Brevet FR3126164A1 — publié le 20230217

L’invention concerne un procédé d’aide à la détermination d’emplacements géographiques pour l’implantation d’équipement de télédiffusion, le procédé comprenant les phases suivantes : Obtention (100) d’un profil de terrain nu le long d’au moins une ligne de visée (LOS) entre des premier et deuxième emplacements désirés pour l’implantation d’équipements de télédiffusion, Détermination (200) d’un modèle numérique de surface géoréférencé, Génération (300) d’un modèle tridimensionnel d’altitude représentant chaque ligne de visée, des éléments de sursol disposés le long de chaque ligne de visée, et le sol nu le long de chaque ligne de visée, remarquable en ce que la phase de détermination d’un modèle numérique de surface comprend les étapes suivantes : Obtention (210) d’une pluralité d’images aériennes représentatives de zones géographiques situées entre les premier et deuxième emplacements désirés, Estimation (220) de la topographie des objets représentés dans la pluralité d’images aériennes pour obtenir le modèle de surface. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3 PROCÉDÉ D’AIDE À LA DÉTERMINATION D’UN EMPLACEMENT GÉOGRAPHIQUE POUR L’IMPLANTATION D’UN ÉQUIPEMENT DE DIFFUSION HERTZIENNE DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine technique des équipements de diffusion hertzienne. De tels équipements sont déployés sur le terrain pour les télétransmissions, notamment au niveau des télécommunications comme les antennes destinées au système GSM (sigle de l’expression anglo-saxonne « Global System for Mobile Communications » ) et PCS (sigle de l’expression anglo-saxonne « Personal Communications Services » ), et plus généralement aux relais hertziens de téléphonie. Plus précisément, l’invention concerne l’implantation d’une infrastructure de réseaux sans fil, et en particulier un procédé d’aide à la détermination d’emplacements géographiques de sites destinés à la télédiffusion. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION 1. Principe général Les réseaux de téléphonie mobile sont constitués de sites (généralement installés sur des points hauts : pylônes, toitures d’immeubles, châteaux d’eau, tours hertziennes, etc.) sur lesquels sont installées des antennes chargées d’établir la communication avec les téléphones mobiles environnants. Chaque site doit disposer d’une solution de transmission lui permettant de se connecter au réseau de télécommunication. Plus précisément, chaque site doit disposer d’une solution de transmission de données vers un autre site du réseau de télécommunication. Différentes solutions de transmission existent, qu’elles soient filaires ou non filaires. Parmi ces solutions, l’une d’elles consiste à établir une transmission par faisceau hertzien entre des premier et deuxième sites. Pour ce faire, des première et deuxième antennes (paraboles) sont installées respectivement sur les premier et deuxième sites devant communiquer, et chaque antenne est pointée en direction de son homologue. Un faisceau d’ondes radiofréquences concentré émis par la première antenne peut alors être reçu par la deuxième antenne. La transmission par faisceau hertzien offre l’avantage d’une mise en œuvre rapide et relativement légère en termes d’infrastructure (contrairement à d’autres solutions, telles que la fibre optique). Toutefois, pour que la qualité de la transmission par faisceau hertzien soit suffisante, il est nécessaire de garantir qu’aucun obstacle n’intersecte un chemin de propagation des ondes du faisceau d’ondes radiofréquences. En effet, des obstacles naturels (arbre, montagne, etc.) ou artificiels (bâtiment, structure métallique, etc.) situés le long du chemin de propagation du faisceau d’ondes peuvent provoquer la réflexion d’une partie (ou de la totalité) du faisceau d’ondes se propageant entre les première et deuxième antennes. Ceci induit une diminution du niveau de signal reçu par la deuxième antenne. Par ailleurs, en cas de réflexions multiples, la partie réfléchie du faisceau d’ondes peut atteindre la deuxième antenne en même temps qu’un faisceau d’ondes direct émis par la première antenne, ce qui peut perturber le signal reçu par la deuxième antenne. C’est pourquoi préalablement à l’implantation d’un nouveau site destiné à la télédiffusion, il est nécessaire de vérifier qu’un chemin de propagation dégagé (i.e. sans obstacles) existe entre ce nouveau site et au moins un autre site du réseau de télécommunication. L’essentiel de l’énergie du faisceau d’ondes (et donc l’essentiel de la bande passante) est concentré dans ce chemin de propagation CP qui présente la forme d’un « fuseau » , comme illustré à la . Le chemin de propagation CP entre deux sites se définit par : une ligne de visée LOS, et une première zone de Fresnel (dénommé « 1er ellipsoïde de Fresnel » ). La ligne de visée LOS correspond à la ligne droite passant par les première et deuxième antennes A1, A2. La zone de Fresnel correspond à la somme des aires d’un ensemble de cercles : centrés sur la ligne de visée LOS, perpendiculaires à la ligne de visée LOS au niveau d’un point respectif, situés entre les première et deuxième antennes A1, A2, le rayon de chaque cercle dépendant de la position de son centre le long de la ligne de visée LOS. En référence à la , on a illustré un exemple de chemin de propagation CP entre des première et deuxième antennes A1, A2 de sites destinés à la télédiffusion. La première zone de Fresnel correspond à l’ensemble des points P tels que : d1+d2 = D + Lambda/2, Avec : d1 : la distance entre la première antenne et un point P donné, d2 : la distance entre la deuxième antenne et le point P donné, D : la distance entre les première et deuxième antennes, Lambda : la longueur d’onde du faisceau d’ondes radiofréquences. 2. Solutions existantes Différents procédés d’aide à la détermination d’emplacements géographiques de sites destinés à la télédiffusion ont été proposés. Ces différents procédés comprennent une phase théorique incluant les étapes suivantes : détermination, à partir de données topographiques mises à disposition par divers organismes (IGN, NASA, etc.), d’un profil de terrain nu entre des premier et deuxième emplacements désirés pour des première et deuxième antennes, identification, à partir d’images aériennes, d’éléments de sursol (bâtiment, arbre, structure métallique, etc.) entre les premier et deuxième emplacements désirés, et attribution à chaque élément d’une hauteur arbitraire, obtention d’un modèle théorique dans lequel la ligne de visée, et les éléments de sursol entre les premier et deuxième emplacements désirés sont intégrés sur le profil de terrain nu, détection des éléments de sursol potentiellement gênants dans le modèle théorique, c’est-à-dire des éléments de sursol susceptibles d’intersecter le chemin de propagation CP (i.e. pénétrant dans l’ellipsoïde de Fresnel, ou obstruant la ligne de visée LOS). A titre illustratif, un exemple de modèle théorique incluant un profil de terrain nu PTn, des éléments de sursol ES1-ES4, et une ligne de visée LOS est représenté à la . Le profil de terrain nu est une représentation numérique tridimensionnelle de la topographie d’une région donnée ne prenant pas en compte les objets (végétation, bâtiments, lacs, etc.) implantés sur le sol. Le profil de terrain nu est représentatif de l’altitude du sol nu (on parle de « MNT » , sigle de l’expression « Modèle Numérique de Terrain »). Les éléments de sursol correspondent à l’ensemble des objets implantés sur le sol, tels que des éléments naturels (végétation, lac, fleuve, etc.) et des éléments artificiels (bâtiments, structures métalliques, etc.). La phase théorique doit ensuite être vérifiée et consolidée lors d’une phase pratique incluant les étapes suivantes : vérification par un opérateur de la ligne de visée en mettant en œuvre une visée photographique depuis l’emplacement désiré pour chacune des première et deuxième antennes, vérification du dégagement entre le chemin de propagation CP et les éléments de sursol identifiés comme potentiellement gênants, mise à jour du modèle théorique à partir des mesures réalisées sur le terrain. La visée photographique peut être réalisée par un (ou plusieurs) opérateur(s) qui ascensionne(nt) chaque pylône destiné à recevoir une antenne respective parmi les première et deuxième antenne, ou qui utilise(nt) tout autre moyen lui (leur) permettant d’atteindre l’emplacement désiré pour chacune des première et deuxième antennes à installer (par exemple en utilisant des drones équipés d’appareils photographiques). En validant que : la deuxième antenne est visible à partir de la première antenne par visée photographique, et que la première antenne est visible de la deuxième antenne par visée photographique, l’opérateur démontre que la ligne de visée n’est pas obstruée par l’un des éléments de sursol potentiellement gênants identifiés dans le modèle théorique. L’étape de vérification du dégagement consiste pour l’opérateur à mesurer la hauteur réelle de chaque élément de sursol identifié comme potentiellement gênant dans le modèle théorique. Cette mesure peut être réalisée à l’aide d’un appareil de type télémètre laser. Le dégagement est représentatif d’une distance entre chaque élément de sursol et le chemin de propagation CP : un dégagement positif indique que l’élément de sursol demeure hors de la première zone de Fresnel, un dégagement négatif indique que l’élément de sursol pénètre dans la première zone de Fresnel (voire obstrue la ligne de visée) et constitue un obstacle. L’étape de mise à jour consiste à remplacer, dans le modèle théorique, les hauteurs arbitraires attribuées aux éléments identifiés comme potentiellement gênants par leurs hauteurs réelles mesurées lors de la phase pratique. Les hauteurs réelles mesurées des éléments de sursol potentiellement gênants sont alors prises en compte pour calculer le dégagement réel entre ces éléments de sursol et la première zone de Fresnel. La comparaison de ces valeurs de dégagement avec des seuils d’acceptabilité (déterminés par le commanditaire de l’étude) permet de conclure sur la faisabilité ou non de la liaison par faisceau hertzien entre les emplacements géographiques des deux sites destinés à la télédiffusion. 3. Problèmes associés aux solutions existantes et but de l’invention La mise en œuvre d’un tel procédé présente de nombreux inconvénients. Notamment, cette mise en œuvre nécessite un déplacement sur le terrain pour vérifier et consolider le modèle théorique. Ceci est consommateur de temps et de ressources, ce qui augmente le coût associé à cette mise en œuvre. Par ailleurs, la mesure de la hauteur de certains éléments de sursol identifiés comme potentiellement gênants peut être difficile à effectuer, voire impossible : l’élément de sursol considéré peut être inaccessible à l’opérateur chargé de mesurer sa hauteur (accès à des propriétés privées, terrain accidenté), la reconnaissance sur le terrain de l’élément de sursol identifié comme potentiellement gênant dans le modèle théorique peut être difficile ou impossible (cas des zones étendues d’obstacles, telles que les forêts), la réalisation de la mesure de la hauteur d’un élément de sursol considéré peut être difficile ou impossible (par exemple lorsque l’opérateur ne peut pas prendre le recul nécessaire pour mesurer la hauteur de l’élément de sursol considéré, ou lorsque le sommet de l’élément de sursol considéré ne peut pas être atteint par l’instrument de mesure, etc.), l’étendue et le nombre d’éléments de sursol à mesurer peuvent dépasser la capacité de réalisation sur le terrain (cas des zones forestières étendues, où la mesure des arbres sur la ligne de visée peut représenter des longueurs significatives). Un but de la présente invention est de proposer un procédé d’aide à la détermination d’emplacements géographiques de sites destinés à la télédiffusion permettant de pallier au moins l’un des inconvénients précités. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION A cet effet, l’invention propose un procédé d’aide à la détermination d’emplacements géographiques pour l’implantation d’équipement de télédiffusion, le procédé comprenant les phases suivantes : Obtention d’un profil de terrain nu le long d’au moins une ligne de visée entre des premier et deuxième emplacements désirés pour l’implantation d’équipements de télédiffusion, Détermination d’un modèle numérique de surface géoréférencé, Génération d’un modèle tridimensionnel d’altitude représentant chaque ligne de visée, des éléments de sursol disposés le long de chaque ligne de visée, et le sol nu le long de chaque ligne de visée, remarquable en ce que la phase de détermination d’un modèle numérique de surface comprend les étapes suivantes : Obtention d’une pluralité d’images aériennes représentatives de zones géographiques situées entre les premier et deuxième emplacements désirés, Estimation de la topographie des objets représentés dans la pluralité d’images aériennes pour obtenir le modèle de surface. Ainsi, le procédé selon l’invention permet l’obtention d’un modèle tridimensionnel du relief et des éléments de sursol entre deux emplacements désirés pour l’installation d’antennes ne nécessitant pas de phase pratique de mesure sur le terrain de la hauteur d’éléments du sursol. Des aspects préférés mais non limitatifs du dispositif implantable selon l’invention sont les suivants : la phase d’obtention d’un profil de terrain nu peut comprendre : la saisie de coordonnées de premier et deuxième points extrêmes correspondant respectivement aux premier et deuxième emplacements désirés pour l’implantation d’équipements de télédiffusion, l’extraction d’une base de données géographique d’un nuage de points représentatifs de l’altitude du sol entre les premier et deuxième points extrêmes ; l’étape de génération d’un modèle tridimensionnel peut comprendre une étape de sélection des points du modèle numérique de surface représentatif d’un élément de sursol ; l’étape de sélection peut comprendre les sous-étapes consistant à : comparer l’altitude de chaque point du modèle de terrain nu à l’altitude de son homologue radiométrique dans le modèle numérique de surface, si la différence entre lesdites altitudes est inférieure à une valeur seuil, alors attribuer l’altitude du point du profil de terrain nu au point correspondant dans le modèle tridimensionnel, si la différence entre lesdites altitudes est supérieure ou égale à la valeur seuil, alors attribuer l’altitude du point du modèle numérique de surface au point correspondant dans le modèle tridimensionnel ; l’étape d’estimation de la topographie des objets représentés dans la pluralité d’images aériennes peut être réalisée par photogrammétrie ; la phase de génération d’un modèle tridimensionnel peut comprendre en outre les étapes suivantes : réalisation d’une coupe verticale du modèle numérique de surface selon la ligne de visée (LOS), réalisation d’une coupe verticale du profil de terrain nu selon la ligne de visée (LOS), superposition des éléments de sursol de la coupe verticale du modèle numérique de surface sur la coupe verticale du profil de terrain nu ; le procédé peut également comprendre une phase de détection d’éléments de sursol potentiellement gênants dans le modèle tridimensionnel, ladite phase de détection comprenant les étapes suivantes : calculer une première zone de Fresnel le long de la ligne de visée comparer la hauteur de chaque élément de sursol à l’altitude de la première zone de Fresnel le long de la ligne de visée entre les premier et deuxième points extrêmes ; la rotondité de la terre peut être prise en compte lors de la mise en œuvre de la phase de détection ; les indices de réfraction des couches atmosphériques situées entre les premier et deuxième points extrêmes peuvent être pris en compte lors de la mise en œuvre de la phase de détection. L’invention concerne également un système d’aide à la détermination d’emplacements géographiques de sites destinés à la télédiffusion comprenant des moyens pour la mise en œuvre du procédé précité. D'autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description qui va suivre de plusieurs variantes d’exécution, données à titre d'exemples non limitatifs, à partir des dessins annexés sur lesquels : est une représentation schématique de deux sites destinés à la télédiffusion, est une représentation schématique d’un modèle théorique incluant un profil de terrain nu, des éléments de sursol et une ligne de visée, est une représentation schématique des étapes du procédé d’aide à la détermination d’emplacements géographiques de sites destinés à la télédiffusion, est une représentation schématique illustrant la rotondité de la terre, est une représentation schématique illustrant une déformation d’une ligne de visée en fonction de la réfraction de couches atmosphériques traversées. Procédé d’aide à la détermination d’emplacements géographiques pour l’implantation d’équipement de télédiffusion, le procédé comprenant les phases suivantes : Obtention (100) d’un profil de terrain nu le long d’au moins une ligne de visée (LOS) entre des premier et deuxième emplacements désirés pour l’implantation d’équipements de télédiffusion, Détermination (200) d’un modèle numérique de surface géoréférencé, Génération (300) d’un modèle tridimensionnel d’altitude représentant chaque ligne de visée, des éléments de sursol disposés le long de chaque ligne de visée, et le sol nu le long de chaque ligne de visée, Détection d’éléments de sursol gênants dans le modèle tridimensionnel, caractérisé en ce que la phase de détermination d’un modèle numérique de surface comprend les étapes suivantes : Obtention (210) d’une pluralité d’images aériennes représentatives de zones géographiques situées entre les premier et deuxième emplacements désirés, Estimation (220) de la topographie des objets représentés dans la pluralité d’images aériennes pour obtenir le modèle de surface. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la phase d’obtention d’un profil de terrain nu comprend : la saisie de coordonnées de premier et deuxième points extrêmes correspondant respectivement aux premier et deuxième emplacements désirés pour l’implantation d’équipements de télédiffusion, l’extraction d’une base de données géographique d’un nuage de points représentatifs de l’altitude du sol entre les premier et deuxième points extrêmes. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel l’étape de génération d’un modèle tridimensionnel comprend une étape de sélection des points du modèle numérique de surface représentatif d’un élément de sursol. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l’étape de sélection comprend les sous-étapes consistant à : comparer l’altitude de chaque point du modèle de terrain nu à l’altitude de son homologue radiométrique dans le modèle numérique de surface, si la différence entre lesdites altitudes est inférieure à une valeur seuil, alors attribuer l’altitude du point du profil de terrain nu au point correspondant dans le modèle tridimensionnel, si la différence entre lesdites altitudes est supérieure ou égale à la valeur seuil, alors attribuer l’altitude du point du modèle numérique de surface au point correspondant dans le modèle tridimensionnel. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’étape d’estimation de la topographie des objets représentés dans la pluralité d’images aériennes est réalisée par photogrammétrie. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la phase de génération d’un modèle tridimensionnel comprend en outre les étapes suivantes : réalisation d’une coupe verticale du modèle numérique de surface selon la ligne de visée (LOS), réalisation d’une coupe verticale du profil de terrain nu selon la ligne de visée (LOS), superposition des éléments de sursol de la coupe verticale du modèle numérique de surface sur la coupe verticale du profil de terrain nu. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la phase de détection d’éléments de sursol gênants dans le modèle tridimensionnel comprend les étapes suivantes : calculer une première zone de Fresnel le long de la ligne de visée comparer la hauteur de chaque élément de sursol à l’altitude de la première zone de Fresnel le long de la ligne de visée entre les premier et deuxième points extrêmes. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la rotondité de la terre est prise en compte lors de la mise en œuvre de la phase de détection. Procédé selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8, dans lequel les indices de réfraction des couches atmosphériques situées entre les premier et deuxième points extrêmes sont pris en compte lors de la mise en œuvre de la phase de détection. Système d’aide à la détermination d’emplacements géographiques de sites destinés à la télédiffusion comprenant des moyens pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.