Brevet FR2990275A1 — publié le 20131108

Système de transmission satellitaire La présente invention concerne un système de transmission satellitaire comprenant au moins une station de réception et un satellite géostationnaire. La station comprend un émetteur/récepteur de signaux satellitaires et une antenne orientable. La station peut, par exemple, être intégrée dans un véhicule terrestre, un navire ou un aéronef. Dans le cadre de la transmission de signaux satellitaires TDMA (Time Division Multiple Access), MF-TDMA (Multi-Frequency TDMA), ou OHFMA (Orthogonal Hopping Frequency Multiple Access), un intervalle temporel permettant l'émission ou la réception est alloué à une station de réception. Cet intervalle temporel est choisi parmi un ensemble d'intervalles temporels. Les autres intervalles temporels étant alloués à d'autres stations pour l'émission et la réception de leurs signaux satellitaires. En plus de cette allocation des intervalles temporels, il est nécessaire de synchroniser temporellement les émetteurs/récepteurs des différentes stations. En effet, les données envoyées par une station ne sont reçus correctement par le satellite géostationnaire que si elles sont reçues dans l'intervalle de temps alloué à la station. Un des paramètres à connaître pour synchroniser les différents émetteurs/récepteurs est le temps de propagation entre la station et le satellite géostationnaire. Cette connaissance du temps de propagation permet alors de le compenser. La réception des données par le récepteur est correcte lorsque l'estimation du temps de propagation entre la station et le satellite est effectuée avec une précision inférieure à quelque microsecondes. Or suivant la position de la station sur la Terre ou dans les airs, le temps de propagation peut varier entre 119 ms et 140 ms. L'imprécision provoquée par le temps de propagation est donc de l'ordre la dizaine de millisecondes. Dans le cas où l'émetteur/récepteur de la station ne connait pas le temps de propagation il ne peut pas envoyer ces données dans l'intervalle temporel correct. Dans ce cas le récepteur, afin de recevoir ces données, doit faire plusieurs hypothèses temporelles sur le temps d'émission de l'émetteur/récepteur de la station. Il est connu, pour déterminer le temps de propagation, des systèmes qui échangent des messages entre une station responsable de la gestion de l'heure et la station devant déterminer le temps de propagation. Cependant, cet échange de messages est efficace uniquement si l'émetteur/récepteur de la station a déjà une connaissance a priori du temps de propagation entre le satellite et lui-même. En effet, bien que la précision temporelle requise pour initier l'échange de message soit moins grande que celle requise pour échanger les données elle est de l'ordre d'une milliseconde. Il est connu des systèmes comprenant un dispositif permettant de déterminer la position géographique de la station et la position du satellite géostationnaire. La position géographique de la station est obtenue par l'utilisation d'un dispositif de type GNSS. La position du satellite géostationnaire est obtenue par exemple par l'utilisation d'éphémérides. Connaissant ces deux localisation, il est connu de déterminer la distance entre la station et le satellite géostationnaire et ainsi d'en déduire le temps de propagation. Cependant l'ajout de ce dispositif de localisation peut-être incompatible avec le volume disponible dans la station, car son encombrement peut-être significatif. La présente invention vise donc à remédier à ces problèmes en proposant un système de transmission satellitaire permettant d'estimer le temps de propagation entre la station et le satellite géostationnaire sans 25 connaissance géographique de la localisation de la station. Ainsi, il est proposé, selon un aspect de l'invention un système de transmission satellitaire comprenant au moins un satellite géostationnaire et au moins une station de réception munie d'une antenne. La station comprend 30 des moyens d'émission/réception d'un signal satellitaire et des moyens de détermination d'un angle d'élévation de ladite antenne par rapport au sol, afin que ladite antenne soit dans la direction dudit satellite. Le système comprend également des moyens de détermination d'une distance entre la station et le satellite à partir dudit angle d'élévation, par le théorème d'AI-Kashi. Il comprend aussi des moyens de détermination du temps de propagation entre la station et le satellite à partir de la distance. On considère qu'au niveau pris pour référence des mesures 5 angulaires, le sol est horizontal. L'angle d'élévation de l'antenne est l'angle entre le plan horizontal et la droite allant de l'antenne au satellite géostationnaire. Cet angle est aussi connu sous le nom de site ou angle de site. 10 Le théorème d'Al-Kashi est également connu sous le nom de loi des cosinus ou théorème de Pythagore généralisé. Ce théorème, utilisé en trigonométrie, donne une relation, dans un triangle, entre la longueur d'un côté, la longueur des deux autres et le cosinus de l'angle formé par ces deux 15 autres côtés. Il généralise ainsi le théorème de Pythagore aux triangles non rectangles. Ce système permet donc de déterminer le temps de propagation entre la station et le satellite. De plus le calcul du temps de propagation ne 20 nécessite pas la connaissance de la localisation de la station ni la présence d'une station de synchronisation. Selon une caractéristique de l'invention les moyens de détermination d'un angle d'élévation sont adaptés en outre pour utiliser un 25 angle d'élévation Et de ladite station par rapport au sol. Cette caractéristique technique permet d'améliorer la précision du calcul du temps de propagation dans le cas où la station n'est pas horizontale par rapport au sol. 30 Avantageusement les moyens de détermination de la distance séparant le satellite et la station sont adaptés pour utiliser la relation suivante L = \1D2- R2cos2(El)- R.sin(El). Dans cette relation D est la distance entre le centre de la terre et le satellite, R est le rayon de la terre, El est 35 l'angle d'élévation et L est la distance entre la station et le satellite. 2 9902 75 4 Avantageusement les moyens de détermination du temps de propagation 106 sont adaptés pour utiliser la relation suivante T = . Dans cette relation L est la distance entre la station et le satellite, c est la vitesse 5 des ondes radio et T est le temps de propagation entre la station et le satellite. Avantageusement la station est une station au sol, une station embarquée à bord d'un véhicule terrestre, maritime ou aérien. 10 Avantageusement le procédé de transmission satellitaire, comprend une étape de détermination d'une élévation d'une antenne afin que l'antenne soit dans la direction du satellite. Le procédé comprend également une étape de détermination de la distance entre la station et le 15 satellite à partir de l'élévation, adaptée pour utiliser le théorème d'Al-Kashi et une étape de détermination du temps de propagation entre la station et le satellite à partir de la distance. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages 20 apparaîtront à la lecture de la description détaillée faite à titre d'exemple non limitatif et à l'aide des figures parmi lesquelles : - la figure 1 présente un mode de réalisation du système suivant un aspect de l'invention. - la figure 2 présente une première localisation des différentes variables 25 permettant d'utiliser le théorème d'Al-Kashi - la figure 3 présente la localisation de l'angle d'élévation de l'antenne et l'angle d'élévation de la station - la figure 4 présente une deuxième localisation des différentes variables permettant d'utiliser le théorème d'Al-Kashi 30 - la figure 5 présente un mode de réalisation du procédé suivant un aspect de l'invention. Le système représenté figure 1 comprend un satellite 101 géostationnaire et une station 102 de réception pouvant être au sol 35 embarqué à bord d'un véhicule terrestre, maritime ou aérien. La station 102 comprend un dispositif d'émission/réception 103 d'un signal satellitaire et un dispositif détermination d'un angle d'élévation 104 d'une antenne 105 afin que celle-ci soit dans la direction du satellite géostationnaire. Ce dispositif est par exemple un niveau à bulle ou bien d'autres dispositifs connus de l'homme du métier comme un inclinomètre deux axes mécanique ou numérique. De plus le système comprend un dispositif de détermination de la distance 106 entre la station et le satellite géostationnaire à partir de l'information de l'angle d'élévation de l'antenne. Ce dispositif est adapté pour utiliser le théorème d'AI-Kashi connu également sous le nom de loi des cosinus ou théorème de Pythagore généralisé. Ce théorème, utilisé en trigonométrie, donne une relation, dans un triangle, entre la longueur d'un côté, la longueur des deux autres et le cosinus de l'angle formé par ces deux autres côtés. Il généralise ainsi le théorème de Pythagore aux triangles non rectangles. La figure 2 présente un exemple de triangle sur lequel le théorème d'AI-Kashi peut-être appliqué. L'utilisation de ce théorème permet de définir la longueur c définie comme étant c = -\/a2 + b2 - 2ab cos (y) De plus le système comprend un dispositif de détermination du temps de propagation 107 entre la station et le satellite géostationnaire à partir de la distance entre la station et le satellite. Pour fonctionner le système suppose donc que l'antenne de la station pointe correctement vers le satellite géostationnaire. Cette connaissance de l'angle d'élévation El de l'antenne a besoin d'une précision inférieur à deux degrés pour être efficace. Cette précision est réalisable par les dispositifs connus dans l'état de la technique. Comme illustré sur la figure 3, sur cette figure le cas d'une station au sol est décrit, dans une variante la station peut être embarqué dans un aéronef et dans ce cas le système fonctionne de manière similaire, le dispositif de détermination de l'élévation 104 est adapté pour utiliser l'angle d'élévation Et de la station par rapport au sol. En effet afin de déterminer l'angle d'élévation de l'antenne la station doit pouvoir déterminer son propre angle d'élévation Et par rapport au sol. Connaissant cet angle d'élévation Ei par rapport au sol, il est possible de déterminer l'angle d'élévation El de l'antenne comme étant l'addition de l'angle d'élévation Et et de l'angle Ec entre l'antenne et la station . La figure 3 représente la détermination de l'angle d'élévation El à partir de l'angle d'élévation de la station Et l'angle Ec 2 9902 75 6 entre la station et l'antenne. Ainsi ceci permet de prendre en compte le fait que la station n'est pas parfaitement horizontale par rapport au sol. Ceci peut-être réalisé par exemple par la présence d'un niveau à bulle, d'un inclinomètre deux axes mécaniques ou numériques ou tout autre moyens 5 connus de l'homme du métier. Dans une variante du dispositif de détermination de la distance 106, celui-ci est adapté pour utiliser la relation suivante L = - Ni D2 - R2cos2(E1) - R.sin(El). Les différentes variables de cette relation sont représentées sur la figure 4. Sur cette figure le cas d'une station au sol 10 est décrit, dans une variante la station peut être embarquée dans un aéronef et dans ce cas le système fonctionne de manière similaire. Dans cette relation D est la distance entre le centre de la terre et le satellite géostationnaire, R est le rayon de la terre. Ces deux grandeurs sont connues avant l'utilisation du procédé. El est l'angle d'élévation déterminé par le 15 moyen de détermination d'une élévation et L est la distance entre la station et le satellite géostationnaire. Dans le cas ou l'angle d'élévation de la station est connu ou estimé ainsi que l'angle Ec entre la station et l'antenne; la relation est alors L = - NID2 - R2cos2(Ec + Ei)- R.sin(Ec + Ei). Dans cette relation Et est l'angle d'élévation de la station par rapport sol et Ec est l'angle 20 d'inclinaison entre l'antenne et la station. Dans une autre variante du dispositif de détermination du temps de propagation 107, celui-ci est adapté pour utiliser la relation T = . Dans cette relation L est la distance entre la station et le satellite géostationnaire, c 25 est la vitesse des ondes radio et T est le temps de propagation entre la station et le satellite. La figure 5 présente le procédé de transmission satellitaire. Ce procédé est mis en place dans un système qui comprend un satellite 101 et 30 une station de réception 102. La station 102 comprend des dispositifs d'émission/réception 103. Le procédé comprend une étape de détermination d'un angle d'élévation 301 d'une antenne afin qu'elle soit dans la direction du satellite géostationnaire. Le procédé comprend ensuite une étape de détermination de la distance 302 entre la station et le satellite à partir de 35 l'élévation, adaptée pour utiliser le théorème d'Al-Kashi. Il comprend de plus une étape de détermination du temps de propagation 303 entre l'antenne de la station et le satellite à partir de la distance. REVENDICATIONS1. Système de transmission satellitaire comprenant au moins un satellite (101) géostationnaire et au moins une station de réception (102) munie d'une antenne (105), ladite station (102) comprenant des moyens d'émission/réception (103) d'un signal satellitaire et des moyens de détermination (104) d'un angle d'élévation (El) de ladite antenne (105) par rapport au sol, afin que ladite antenne soit dans la direction dudit satellite, caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens de détermination d'une distance (106) entre ladite station et ledit satellite à partir dudit angle d'élévation (El), par le théorème d'Al-Kashi; et - des moyens de détermination du temps de propagation (107) entre ladite station (102) et ledit satellite (101) à partir de ladite distance. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens de 15 détermination (104) d'un angle d'élévation (El) sont adaptés pour utiliser en outre un angle d'élévation (Ei) de ladite station par rapport au sol. 3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens de détermination de la distance (106) sont adaptés pour utiliser la relation 20 suivante L = JD2 - R2. cos2(E1) - R.sin(El) dans cette relation D est la distance entre le centre de la terre et ledit satellite, R est le rayon de la terre, El est ledit angle d'élévation et L est la distance entre ladite station et ledit satellite. 25 4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits moyens de détermination du temps de propagation (107) sont adaptés pour utiliser la relation suivante T = ; dans cette relation L est la distance entre ladite station et ledit satellite, c est la vitesse des ondes radio dans l'air et T est le temps de propagation entre ladite station et ledit satellite. 30 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel ladite station (102) est une station au sol ou une station embarquée à bord d'un véhicule terrestre, maritime ou aérien. 6. Procédé de transmission satellitaire comprenant une étape de détermination d'un angle d'élévation (301) d'une antenne (105) afin que ladite antenne (105) soit dans la direction dudit satellite, caractérisé en ce 5 qu'il comprend - une étape de détermination de la distance (302) entre une station de réception et ledit satellite à partir dudit angle d'élévation, en utilisant le théorème d'Al-Kashi ; et - une étape de détermination du temps de propagation (303) entre Io ladite station et ledit satellite à partir de ladite distance.