Brevet FR3078577A1 — publié le 20190906

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL L'invention concerne un procédé et un système de construction d'un plan d'acquisitions de zones à réaliser par un satellite. ETAT DE LA TECHNIQUE Les satellites d'observation permettent notamment de prendre des clichés de zones de la Terre. Classiquement, un système spatial composé d'un ou plusieurs satellites doit réaliser une série d'acquisitions, pour un ou plusieurs utilisateurs du système spatial. C'est pourquoi l'enchainement des différentes acquisitions par le(s) satellite(s) au cours de son orbite est défini par un opérateur du satellite dans un plan d'acquisitions qui définit le plan de vol du (des) satellite(s). Un tel plan d'acquisition est contraint par la capacité du (des) satellite(s) à pouvoir réaliser un enchaînement de différentes acquisitions. Le plus souvent, un système dédié reçoit en entrée les différentes acquisitions souhaitées, et en déduit un plan d'acquisitions, en fonction des différentes contraintes temporelles et cinématiques qu'impliquent ces acquisitions. De manière classique, les demandes d'acquisitions sont issues d'un nombre d'utilisateurs limité (par exemple dans le système PLEIADES : trois utilisateurs Défense plus un utilisateur civil) qui se sont mis d'accord sur un protocole de partage qui se veut le plus équitable possible. Ce protocole est figé à l'avance, avec chaque utilisateur concerné qui bénéficie d'une capacité d'acquisition pré-établie, et doit être modifié pour intégrer de nouveaux utilisateurs par exemple. PRESENTATION DE L'INVENTION Un but de l'invention est de pouvoir ouvrir la programmation d'un satellite à de nombreux utilisateurs ne s'étant pas entendu sur un protocole de partage. A cet effet, l'invention propose un procédé pour la construction d'un plan d'acquisitions de zones à réaliser par un système spatial comprenant au moins un satellite pour plusieurs utilisateurs, le procédé comprenant les étapes selon lesquelles un processeur, à partir d'un plan initial d'acquisitions, comprenant éventuellement au moins une acquisition Ai ayant une valeur v_i : 2 a) réception d'une demande d'acquisition candidate A_candidate à laquelle est associée une valeur v_candidate, ladite demande d'acquisition candidate ayant été émise par un utilisateur ; b) détermination d'un plan candidat P_candidat dans lequel la demande 5 d'acquisition candidate est insérée dans le plan initial ; et si l'obtention du plan candidat nécessite une suppression d'au moins une demande d'acquisition du plan initial, le procédé comprenant une étape de c) détermination de la somme des valeurs v_i des demandes d'acquisitions du plan initial absentes du plan candidat, l'insertion de la demande d'acquisition 10 candidate étant autorisée dès lors que ladite somme est inférieure à la valeur v_candidate associée à ladite demande d'acquisition candidate, le plan candidat étant le plan d'acquisitions, au moins une demande d'acquisition incompatible du plan candidat ayant été supprimée. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques 15 suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible : - à l'issue de l'étape b) si l'obtention du plan candidat ne nécessite pas de supprimer une demande d'acquisition du plan initial, le plan candidat étant le plan d'acquisitions, la demande d'acquisition ayant été insérée dans le plan d'acquisitions. 20 - à l'issue de l'étape b) si l'obtention du plan candidat ne nécessite pas de supprimer une demande d'acquisition du plan initial, ou à l'issue de l'étape b) somme est inférieure à la valeur v_candidate associée à ladite demande d'acquisition candidate, le procédé comprenant une étape de génération d'un message de confirmation de l'insertion de l'acquisition candidate à l'attention de l'utilisateur ayant 25 émis la demande d'acquisition candidate ; - si la somme déterminée est supérieure à v_candidate, le procédé comprend une étape de détermination (E10) valeur y' supérieure à la valeur candidate, la valeur y' étant la valeur nécessaire pour que la demande d'acquisition soit insérée ; - lorsqu'une demande d'acquisition est supprimée du plan initial suite à l'ajout 30 de A_candidate, le procédé retourne à l'étape a) de façon récursive ladite étape a) étant mise en oeuvre en considérant la demande d'acquisition supprimée comme étant la demande d'acquisition candidate. 3 - le procédé comprend la mise en oeuvre d'une temporisation d'une durée T, les étapes du procédé étant itérées tant que la durée T n'est pas atteinte, le plan P d'acquisitions étant finalisé à l'issue de la durée T; - la valeur est un coefficient caractérisant une priorité, un coût de réalisation de 5 ladite acquisition, un nombre de jetons alloué à un utilisateur ; - la détermination d'un plan candidat P_candidat comprend des étapes de : bl) obtention d'une liste constituée de l'acquisition candidate suivie d'une liste hiérarchisée des acquisitions à inclure dans le plan candidat, sélection successive, de chaque demande acquisition à inclure, dans l'ordre de la liste ; b2) calcul des 10 ordonnancements possibles à partir d'au moins la demande d'acquisition sélectionnée et d'au moins une demande d'acquisition du plan initial de manière à obtenir une liste des ordonnancements possibles ; le procédé comprenant une étape de b3) vérification successive de la faisabilité cinématique des ordonnancements possibles de la liste afin de sélectionner un des ordonnancements qui correspond 15 alors au plan d'acquisitions en cours de construction, le plan obtenu après avoir parcouru toute la liste étant le plan candidat ; - les acquisitions sont chacune associées à un accès caractérisant le créneau temporel et l'attitude du satellite pour lesquels le satellite est apte à réaliser ladite acquisition. 20 L'invention concerne également un système pour la construction d'un plan d'acquisitions de zones à réaliser par un système d'observation, comprenant : une mémoire stockant un plan initial d'acquisitions, chaque acquisition étant associée à un accès caractérisant le créneau temporel et l'attitude du satellite pour lesquels celui-ci est apte à réaliser ladite acquisition, un processeur, le processeur étant configuré 25 pour construire un plan d'acquisitions conformément au procédé selon l'invention. L'invention concerne aussi un ensemble comprenant un satellite et un système selon l'invention, le satellite étant configure pour réalisation des acquisitions selon le plan d'acquisitions obtenu par ledit système. Les avantages de l'invention sont multiples. 30 La construction du plan d'acquisitions est décentralisée en ce que ce n'est plus l'opérateur qui attribue des droits d'acquisitions mais les utilisateurs qui s'autorégulent via les valeurs attribuées à chaque demande d'acquisitions. Elle permet doc notamment une programmation du système spatial directement par un très grand 4 nombre d'utilisateurs. Typiquement, elle est bien adaptée à un système spatial où chaque acquisition est demandée par un utilisateur différent. PRESENTATION DES FIGURES 5 D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre un satellite et des acquisitions de zones à réaliser par le satellite ; 10 - la figure 2 illustre un accès caractérisant le créneau temporel et l'attitude du satellite pour lesquels le satellite est apte à réaliser l'acquisition ; - la figure 3 illustre un système pour la construction d'un plan d'acquisitions en liaison avec un terminal d'un utilisateur ; - les figures 4 et 5 illustrent des étapes d'un procédé selon l'invention. 15 Sur l'ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On a illustré sur la figure 1, un satellite 1. Il s'agit par exemple d'un satellite 20 d'observation de la Terre. Des utilisateurs du satellite 1, qui sont typiquement des clients de l'opérateur du satellite, fournissent à l'opérateur une pluralité de demandes d'acquisitions 3 de zones 2 à réaliser par le satellite 1. Ces acquisitions 3 comprennent notamment des coordonnées géographiques 25 8 indiquant la position de zones 2 à imager. Chaque acquisition 3 est associée à au moins un accès 4, caractérisant le créneau temporel et l'attitude du satellite 1 pour lesquels le satellite 1 est apte à réaliser ladite acquisition 3. Cet accès 4 est calculé de manière connue à partir de l'orbite du satellite 1, et de la cinématique connue du satellite 1 permettant de réaliser 30 l'acquisition à une date donnée du créneau l'accès. En général, le calcul d'un accès se fait de manière géométrique, en prenant en compte les coordonnées géographiques et l'orbite du satellite. On recherche sur les orbites sur lesquelles on élabore la programmation les portions qui permettent 5 d'avoir une visibilité sur le centre de la zone au sol en respectant des contraintes sur les angles d'accès. Si l'utilisateur émet des contraintes sur les angles d'accès, ceux-ci peuvent être contraints. Dans le cas contraire, les angles d'accès offrant les meilleures 5 performances de qualité image, par exemple, sont choisis. D'autres paramètres peuvent être associés à chaque acquisition 3, comme par exemple le type d'acquisition 3 souhaitée (nature du cliché), la luminosité requise, etc. Comme illustré en figure 2, le créneau temporel comprend une date de début 10 td, et une date de fin tf, qui définissent le créneau temporel d'accessibilité de cette acquisition. L'attitude du satellite 1 est décrite par l'évolution du roulis (I), du tangage 0, et du lacet pour lesquels le satellite 1 est en mesure de réaliser l'acquisition. Dans un mode de réalisation, pour caractériser l'accès de manière simple, on identifie l'accès 15 par un numéro d'orbite, une position sur orbite (ces deux données correspondant à une date) et un roulis fonctionnel (roulis correspondant à l'accès à tangage minimal, en général à tangage nul). Un système 13 de construction d'un plan P d'acquisitions est illustré en figure 3. Ce système 13 est configuré pour mettre en oeuvre le procédé de construction d'un 20 plan P d'acquisitions de zones 2 à réaliser par le satellite 1. Le système 13 comprend un processeur 5, et une mémoire 12. La mémoire 12 stocke notamment les acquisitions 3 et leurs accès 4. Un logiciel, stocké dans la mémoire 12, contrôle le processeur 5 pour que celui-ci mette en oeuvre les étapes du procédé décrit ci-après. Le système 13 comprend, le cas échéant, une interface 14 25 de communication avec au moins un terminal, d'un utilisateur, permettant de communiquer au système 13 les acquisitions. Le terminal peut être mobile ou peut être constitué d'un ordinateur type PC. En relation avec la figure 4, le processeur reçoit (étape El) d'un utilisateur Ui une demande d'acquisition candidate A_candidate à laquelle est associée une valeur 30 v_candidate. La demande d'acquisition candidate est transmise par un utilisateur au moyen de son terminal (un téléphone intelligent par exemple, en anglais « smartphone »). Ensuite, à partir d'un plan initial d'acquisitions comprenant éventuellement au moins une acquisition Ai ayant une valeur v_i, le processeur va insérer ou pas 6 l'acquisition candidate dans le plan initial en fonction de l'incidence de cette demande d'acquisition candidate sur le plan initial. A chaque demande d'acquisition est associée une valeur. Cette valeur correspond à un poids de la demande d'acquisition. Cela peut être un nombre de 5 jetons, un coût. Dans le cas des jetons, on peut considérer que chaque utilisateur du système de construction du plan d'acquisition dispose d'un certain nombre de jetons à utiliser sur une période donnée. Dans le cas d'un coût cela peut être un montant que l'utilisateur est prêt à payer pour cette demande d'acquisition. L'intérêt d'associer une valeur à une demande d'acquisition est de permettre 10 un partage de la ressource que constitue le satellite en tenant compte de l'intérêt de l'utilisateur à obtenir sa demande d'acquisition. Ainsi, le processeur détermine (étape E2) un plan candidat P_candidat dans lequel la demande d'acquisition candidate est insérée dans le plan initial. Deux cas sont alors à considérer (étape E3). 15 Le premier cas (branche droite du bloc E3), si le plan candidat ne nécessite pas la suppression d'au moins une demande d'acquisition, alors la demande d'acquisition candidate est insérée dans le plan initial (étape E5). Toujours dans ce premier cas, de manière additionnelle, le processeur génère un message (étape E4) de confirmation de l'insertion de l'acquisition candidate à 20 l'attention de l'utilisateur ayant émis la demande d'acquisition candidate. Et de manière avantageuse, un tel message est transmis à l'utilisateur qui a confirmation de sa demande sur son terminal. L'étape E4 peut être mise en oeuvre avant ou après l'étape E5. Le deuxième cas (branche gauche du bloc E3), si le plan candidat nécessite 25 une suppression d'au moins une demande d'acquisition du plan initial, le processeur détermine (étape E6) la somme des valeurs v_i des demandes d'acquisitions du plan initial absentes du plan candidat. Cette somme va permettre de mesurer le poids des demandes d'acquisitions présentes qui risquent d'être rejetées par rapport à la demande d'acquisition 30 candidate. Deux cas se présentent l'issue de la détermination de la somme. Le premier (branche droite du bloc E6), si la somme est inférieure à la valeur v_candidate associée à la demande d'acquisition candidate, alors la demande d'acquisition candidate est insérée (étape E5), le plan candidat étant alors le plan P 7 d'acquisitions (étape E8). Dans ce premier cas, au moins une demande d'acquisition du plan initial a été supprimée (étape E7). Là aussi, de manière additionnelle le processeur génère (étape E9) un message de confirmation de l'insertion de l'acquisition candidate à l'attention de 5 l'utilisateur ayant émis la demande d'acquisition candidate. Et de manière avantageuse, un tel message est transmis à l'utilisateur qui a confirmation de sa demande sur son terminal. L'étape E9 peut être mise en oeuvre avant ou après l'étape E7. Le second (branche gauche du bloc E6), si la somme déterminée est 10 supérieure à v_candidate, le processeur détermine (étape E10) une valeur y' supérieure à la valeur v_candidate, la valeur y' étant la valeur nécessaire pour que la demande d'acquisition soit insérée. En d'autres termes, cette valeur y' est une valeur pour que la demande d'acquisition candidate puisse prendre la place de demandes d'acquisitions du plan initial. 15 De manière additionnelle le processeur génère (étape Eh) ensuite un message à l'attention de l'utilisateur ayant émis la demande d'acquisition candidate dans lequel la nouvelle valeur est communiquée. Et de manière avantageuse, un tel message est transmis à l'utilisateur qui reçoit (étape E12) cette information relative à la valeur requise pour que la demande d'acquisition candidate soit insérée et fasse 20 partie du plan P d'acquisitions. L'utilisateur peut alors soit accepter cette nouvelle valeur (c'est-à-dire attribuer à l'acquisition candidate une valeur supérieure ou égale au résultat de ce calcul), (branche droite du bloc E12) soit la refuser (branche du bas du bloc E12). Si l'utilisateur accepte cette valeur, alors le processeur met en oeuvre les étapes E7, E5 25 de sorte à ce que le plan candidat soit le plan P d'acquisitions, sinon le procédé se termine (étape E13). Lorsqu'une acquisition Ai est rejetée dans le plan d'acquisition suite à l'ajout de A_candidate, le processeur reprend à l'étape El avec cette acquisition Ai comme acquisition candidate, avec la génération des messages vers l'utilisateur à l'origine 30 de Ai. De manière complémentaire et afin de borner dans le temps la construction du plan P d'acquisitions, au démarrage du procédé une temporisation d'une durée T (par exemple 24 heures) est démarrée et à l'issue de la temporisation T (vérifiée à l'étape E14 après l'obtention d'un plan P d'acquisitions) le procédé se termine (étape 8 E13). Cette temporisation permet de limiter dans le temps l'intervention des utilisateurs dans la construction du plan d'acquisitions. Le procédé est itéré tant que la durée T n'est pas atteinte. En outre, au cours de l'exécution du procédé, le d'acquisitions initial est 5 initialisé (étape E0) avec le plan P d'acquisitions construit aux cours des itérations précédentes, sinon le plan initial est vide. On décrit en détail, une réalisation possible pour la construction du plan candidat à partir d'acquisitions Ai, A_candidate, en relation avec la figure 5. En premier lieu, les demandes d'acquisitions sont hiérarchisées (étape E21). 10 La hiérarchisation conduit à classer les différentes demandes d'acquisitions. D'abord la demande d'acquisition candidate puis celles du plan initial par ordre de valeur vi croissante. Ainsi, une liste hiérarchisée des demandes d'acquisition Ai après la demande d'acquisition candidate est obtenue. Ensuite, le plan candidat est initialisé avec la demande d'acquisition candidate 15 (étape E22) et une sélection (étape E23) d'une demande d'acquisition Ai différente de la demande d'acquisition candidate est effectuée. Une réalisation possible de cette sélection est de sélectionner l'acquisition non encore élue la plus haut placée dans la liste. Les étapes décrites ici en relation avec la figure 5 permettent d'insérer la 20 demande d'acquisition candidate avec les acquisitions Ai du plan initial, et si une acquisition Ai du plan initial n'est pas compatible alors elle est rejetée et ne sera pas dans le plan candidat. A partir de l'acquisition candidate et de l'acquisition Ai sélectionné un calcul de tous les ordonnancements possibles est effectué (étape E24). Bien sûr, à la 25 première itération seule deux acquisitions sont prises en compte mais on comprendra qu'au fur et à mesure du déroulement des étapes de la figure 5, il y a de plus en plus de demandes d'acquisitions Ai en plus de la demande d'acquisition candidate. Les ordonnancements possibles tiennent compte en effet de la capacité du satellite. Pour détermine des ordonnancements possibles on peut mettre 30 en oeuvre un procédé du type décrit dans le document FR 3 011 322 qui permet de maximiser la capacité d'acquisition du satellite ou bien un procédé du type décrit dans le document FR 3 011 339. D'autres manières d'obtenir des ordonnancements possibles peuvent être envisagées : permutation aléatoire, prise en compte des valeurs associées à chaque demande d'acquisition. 9 Ensuite, une vérification de la faisabilité cinématique des différents ordonnancements est mise oeuvre (étape E25, étape E26) et dès lors qu'un des ordonnancements est faisable, celui-ci est validé, l'ajout de la demande d"acquisition sélectionnée est acquis (étape E27) et elle est ajoutée dans le plan candidat. 5 A contrario si aucun des ordonnancements possibles n'est faisable du point de vue de la cinématique, la demande d'acquisition sélectionnée est rejetée (étape E28) et le procédé retourne à l'étape de sélection d'une demande d'acquisition Ai de la liste (étape E23). Ainsi, dans les deux cas, le procédé revient à l'étape E23 pour sélectionner 10 une acquisition suivante, jusqu'à épuisement de la liste d'acquisitions hiérarchisées (étape E29). Lorsque la liste est épuisée, le procédé a calculé le plan d'acquisition candidat, l'étape E2 d'obtention du plan candidat étant terminée. On comprend donc que les différents ajouts de demande d'acquisition Ai dans le plan candidat (étape E27) constituent des acquisitions prises en compte lors du 15 calcul des ordonnancements possibles (étape E24) avec la demande d'acquisition qui vient d'être ajoutée (étape REVENDICATIONS1. Procédé pour la construction d'un plan (P) d'acquisitions de zones (Ui, Uj) à réaliser par un système spatial comprenant au moins un satellite pour plusieurs utilisateurs, le procédé comprenant les étapes selon lesquelles un processeur, à partir d'un plan initial d'acquisitions, comprenant éventuellement au moins une acquisition Ai ayant une valeur v_i : a) réception (El) d'une demande d'acquisition candidate A_candidate à laquelle est associée une valeur v_candidate, ladite demande d'acquisition candidate ayant été émise par un utilisateur (Ui, Uj) ; b) détermination (E2) d'un plan candidat P_candidat dans lequel la demande d'acquisition candidate est insérée dans le plan initial ; et si l'obtention du plan candidat nécessite une suppression d'au moins une demande d'acquisition du plan initial, le procédé comprenant une étape de c) détermination (E6) de la somme des valeurs v_i des demandes d'acquisitions du plan initial absentes du plan candidat, l'insertion de la demande d'acquisition candidate étant autorisée dès lors que ladite somme est inférieure à la valeur v_candidate associée à ladite demande d'acquisition candidate, le plan candidat étant le plan d'acquisitions, au moins une demande d'acquisition incompatible du plan candidat ayant été supprimée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel à l'issue de l'étape b) si l'obtention du plan candidat ne nécessite pas de supprimer une demande d'acquisition du plan initial, le plan candidat étant le plan d'acquisitions, la demande d'acquisition ayant été insérée dans le plan d'acquisitions. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel à l'issue de l'étape b) si l'obtention du plan candidat ne nécessite pas de supprimer une demande d'acquisition du plan initial, ou à l'issue de l'étape b) somme est inférieure à la valeur v_candidate associée à ladite demande d'acquisition candidate, le procédé comprenant une étape de génération d'un message de confirmation de l'insertion de l'acquisition candidate à l'attention de l'utilisateur ayant émis la demande d'acquisition candidate. 10 11 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel si la somme déterminée est supérieure à v_candidate, le procédé comprend une étape de détermination (E10) valeur y' supérieure à la valeur candidate, la valeur y' étant la valeur nécessaire pour que la demande d'acquisition soit insérée. 5 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant lorsqu'une demande d'acquisition est supprimée du plan initial (E3) suite à l'ajout de A_candidate, le procédé retourne à l'étape a) de façon récursive ladite étape a) étant mise en oeuvre en considérant la demande d'acquisition supprimée comme étant la 10 demande d'acquisition candidate. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant la mise en oeuvre d'une temporisation d'une durée T, les étapes du procédé étant itérées tant que la durée T n'est pas atteinte, le plan P d'acquisitions étant finalisé à l'issue de la 15 durée T. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la valeur est un coefficient caractérisant une priorité, un coût de réalisation de ladite acquisition, un nombre de jetons alloué à un utilisateur. 20 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la détermination d'un plan candidat P_candidat comprend des étapes de : - b1) obtention (E21) d'une liste constituée de l'acquisition candidate suivie d'une liste hiérarchisée des acquisitions à inclure dans le plan candidat, 25 - sélection successive, de chaque demande acquisition à inclure, dans l'ordre de la liste ; - b2) calcul (E24) des ordonnancements possibles à partir d'au moins la demande d'acquisition sélectionnée et d'au moins une demande d'acquisition du plan initial de manière à obtenir une liste des ordonnancements possibles ; le procédé comprenant 30 une étape de - b3) vérification successive (E25, E26) de la faisabilité cinématique des ordonnancements possibles de la liste afin de sélectionner un des ordonnancements qui correspond alors au plan d'acquisitions en cours de construction, le plan obtenu après avoir parcouru toute la liste étant le plan candidat. 12 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les acquisitions sont chacune associées à un accès caractérisant le créneau temporel et l'attitude du satellite pour lesquels le satellite est apte à réaliser ladite acquisition. 5 10. Système pour la construction d'un plan d'acquisitions de zones à réaliser par un système d'observation, comprenant : une mémoire (12) stockant un plan initial d'acquisitions, chaque acquisition étant associée à un accès (4) caractérisant le créneau temporel et l'attitude du 10 satellite pour lesquels celui-ci est apte à réaliser ladite acquisition, un processeur (5), caractérisé en ce que le processeur (5) est configuré pour construire un plan (P) d'acquisitions conformément au procédé selon l'une des revendications précédentes. 15 11. Ensemble comprenant un satellite et un système selon la revendication 10, le satellite étant configuré pour réalisation des acquisitions selon le plan d'acquisitions obtenu par ledit système. 20