Brevet FR3053508A1 — publié le 20180105

La présente invention concerne un système de production de cartographie trois dimensions temps réel et tout temps par drone aérien ou par piéton, fonctionnant grâce à un logiciel utilisant des algorithmes spécifiques, produisant une représentation cartographique navigable de la zone avec une précision décimétrique. Le domaine technique est celui des relevés topographiques. Dans l'état de la technique antérieure, la cartographie de zone terrestre, ou relevé trois dimensions prend classiquement un temps important de mise en oeuvre des capteurs, par exemple vingt minutes pour une seule prise, une journée par site voire beaucoup plus. De plus le coût des capteurs utilisés peut-être très importants, certains capteurs atteignant cent mille euros. L'utilisation de ces moyens classiques demande des compétences très spécifiques et une formation lourde, et de plus l'état de la technique antérieure ne permet pas de réaliser une capture dans les zones inaccessibles ou les zones contaminées. Le système proposé permet de remédier à ces inconvénients. La mise en oeuvre du système par drone de seulement quelques kilos, ou par piéton, qui porte différents capteurs et le système de traitement permet de réduire fortement le temps de mise en place sur la zone à analyser. Le logiciel proposé comporte d'une part un traitement pendant la capture et d'autre part un post traitement après la fin de mission. Après les traitements, un paysage trois dimensions de type "jeux vidéo" sera disponible. Le capteur principal est un laser radar LiDAR qui génère un nuage de points bruts au format .pcap, il est doté de seize faisceaux à double écho, d'une portée de cent mètres, en rotation à vingt hertz relevant trois cent mille points par seconde en trois dimensions. Le vecteur est soit un piéton, soit est un drone voilure tournante hexacoptère à bras repliables de masse trois kilos. Il est équipée d'un contrôleur de vol, d'une nacelle de stabilisation trois axes, d'un train d'atterrissage, d'un parachute, d'un transmetteur radio. Le temps nominal de capture est d'une vingtaine de minutes. Le système fonctionne selon cinq distinctes étapes dans sa modalité drone: Préparation de la capture: Le module de préparation de la mission permet à l'opérateur de définir en quelques secondes une zone d'intérêt sur le fond de carte affiché sur l'écran d'un PC portable, et le vecteur va décoller et gérer lui-même la mission et le déroulement du survol de la zone d'intérêt. Le vol consiste à réaliser de façon autonome, de jour ou de nuit, une trajectoire pour survoler et couvrir la zone II tiendra compte d'un taux de recouvrement entre les différentes bandes ou tuiles relevées de façon à éviter les trous dans le modèle et à faciliter l'assemblage final. Les hauteurs de vol typiques sont comprises entre quinze et une centaine de mètres. Vol et capture de données, premier traitement : Le capteur LIDAR enregistre les trames laser radar, la centrale inertielle capture l'orientation (angles de roulis, de tangage et de cap), sa vitesse linéaire et sa position, le mouvement. Les données sont corrélées avec le marqueur de temps, traitées, filtrées, pour générer le nuage de point (format .las) de la scène unifiée. Un premier traitement consiste à corréler le vecteur d'état du drone et les données Lidar. Un premier filtrage est appliqué. La résolution sera fonction de la densité de points au mètre carré, elle-même fonction de la hauteur du vol et de sa vitesse. Pour un vol à cinq mètres par seconde à quarante mètres d'altitude par exemple la résolution est de dix centimètres. 3053508 2 Récupération des données : Une fois le vecteur aérien revenu de sa mission l'opérateur extrait la carte SD et l'insère dans le PC portable Windows de la station sol. - Traitement sol des données : Le traitement sol consiste en une fusion des 5 données, une gestion des tuiles, un filtrage et nettoyage des données. Les données en forme nuage de point sont colorisés selon leur élévation pour renforcer l'intelligibilité. L'ensemble s'apparente à un Modèle Numérique d'Elévation (MNE) de la zone. Le temps de traitement est temps réel, (ce qui est plus performant que l'approche traditionnelle photogrammétrie pour les relevés 10 de jour, qui nécessitent plusieurs heures de traitement a minima). - Analyse terrain et préparation de mission : Disposant de la zone en trois dimensions, l'opérateur prend connaissance du terrain et prépare sa mission grâce aux fonctions : o Visualisation : zoom, translation, rotation, vue du ciel, oblique ou du sol, 15 coupes o Visualisation information élévation (xyz) corrélée à imagerie satellite Google (rvb) o Déplacement dans la zone, déplacement à volonté observation du point de vue de l'ennemi 20 o Annotation : baptême terrain, zones dangereuses, ajout de symboles et dessins. o Calcul : prise de mesures d'angle, de pentes, de surfaces o Simulation : inter visibilité dynamique, éclairement à diverses heures, niveau de la mer 25 Le système est susceptible d'application industrielle particulièrement destiné d'une part dans le domaine civil pour réaliser de la cartographie réactive pour les situations d'urgences, la gestion des catastrophes naturelles ou industrielle et d'autre part dans le domaine de la défense et de la sécurité pour la préparation de missions et 30 la cartographie de la protection des sites sensibles. REVENDICATIONS1) Système de production de cartographie trois dimensions caractérisé en ce qu'il comprend un LIDAR utilisé pour la production de la carte en temps réel et avec une précision au moins décimétrique.