon l'une quelconque des revendications 9 ou 10, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes sont des diodes à infrarouge. 30