Brevet FR3012423A1 — publié le 20150501

La présente invention concerne un dispositif pour sécuriser les drones civils en vol. Aujourd'hui le « standard », en termes de sécurité embarquée sur un drone civil, consiste en un parachute dont la libération est actionnée manuellement par le télé-pilote, après que celui-ci ait réalisé une manoeuvre de coupure du système de propulsion du drone. Les drones civils sont des petits véhicules aériens pilotés par un contrôleur de vol électronique qui est télécommandé par le télé-pilote. Selon la règlementation, en vigueur à ce jour, un drone civil a le droit d'évoluer sous une hauteur maximale de 150 mètres au-dessus du sol, pour ne pas interférer avec le trafic aérien. La première problématique est qu'en cas de panne majeure du système de propulsion du drone, ou en cas de défaillance structurelle importante, le drone est soumis à une chute libre ; si le drone évoluait à 150 m de hauteur, il mettra environ 5 secondes pour toucher le sol et atteindra une vitesse verticale de 180km/h. Ces 5 secondes ne permettent pas au télé-pilote d'analyser la situation et d'agir dans de bonnes conditions, pour réaliser la manoeuvre de coupure du système de propulsion et expulser le parachute. Dans ce cas le drone s'écrasera au sol, réduisant ainsi à néant l'investissement au niveau du drone et de la charge utile embarquée (caméra, appareil photo, équipement de mesure,....), sans parler des dégâts potentiels au niveau des tiers se situant sous la zone d'évolution du drone. La deuxième problématique est que le contrôleur de vol électronique implanté dans le drone est susceptible de dysfonctionnements ; dans ce cas le télé-pilote perd le contrôle du drone, lequel peut notamment partir au-dessus des 150 mètres de hauteur et provoquer un incident aérien, ou s'éloigner à des kilomètres horizontalement du télé-pilote et finir par se perdre et s'abimer, réduisant là aussi à néant l'investissement au niveau du drone et de la charge utile, sans parler des dégâts potentiels au niveau des tiers. Le dispositif selon l'invention permet de résoudre ces deux problématiques. Il consiste en un boitier équipé : - d'un système de détection d'une sortie du domaine de vol normal du drone. - d'un système logique qui en cas de détection de sortie du domaine de vol normal du drone ou de réception de l'ordre d'arrêt d'urgence va couper le système de propulsion du drone et éjecter le parachute pour garantir une descente à faible vitesse du drone et de sa charge utile, afin de ne pas les abimer au moment de toucher le sol, ainsi que de limiter au maximum les dégâts causés aux tiers. - d'un système de réception d'un ordre d'arrêt d'urgence du vol envoyé par le télé-pilote. - d'un système de coupure du système de propulsion du drone. - d'un parachute avec système d'éjection. Les 3 derniers systèmes ci-dessus peuvent être externes au boitier, à condition de rester connectés au système logique Le dessin annexé illustre l'invention selon un mode de réalisation (d'autres modes de réalisation sont envisageables): La figure 1 représente la vue en coupe du dispositif de l'invention, appliqué aux drones civils dont l'énergie de propulsion est électrique. En référence à ce dessin, le dispositif de l'invention comporte : - Un boitier 1 raccordé électriquement entre la source principale d'énergie électrique du drone en 7 et l'alimentation électrique principale du drone en 8. - Une télécommande RF d'arrêt d'urgence 9 - Un parachute 2 avec son système d'éjection composé d'un ressort 3, et d'un système mécanique de verrouillage 4 équipé d'un actionneur électromécanique 5. - Un circuit électronique 6 comportant : - le système de détection de sortie du domaine de vol normal du drone, - le système de réception d'une demande d'arrêt d'urgence du vol, - le système de coupure du système de propulsion, - l'alimentation de l'actionneur électromécanique 5 du système d'éjection du parachute - le système logique qui en cas de détection de sortie du domaine de vol normal du drone, ou de réception de l'ordre d'arrêt d'urgence, va piloter le système coupant le système de propulsion du drone et le système d'éjection du parachute. Le circuit électronique 6 est matérialisé par : o Un récepteur RF permettant de recevoir un ordre d'arrêt d'urgence du vol du télé- pilote qui actionne le bouton de la télécommande 9. o Un relais de puissance qui autorise ou coupe l'alimentation électrique principale du drone. o Une centrale inertielle électronique (accéléromètre couplé à un gyroscope) permettant de déterminer les angles de roulis et de tangage du drone et de détecter une chute libre. o Un capteur barométrique permettant de calculer la vitesse ascensionnelle du drone. o Un microprocesseur avec un programme logique qui contrôle les informations issues du récepteur RF, de la centrale inertielle et du capteur barométrique et qui commande le relais de puissance et l'alimentation de l'actionneur électromécanique 5. Les paramètres retenus pour déterminer le domaine de vol normal dans ce mode de réalisation (vitesse ascensionnelle négative maxi, angle de roulis et de tangage maxi et mini, durée de chute libre maxi) sont enregistrés dans le programme logique. Pour détecter une sortie du domaine de vol normal du drone, le programme logique compare, en temps réel, ces paramètres du domaine de vol normal avec l'allure du vol en cours (vitesse ascensionnelle, angle de roulis et de tangage, durée de chute libre) en traitant les données en provenance des différents capteurs Ce dispositif est ainsi capable de détecter une sortie du domaine de vol normal du drone, ou de recevoir un ordre d'arrêt d'urgence du télé-pilote, et de réagir immédiatement en coupant d'abord l'alimentation électrique principale du drone puis, suivant une logique précise, en éjectant le parachute dans les meilleures conditions afin d'assurer son efficacité. Le dispositif selon l'invention met à disposition des exploitants de drones civils un nouveau standard de sécurité lequel, comparé au standard actuel, permet de réduire fortement, voire d'annuler, les dégâts occasionnés par une panne majeure du système de propulsion du drone, ou par un dysfonctionnement du contrôleur de vol. Il est particulièrement destiné à être installé sur tous les drones civils déjà en service et sur tous les futurs drones civils. REVENDICATIONS1) Un dispositif pour sécuriser les drones civils en vol caractérisé en ce qu'il comporte un boitier muni : - d'un système de détection automatique d'une sortie du domaine de vol normal du drone - d'un système logique, qui en cas de détection de sortie du domaine de vol normal du drone, ou en cas de réception de demande d'arrêt d'urgence du télé pilote, va piloter le système éjectant le parachute et le système coupant le système de propulsion - d'un système de réception d'un ordre d'arrêt d'urgence du vol envoyé par le tété-pilote. - d'un système de coupure du système de propulsion du drone. - d'un parachute avec son système d'éjection. 2) Un dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système réceptionnant un ordre d'arrêt d'urgence du vol envoyé par le télé pilote soit externe au dispositif 3) Un dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que le système coupant le système de propulsion du drone soit externe au dispositif. 4) Un dispositif selon l'une quelconque des revendication précédentes caractérisé en ce que le système contenant le parachute avec son système d'éjection soit externe au dispositif. 5) Un dispositif selon l'une quelconque des revendication précédentes caractérisé en ce que le domaine de vol normal du drone soit constitué par un ou plusieurs des paramètres qui définissent les plages d'évolution du drone tel que vitesse ascensionnelle maxi/mini, angles de roulis et de tangage maxi/mini, accélérations X,Y,Z maxi/mini, durée maxi de chute libre, vitesse de déplacement horizontale, vitesse angulaire maxi de lacet, altitude maxi/mini, etc... 6) Un dispositif selon l'une quelconque des revendication précédentes caractérisé en ce que l'allure du vol du drone soit définie par un ou plusieurs des paramètres d'évolution du drone tel que vitesse ascensionnelle, angles de roulis et de tangage, accélérations, vitesse de déplacement horizontale, lacet, altitude, etc...,mesurés en temps réel.25