Brevet FR3049145A1 — publié le 20170922

Balise d'observation d'un objet, système d'observation et procédé de transmission de données d'observation associés La présente invention concerne une balise d'observation d'un objet et plus généralement un système d'observation comportant une telle balise. Le système d'observation permet notamment de collecter des données d'observation relatives à des objets éloignés d'un centre de traitement de ces données et situés éventuellement dans des endroits géographiques difficilement accessibles par d'autres moyens de liaison radioélectrique ou informatique. Chaque objet comprend tout objet vivant ou non, dont l'observation à distance présente un certain intérêt pour des fins scientifiques, commerciales, militaires, etc. Un tel objet est, par exemple, un animal d'une espèce menacée se déplaçant dans une zone géographique prédéterminée. L'observation de cet animal peut alors comprendre l'analyse de coordonnées géographiques de ses déplacements, ou encore la température de son corps. Un autre exemple d'un tel objet est une zone au sol prédéterminée dont l'humidité est observée pour des fins agricoles notamment pour un arrosage adapté aux plantes cultivées dans cette zone. Selon encore un autre exemple, un tel objet est un compteur de gaz, d'électricité ou d'eau dont les relevés sont observés à distance. Il existe dans l'état de la technique, différents systèmes d'observation permettant de collecter des données d'observation relatives à ces objets. Pour ce faire, il est connu l'utilisation de balises d'observation associées à chacun de ces objets et permettant de générer et de transmettre vers le centre de traitement les données d'observation relatives à cet objet. Chaque balise comporte généralement un transmetteur des données d'observation et une source d'alimentation permettant d'alimenter l'ensemble des composants électriques de cette balise. La transmission vers le centre de traitement s'effectue à travers des engins mobiles se déplaçant dans les environs des balises d'observation et étant aptes à collecter des données d'observation issues de ces balises. Ces engins mobiles comprennent notamment des aéronefs tels que des avions de lignes ou des drones d'observation, ou encore des aérostats. Ainsi, par exemple, un avion de ligne muni d'un terminal de collecte est apte à collecter des données d'observation issues des balises d'observation qu'il survole au cours de sa mission nominale. 3049145 2 Ces données d'observation sont stockées dans le terminal de collecte jusqu'à ce que l'avion atterrisse et transmette ces données vers le centre de traitement via des liaisons informatiques appropriées. En variante, ces données sont transmises vers le centre de traitement lorsque 5 l'avion est encore en vol, en utilisant par exemple des liaisons de transmission via les satellites. Toutefois, un tel système d'observation n'est pas complètement satisfaisant. En particulier, pour augmenter les chances d'être collectées par des engins mobiles passant dans les environs, les données d'observation doivent être émises par les balises 10 d'observation en permanence ou durant des créneaux d'émission relativement longs. Ceci réduit alors le cycle de vie de la source d'alimentation associée à chaque balise et plus généralement, rend la structure d'une telle balise plus complexe. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. À cet effet, l'invention a pour objet une balise d'observation pour un système 15 d'observation d'une pluralité d'objets disposés dans des endroits géographiques distincts, la balise comportant une unité d'observation apte à générer au moins une donnée d'observation relative à l'objet correspondant ; et une unité de communication comportant un émetteur apte à émettre un signal d'observation correspondant à au moins une donnée d'observation générée. 20 Le signal d'observation est destiné à un engin mobile apte à collecter les données d'observation et à émettre des signaux ADS-B comportant un message du type ADS-B permettant l'identification de cet engin. L'unité de communication comporte en outre un récepteur apte à recevoir des signaux ADS-B issus de l'engin mobile, et l'unité de communication est configurée pour 25 déclencher l'émission du signal d'observation par l'émetteur lorsqu'au moins un signal ADS-B est reçu par le récepteur. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, la balise d'observation comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : 30 - le récepteur est apte à mesurer le niveau de puissance en réception du signal ADS-B et dans laquelle l'émetteur est apte à émettre le signal d'observation en fonction de ce niveau de puissance ; - le récepteur est apte en outre à démoduler le message du type ADS-B contenu dans le signal ADS-B ; 35 - l'unité de communication comporte en outre une unité de traitement apte à extraire du message du type ADS-B un identifiant de l'engin mobile ; 3049145 3 - l'unité de traitement est apte à déclencher l'émission du signal d'observation vers l'engin mobile en fonction de l'identifiant de cet engin mobile ; - l'unité de communication comporte en outre une unité de traitement apte à extraire du message du type ADS-B une information relative à la position de l'engin 5 mobile ; - l'unité de traitement est apte à estimer la position de l'objet correspondant à partir de l'information relative à la position de l'engin mobile ; et - le récepteur est un récepteur à superréaction. La présente invention a également pour objet un procédé de transmission de 10 données d'observation mis en oeuvre par une balise d'observation d'un objet, tel que précédemment décrit, comportant les étapes suivantes : - génération d'au moins une donnée d'observation relative à l'objet correspondant; - réception d'un signal ADS-B issu d'un engin mobile ; et - déclanchement de l'émission d'un signal d'observation correspondant à au moins 15 une donnée d'observation générée. La présente invention a également pour objet un système d'observation d'une pluralité d'objets disposés dans des endroits géographiques distincts, comportant pour chaque objet, une balise d'observation tel que précédemment décrit ; et au moins un engin mobile apte à se déplacer dans des environs d'au moins certaines des balises, et 20 comportant un module de réception apte à collecter les signaux d'observation issus de ces balises d'observation et un module de communication ADS-B apte à émettre un signal ADS-B comportant un message du type ADS-B permettant l'identification de cet engin. Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, au moins un engin mobile est 25 un aéronef. Ces caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un système d'observation selon l'invention, 30 le système d'observation comportant notamment une pluralité de balises d'observation selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique d'une balise d'observation de la figure 1; et - la figure 3 est une vue schématique d'une balise d'observation selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. 35 Le système d'observation 10 de la figure 1 permet d'observer à distance une pluralité d'objets disposés dans des endroits géographiques distincts. 3049145 4 Le système d'observation 10 permet plus particulièrement de générer des données d'observation relatives à chacun des objets, de collecter l'ensemble des données d'observation générées et de transmettre les données d'observation collectées vers un centre de traitement 12 comme ceci sera expliqué par la suite. 5 Le centre de traitement 12 est par exemple un calculateur raccordé à un réseau informatique global 13 tel qu'Internet et permettant de traiter les données d'observation selon des techniques connues en soi. Chaque objet est repéré sur la figure 1 par un signe de référence 14A à 14N. Par « objet » 14A à 14N, il est entendu un objet vivant ou non présentant au moins 10 un paramètre physique, dont l'observation à distance constitue un certain intérêt pour des fins scientifiques, commerciales, militaires, etc. Un exemple d'un tel objet 14A à 14N est une zone agricole prédéterminée au sol dont l'humidité est observée à des fins agricoles, ou encore un bateau dont la position est observée à des fins d'une surveillance maritime. 15 Les objets 14A à 14N sont disposés, par exemple, sur la surface terrestre ou dans les océans dans des endroits géographiques différents. Les objets 14A à 14N sont disposés de manière fixe ou mobile dans une zone de mobilité prédéterminée. Les objets 14A à 14N sont de même nature ou de natures différentes. 20 Le système d'observation 10 comporte au moins un engin mobile 15 et une pluralité de balises d'observation 16A à 16N selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ces balises 16A à 16N sont associées respectivement aux objets 14A à 14N et aptes à émettre des signaux d'observation correspondant à des données d'observation relatives à ces objets, vers l'engin mobile 15. 25 Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, l'engin mobile 15 est un aéronef et plus particulièrement, un avion de ligne. Toutefois, la présente invention reste applicable à tout autre type d'engin mobile apte à se déplacer notamment dans l'atmosphère terrestre et comportant les caractéristiques décrites ci-dessous. Ainsi, un drone, un hélicoptère et un aérostat sont encore des exemples de tels 30 engins mobiles. Par ailleurs, pour des raisons de simplicité, un seul engin mobile 15 est illustré sur la figure 1. Toutefois, le système selon l'invention comporte généralement une pluralité d'engins mobiles du même type ou des types différents. L'engin mobile 15 comporte un module de génération de message ADS-B 20, un 35 module de communication ADS-B 22, un module de réception 24, un module de collecte 26 et un module de communication externe 28. 3049145 5 Le module de génération de message ADS-B 20 est par exemple un calculateur embarqué permettant de générer un message du type ADS-B (de l'anglais « Automatic Dependent Surveillance-Broadcast ») relatif à cet engin mobile 15 selon des techniques connues en soi. 5 En particulier, un tel message du type ADS-B comporte un identifiant unique de l'engin mobile 15 et une information relative à la position courante de l'engin mobile. Cette information est issue notamment d'un système de positionnement par satellite. Le module de communication ADS-B 22 est par exemple un émetteur/récepteur 10 apte à communiquer avec des dispositifs électroniques à l'extérieur de l'engin mobile 15 en envoyant et en recevant des messages du type ADS-B sous la forme des signaux radioélectriques. En particulier, le module de communication ADS-B 22 comporte une première antenne de communication 31. 15 La première antenne de communication 31 permet de former un signal radioélectrique ADS-B à partir du message du type ADS-B et l'émettre dans les environs de l'engin mobile 15. Les environs de l'engin mobile 15 sont par exemple délimités par une sphère de rayon de 280 km avec le centre coïncidant avec l'engin mobile 15. 20 Le signal ADS-B comporte le message du type ADS-B généré par le module de génération de message ADS-B 20. Autrement dit, le message du type ADS-B est modulé dans le signal ADS-B. Le module de réception 24 est par exemple un récepteur apte à recevoir des signaux radioélectriques des dispositifs électroniques à l'extérieur de l'engin mobile 15 25 tels que les balises d'observation 16A à 16N, à filtrer ses signaux, à en extraire des données d'observation et à transmettre ces données vers le module de collecte 26. En particulier, le module de réception 24 comporte une deuxième antenne de communication 32. La deuxième antenne 32 est une antenne de réception définissant un domaine de 30 visibilité et permettant de recevoir des signaux d'observation émis par des balises d'observation 16A à 16N se trouvant dans le domaine de visibilité de cette antenne 32. Lorsque l'engin mobile 15 est un aéronef, notamment un avion de ligne, le domaine de visibilité en projection sur la surface terrestre est délimité par un cercle de diamètre compris, par exemple, entre 300 et 400 km. 35 Ainsi, dans ce cas, la deuxième antenne 32 permet de recevoir des signaux d'observation émis par des balises d'observation 16A à 16N se trouvant dans ce cercle. 3049145 6 Le module de collecte 26 est par exemple une partie de mémoire de stockage de l'engin mobile 15 apte à stocker des données d'observation correspondant aux signaux d'observation reçus par la deuxième antenne 32, transmis par le module de réception 24 et issus des balises d'observation 16A à 16B. 5 Selon la variante de réalisation de la figure 1, le module de communication externe 28 permet de transmettre les données issues du module de collecte 26 via une troisième antenne de communication 33. La troisième antenne de communication 33 est capable d'émettre des données vers notamment des satellites, par exemple vers un satellite 35, illustré sur cette figure 1.Dans l'exemple de réalisation de la figure 1, le module de 10 collecte 26 présente un tampon de stockage des données d'observation reçues par la deuxième antenne 32 avant la transmission de ces données via la troisième antenne 33. Dans ce cas, le module de communication externe 28 est apte à émettre les données stockées dans ce module vers le satellite 35 via la troisième antenne 33. Ces données sont par la suite transmises via le réseau global 13 vers le centre de 15 traitement 12. Selon une variante de réalisation (non-illustrée), le module de collecte 26 est apte à stocker les données d'observation jusqu'à qu'il soit possible de le transmettre vers le centre de traitement 12. Ainsi, par exemple, lorsque l'engin mobile 15 est un aéronef, le module de collecte 20 26 est apte à stocker les données d'observation jusqu'à l'atterrissage de l'aéronef. Ces données sont ensuite transmises vers le centre de traitement 12 via des moyens de transmission conventionnels. Les balises d'observation 16A à 16N sont sensiblement identiques entre elles. Ainsi, par la suite, seule la balise d'observation 16A sera expliquée en détail en référence 25 à la figure 2. Comme illustré sur cette figure 2, la balise d'observation 16A selon le premier mode de réalisation comporte une unité d'observation 40, une unité de communication 42 et une source d'alimentation 44. La source d'alimentation 44 est par exemple une batterie apte à alimenter 30 l'ensemble des composants électroniques de la balise d'observation 16A. L'unité d'observation 40 est un détecteur apte à générer au moins une donnée d'observation relative à l'objet 14A correspondant. Cette donnée d'observation comprend, par exemple, une valeur numérique correspondant à un ou plusieurs paramètres physiques observés en relation avec cet objet 14A. 35 Ainsi, par exemple, pour un objet 14A correspondant à une zone agricole au sol, l'unité d'observation 40 correspondante comprend un détecteur d'humidité apte à mesurer 3049145 7 l'humidité de cette zone et à générer une donnée d'observation comprenant une valeur numérique de cette mesure. Pour un objet 14A correspondant à un bateau à surveiller, l'unité d'observation 40 comprend un détecteur apte à localiser le bateau à partir d'un système de géolocalisation 5 et à générer une donnée d'observation comprenant, par exemple, trois valeurs numériques correspondant aux coordonnées géographiques de ce bateau. L'unité d'observation 40 comporte des moyens de stockage 46 aptes à stocker des données d'observation au moins temporellement avant leur transmission par l'unité de communication 42. 10 L'unité de communication 42 est à apte à recevoir des signaux radioélectriques, notamment ceux émis par le module de communication ADS-B 22 de l'engin mobile 15. L'unité de communication 42 est aussi apte à émettre des signaux radioélectriques qui sont notamment destinés au module de réception 24 de l'engin mobile 15. En particulier, l'unité de communication 42 comporte un récepteur 51 associé à 15 une antenne de réception 52 et un émetteur 53 associé à une antenne d'émission 54. Le récepteur 51 est apte à recevoir des signaux radioélectriques issus des environs de la balise 16A et à identifier s'il s'agit d'un signal ADS-B émis par exemple par la première antenne 31 du module de communication ADS-B 22. Pour ce faire, le récepteur 51 est apte à mesurer le niveau de puissance en 20 réception des signaux radioélectriques reçus et en particulier le niveau de puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE) de ces signaux. En fonction de la fréquence mesurée, le récepteur 51 est apte à identifier un signal ADS-B émis par la première antenne 31 du module de communication ADS-B 22. Selon le premier mode de réalisation de l'invention, le récepteur 51 est apte à 25 identifier s'il s'agit d'un signal ADS-B sans nécessairement lire le message du type ADS-B contenu dans ce signal. Un tel type de réception est appelé sans démodulation, car le message du type ADS-B n'est pas démodulé par le récepteur 51. L'émetteur 53 est apte à émettre des signaux d'observation correspondant aux 30 données d'observation générées par l'unité d'observation 40 et stockées dans les moyens de stockage 46, après la réception d'un signal ADS-B par le récepteur 51. Ainsi, la réception d'un signal ADS-B par le récepteur 51 est apte à déclencher l'émission des signaux d'observation vers l'engin mobile 15 par l'émetteur 53. Pour ce faire, dès la réception d'un signal ADS-B, le récepteur 51 est apte à 35 activer le fonctionnement de l'émetteur 53 en déclenchant ainsi l'émission des signaux d'observation. 3049145 8 Un procédé de transmission de données d'observation mis en oeuvre par l'une des balises d'observation 16A à 16N, par exemple par la balise 16A, sera désormais expliqué. Lors d'une étape initiale, l'unité d'observation 40 génère des données d'observation relatives à l'objet 14A et stocke ces données dans les moyens de stockage 5 46. Lors d'une étape suivante, le récepteur 51 reçoit l'ensemble des signaux radioélectriques émis dans les environs de la balise 16A et identifie si au moins un signal ADS-B est reçu. Lorsqu'un signal ADS-B est reçu, lors d'une étape suivante, le récepteur 51 active 10 le fonctionnement de l'émetteur 53. Lors d'une étape suivante, l'émetteur 53 émet des données d'observations stockées dans les moyens de stockage 46, sous la forme des signaux d'observation. L'émission de ces signaux est ainsi déclenchée par le récepteur 51. Ces signaux sont ensuite reçus par l'antenne 32 du module de réception 24 de 15 l'engin mobile 15 et les données d'observation correspondant à ces signaux sont stockées dans le module de collecte 26. On conçoit alors que l'invention présente un certain nombre d'avantages. En particulier, l'émission des données d'observation par la balise d'observation selon l'invention est déclenchée par un signal ADS-B. 20 Ceci garantit alors la présence d'un engin mobile dans les environs de la balise et évite ainsi l'émission des signaux d'observation « à l'aveugle » par la balise. Cela permet alors de rallonger le cycle de vie de la batterie de la balise ce qui rend sa structure plus simple. De plus, les coûts de maintenance d'une telle balise sont diminués. L'utilisation du signal ADS-B selon l'invention est particulièrement avantageuse 25 car elle permet d'éviter l'utilisation de tout autre type de signaux pour déclencher l'émission des données d'observation. Comme l'utilisation des signaux ADS-B est conforme aux exigences notamment du domaine aéronautique, aucune autre certification n'est nécessaire pour la mise en oeuvre du système selon l'invention. De plus, la majorité d'engins mobiles et notamment la majorité d'aéronefs, sont 30 déjà équipés de transmetteurs ADS-B ou le seront dans un avenir proche. Une balise d'observation 16A selon un deuxième mode de réalisation de l'invention est illustrée sur la figure 3. Cette balise 16A est sensiblement analogue à la balise 16A de la figure 2 et comporte notamment une unité d'observation 40, une unité de communication 42 et une 35 source d'alimentation 44 analogues à celles décrites précédemment. 3049145 9 Outre le récepteur 51 et l'émetteur 53, l'unité de communication 42 de la balise 16A de la figure 3 comporte une unité de traitement 60. À la différence du récepteur 51 de la figure 2, le récepteur 51 de la figure 3 permet de démoduler le signal ADS-B afin d'en extraire le message du type ADS-B. Ce message 5 est transmis à l'unité de traitement 60. À la différence de l'unité de communication 42 de la figure 2, l'émission des signaux d'observation selon le deuxième mode de réalisation est déclenchée par l'unité de traitement 60. En particulier, l'unité de traitement 60 est apte à déclencher l'émission de ces 10 données en analysant les données propres à l'engin mobile contenu dans le message ADS-B. Ces données permettent notamment de déterminer le type et l'opérateur de l'engin mobile. En complément, l'unité de traitement 60 est apte à stocker une liste d'identifiants 15 des engins mobiles équipés d'un module de collecte. Dans ce cas, l'unité de traitement 60 est apte à déclencher l'émission des données d'observation seulement si l'identifiant du message du type ADS-B reçu est contenu dans la liste. Ceci permet alors d'émettre des signaux d'observation uniquement vers des engins mobiles qui sont permettent de collecter ces données en rallongeant ainsi encore 20 le cycle de vie de la batterie. Encore en complément, l'unité de traitement 60 est apte à analyser l'information relative à la position de l'engin mobile. Ceci permet alors de déterminer grossièrement la position de l'objet 14A auquel cette balise 16A est associée. L'information sur la position de l'objet 14A est par exemple ensuite intégrée dans les données d'observation. 25 Une balise d'observation selon un troisième mode de réalisation (non-illustrée) est analogue à la balise 16A selon le premier ou le deuxième mode de réalisation. À la différence de la balise selon l'un de ces modes de réalisation, le récepteur de la balise selon le troisième mode de réalisation est un récepteur à superréaction. Un tel récepteur est apte à fonctionner en mode veille lorsqu'aucun signal ADS-B 30 n'est identifié dans les environs de la balise et en mode éveillé lorsqu'au moins un signal ADS-B est identifié. La consommation énergétique du récepteur en mode veille est particulièrement réduite ce qui permet de rallonger encore le cycle de vie de la batterie de la balise. Bien entendu, le système d'observation 10 peut comprendre des balises 35 d'observation selon des modes de réalisation différents. 3049145 10 En outre, les modes de réalisation de ces balises peuvent être combinés selon toutes les combinaisons techniquement possibles. 5 REVENDICATIONS1.- Balise d'observation (16A,...,16N) d'un objet (14A,...,14N) pour un système d'observation (10) d'une pluralité d'objets (14A,...,14N) disposés dans des endroits géographiques distincts, la balise (16A,...,16N) comportant : - une unité d'observation (40) apte à générer au moins une donnée d'observation relative à l'objet (14A,...,14N) correspondant ; et - une unité de communication (42) comportant un émetteur (53) apte à émettre un signal d'observation correspondant à au moins une donnée d'observation générée ; le signal d'observation étant destiné à un engin mobile (15) apte à collecter les données d'observation et à émettre des signaux ADS-B comportant un message du type ADS-B permettant l'identification de cet engin ; caractérisée en ce que l'unité de communication (42) comporte en outre un récepteur (51) apte à recevoir des signaux ADS-B issus de l'engin mobile (15), et en ce que l'unité de communication (42) est configurée pour déclencher l'émission du signal d'observation par l'émetteur (53) lorsqu'au moins un signal ADS-B est reçu par le récepteur (51). 2.- Balise (16A,...,16N) selon la revendication 1, dans laquelle le récepteur (51) est apte à mesurer le niveau de puissance en réception du signal ADS-B et dans laquelle l'émetteur (53) est apte à émettre le signal d'observation en fonction de ce niveau de puissance. 3.- Balise (16A,...,16N) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le récepteur (51) est apte en outre à démoduler le message du type ADS-B contenu dans le signal ADS-B. 4.- Balise (16A,...,16N) selon la revendication 3, dans laquelle l'unité de communication (42) comporte en outre une unité de traitement (60) apte à extraire du message du type ADS-B un identifiant de l'engin mobile (15). 5.- Balise (16A,...,16N) selon la revendication 4, dans laquelle l'unité de traitement (60) est apte à déclencher l'émission du signal d'observation vers l'engin mobile (15) en fonction de l'identifiant de cet engin mobile. 3049145 12 6.- Balise (16A,...,16N) selon l'une quelconque des revendications précédente, dans laquelle l'unité de communication (42) comporte en outre une unité de traitement (60) apte à extraire du message du type ADS-B une information relative à la position de l'engin mobile (15). 5 7.- Balise (16A,...,16N) selon la revendication 6, dans laquelle l'unité de traitement (60) est apte à estimer la position de l'objet (14A,...,14N) correspondant à partir de l'information relative à la position de l'engin mobile (15). 10 8.- Balise (16A,...,16N) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le récepteur (51) est un récepteur à superréaction. 9.- Procédé de transmission de données d'observation mis en oeuvre par une balise d'observation (16A,...,16N) d'un objet (14A,...,14N), selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes, comportant les étapes suivantes : - génération d'au moins une donnée d'observation relative à l'objet correspondant (14A,...,14N) ; - réception d'un signal ADS-B issu d'un engin mobile (15) ; et - déclanchement de l'émission d'un signal d'observation correspondant à au moins 20 une donnée d'observation générée. 10.- Système d'observation (10) d'une pluralité d'objets (14A,...,14N) disposés dans des endroits géographiques distincts, comportant : - pour chaque objet (14A,...,14N), une balise d'observation (16A,...,16N) selon 25 l'une quelconque des revendications 1 à 8 ; et - au moins un engin mobile (15) apte à se déplacer dans des environs d'au moins certaines des balises (16A,...,16N), et comportant un module de réception (24) apte à collecter les signaux d'observation issus de ces balises d'observation (16A,...,16N) et un module de communication ADS-B (22) apte à émettre un signal ADS-B comportant un 30 message du type ADS-B permettant l'identification de cet engin (15). 11.- Système (10) selon la revendication 10, dans lequel au moins un engin mobile (15) est un aéronef. 35