Brevet FR3128999A1 — publié le 20230512

Ce procédé d’observation d’au moins un véhicule (8), comprenant les étapes suivantes : Identification du véhicule (8) ; Détermination de la position et de la vitesse du véhicule (8) ; Prise d’une image multispectrale du véhicule (8) ; Synchronisation de la position, de la vitesse et de l’identité du véhicule (8) avec l’image multispectrale prise, avec des données de géolocalisation du satellite (1), et avec une donnée temporelle correspondant à la prise de l’image multispectrale ; Stockage de l’image synchronisée avec la position du véhicule (8) et avec la donnée temporelle. Figure pour l’abrégé : Fig 1 Procédé d’observation d’un véhicule pour charge optronique d’un satellite artificiel et satellite artificiel associé L’invention concerne les charges optroniques d’observation d’un véhicule tel qu’un navire ou un aéronef destinées à équiper un satellite. Plus précisément, l’invention concerne un procédé et un système d’observation de véhicules pour charge optronique d’un satellite artificiel. Dans un mode de mise en œuvre, l’invention concerne un procédé de détermination et de mesure des émissions de gaz d’un navire ou d’un aéronef mis en œuvre par un satellite en orbite basse autour de la Terre. Une application particulièrement intéressante de l’invention concerne le contrôle du respect de ces véhicules des normes de pollution. Techniques antérieures Des systèmes de poursuite et d’identification des aéronefs et/ou navires existent et sont mis-en-œuvre par des satellites artificiels mis en orbite autour de la Terre. Ces dispositifs réalisent leurs objectifs en recourant à des capteurs optroniques couplés à du traitement d’images pour détecter les véhicules et les suivre. Néanmoins, ces systèmes sont très couteux en termes de quantité de calculs par la charge optronique à bord du satellite. A terme, à l’instar des véhicules automobiles dans certains pays, les véhicules tels que les aéronefs et les navires seront soumis à des normes de pollution maximale. Cependant, très peu de moyens de détection, de mesure et d’analyse des émissions de gaz d’un aéronef et/ou d’un navire ont été développés. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de proposer un système et un procédé d’observation d’un aéronef ou d’un navire économique en termes de calculs pour le calculateur embarqué à bord du système, et apte à mesurer des émissions de gaz du navire ou de l’aéronef. L’invention a donc pour objet un procédé d’observation d’au moins un véhicule, le procédé étant destiné à être mis-en-œuvre par un satellite artificiel en orbite, le procédé comprenant les étapes suivantes : Identification du véhicule ; Détermination de la position et de la vitesse du véhicule ; Prise d’une image multispectrale du véhicule ; Synchronisation de la position, de la vitesse et de l’identité du véhicule avec l’image multispectrale prise, avec des données de géolocalisation du satellite, et avec une donnée temporelle correspondant à la prise de l’image multispectrale ; Stockage de l’image synchronisée avec la position du véhicule et avec la donnée temporelle. Ainsi, le procédé permet au satellite artificiel d’observer, d’acquérir et de poursuivre, d’identifier et de déterminer la position et la vitesse du véhicule sans avoir recours à du traitement d’image. Dans un mode de réalisation, l’image multispectrale prise comprend la signature des émissions de gaz du véhicule, le procédé comprenant une étape de détermination de la volumétrie et de la nature des émissions de gaz du véhicule entre la synchronisation et le stockage, le stockage comprenant la volumétrie et la nature des émissions de gaz. Avantageusement, le satellite est en orbite terrestre basse, à une altitude inférieure à 800 kilomètres, et de préférence environ de 600 kilomètres. Dans un mode de mise en œuvre, l’identification du véhicule et la détermination de la position et de la vitesse du véhicule se font par réception et traitement de signaux de radiolocalisation émis par le véhicule. Ainsi, le procédé s’affranchit de traitement d’image et ne nécessite pas d’utilisation d’un système d’acquisition et de poursuite optro-mécanique pour l’observation du véhicule. Avantageusement, la détermination de la volumétrie et de la nature des émissions de gaz est réalisée par un calculateur du satellite. De manière préférentielle, le véhicule est un navire ou un aéronef. Avantageusement, les signaux de radiolocalisation sont des signaux correspondant au système ADS-B ou AIS. De manière préférentielle, le satellite utilise le système GNSS et les données de géolocalisation du satellite sont des données utilisant le système GNSS. L’invention a également pour objet un satellite artificiel d’observation apte à réaliser un procédé tel que défini ci-dessus. De manière préférentielle, le satellite comprend un capteur multispectral, des antennes de réception de signaux de radiolocalisation émis par les véhicules, une antenne de réception de signaux de géolocalisation du satellite, des outils de traitement des signaux de radiolocalisation et de géolocalisation, et un calculateur. Avantageusement, le satellite est apte à être en orbite terrestre basse à une altitude inférieure à 800 kilomètres, et de préférence d’environ 600 kilomètres. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre schématiquement un satellite artificiel d’observation selon l’invention et sa charge utile ; et illustre les étapes d’un procédé selon l’invention. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté sur la un schéma simplifié d’un satellite artificiel d’observation 1 selon l’invention et de sa charge utile. Le satellite d’observation 1 comprend des panneaux solaires 2 pour son alimentation en énergie électrique une fois en orbite autour de la Terre, et notamment pour le fonctionnement de la charge utile. La charge utile du satellite 1 comprend des antennes 3 de réception de signaux de télécommunications, des outils de traitement 4 de ces signaux, un calculateur 5, une centrale 6 de gestion de l’altitude et de l’orientation du satellite, et un capteur multispectral optronique 7. Le satellite 1 comprend une pluralité d’antennes de réception 3 de signaux de télécommunications. Ces signaux sont émis par des véhicules 8, tels que des navires et/ou des aéronefs, ou par des objets, tels que des satellites, ou des stations terrestres. En particulier, le satellite 1 comprend des antennes destinées à être orientées vers la Terre, c’est-à-dire disposées sur la surface 1a du satellite 1 destinée à faire face à la Terre. Cette surface 1a du satellite 1 comprend aussi le capteur multispectral 7, de sorte que le capteur multispectral 7 puisse prendre des images multispectrales des véhicules observés 8, ces véhicules naviguant entre la surface terrestre et le satellite 1. Plus précisément, les antennes 3 de réception des signaux de télécommunications destinées à être orientées vers la Terre comprennent une antenne 3a et une antenne 3b de réception de signaux de radiolocalisation. Ces signaux de radiolocalisation sont émis par les véhicules 8 et contiennent notamment une information de position de ces véhicules 8. Par exemple, l’antenne 3a détecte des signaux utilisant le système ADS-B, et l’antenne 3b détecte des signaux utilisant le système AIS. Le système ADS-B, de la terminologie anglo-saxonne « Automatic Dependent Surveillance-Broadcast », est un système coopératif de contrôle du trafic aérien dans lequel un aéronef coopératif diffuse périodiquement sa position via des signaux de radiolocalisation obéissant à une norme commune. Avec le système ADS-B, l’aéronef coopératif diffuse également son identification, sa vitesse, son cap et son altitude. De même, le système AIS, de la terminologie anglo-saxonne « Automatic Identification System », est un système coopératif entre navires dans lequel un navire coopératif diffuse des informations telles que sa position via des signaux de radiolocalisation obéissant à une norme commune. L’antenne de réception 3a des signaux ADS-B permet ainsi de recevoir les signaux de type ADS-B émis par les aéronefs coopératifs et l’antenne de réception 3b des signaux AIS permet de recevoir les signaux de type AIS émis par les navires coopératifs. Les antennes 3a et 3b de réception de signaux de radiolocalisation sont disposées sur la surface 1a du satellite 1 destinée à être orientée vers le sol de manière à maximiser le gain pour assurer une réception de bonne qualité, dans une situation où le satellite 1 est en orbite basse autour de la Terre et où il est correctement orienté. De plus, les antennes 3 de réception de signaux de télécommunications comprennent une antenne de réception 3c de signaux de géolocalisation du satellite 1. Plus précisément, le satellite 1 comprend une antenne de réception GNSS 3c disposée sur une surface 1b du satellite 1 destinée à faire face aux satellites mettant en œuvre le système GNSS, c’est-à-dire sur la surface 1b du satellite opposée à la surface 1a. Le satellite 1 comprend des outils de traitement 4 des signaux de télécommunication reçus par les antennes 3. Ces outils 4 sont reliés directement aux antennes 3, et traitent, décryptent et transmettent au calculateur 5 les informations portées par les signaux de télécommunication captés par les antennes 3, notamment les signaux de radiolocalisation émis par les véhicules 8 et de géolocalisation du satellite 1. Ces outils 4 de traitement des signaux reçus comprennent notamment des outils 4a et 4b de traitement des signaux de radiolocalisation émis par les véhicules 8, et un outil 4c de traitement des signaux de géolocalisation du satellite 1. Par exemple, les outils de traitement 4a et 4b comprennent un récepteur ADS-B et AIS, et l’outil de traitement 4c comprend un récepteur GNSS. Le satellite 1 comprend une centrale 6 de gestion de l’altitude et de l’orientation du satellite 1. La centrale 6 a pour fonction de corriger la déviation d’orbite du satellite 1, et de gérer l’orientation du satellite 1 par rapport à la Terre, de manière à la maintenir correcte. Plus précisément, la centrale 6 permet d’orienter le champ d’observation 7a du capteur optronique 7 vers le sol en corrigeant son angle de pointage en fonction des données de géolocalisation du satellite 1. De même que les outils de traitement 4, la centrale 6 transmet des informations au calculateur 5. Le calculateur 5 reçoit les informations de radiolocalisation des véhicules 8 et les informations de géolocalisation du satellite 1. Le calculateur 5 reçoit aussi les consignes d’orientation provenant de la centrale 6, ainsi que l’angle de pointage du capteur optronique 7. Le calculateur 5 reçoit donc des informations de localisation et d’orientation chacune attachée à un repère, les données de géolocalisation étant attachées au référentiel du satellite 1, les données de radiolocalisation reçues étant attachées au véhicule 8 les ayant émis, et les données d’orientation du capteur optronique 7 décrivant l’angle de pointage du capteur 7. Le calculateur 5 réalise une correspondance de ces différents repères de manière à superposer une image prise par le capteur multispectral 7 avec l’orientation du capteur 7a, les positions du véhicule 8 et du satellite 1. Le calculateur 5 réalise aussi le traitement de l’image multispectrale pour l’analyse, la mesure et la détermination de la nature et de la volumétrie d’une signature en émission de gaz d’un véhicule 8. La satellite 1 comprend enfin un capteur multispectral 7. Le capteur multispectral 7 permet de prendre des images multispectrales des véhicules 8 et plus précisément des images de la signature des émissions de gaz des véhicules 8. Le capteur multispectral 7 est disposé sur la surface 1a du satellite 1 destinée à faire face au sol. Le capteur multispectral 7 observe donc vers le sol dans un champ d’observation 7a défini par son objectif. Le champ d’observation 7a du capteur multispectral 7 et les champs de réception des antennes 3a et 3b de réception des signaux de radiolocalisation sont sensiblement confondus, de manière à permettre l’association automatique d’un signal de radiolocalisation reçu avec une image multispectrale prise par le capteur 7. Le satellite 1 est configuré et destiné à être en orbite basse autour de la Terre. Plus précisément, le satellite 1 est destiné à être en orbite à une altitude inférieure à 800 kilomètres, et de préférence à une altitude de 600 kilomètres. La résolution du capteur multispectral 7 permet, dans une telle orbite basse, de prendre des images des véhicules 8 et de leurs émissions de gaz avec une précision de l’ordre de quelques mètres. Cette précision est sensiblement la même que celle des données de radiolocalisation émises par les véhicules 8 informant de leur position, ce qui permet des mesures fiables des émissions de gaz. Le satellite 1 est configuré pour la mise-en-œuvre d’un procédé de détermination des émissions de gaz d’au moins un véhicule 8. Le procédé est illustré sur la . Pour réaliser ce procédé, le satellite 1 doit être en orbite basse autour de la Terre, c’est-à-dire à une altitude inférieure à 800 kilomètres d’altitude, notamment une altitude de 600 kilomètres. De manière préalable à la mise-en-œuvre du procédé, le satellite 1 en orbite basse autour de la Terre suit son orbite. Le défilement du satellite 1 le long de son orbite basse lui permet d’assurer les balayages respectifs du champ d’observation 7a du capteur multispectral 7 et des champs de réception des antennes de réception des signaux de radiolocalisation 3a et 3b tout autour du globe terrestre. Les antennes 3a et 3b et le capteur multispectral 7 étant disposés sur la surface 1a du satellite 1 de façon à confondre leur champ de captation respectifs, le balayage de ces champs de captation autour du globe terrestre se fait simultanément sur les mêmes zones. Lors d’une première étape 9, l’une des antennes de réception des signaux de radiolocalisation 3a et/ou 3b détecte un signal émis par un véhicule 8. Dans une deuxième étape 10, le signal de radiolocalisation reçu est traité par un outil 4a ou 4b, selon que le signal ait été reçu par l’antenne 3a ou 3b, de manière à en extraire les informations d’identité, de position et de vitesse du véhicule 8. En particulier, les outils de traitement 4a et 4b des signaux de radiolocalisation émis par les véhicules 8 et captés par les antennes 3a et 3b de réception des signaux de radiolocalisation démodulent les signaux et en extraient les informations sur l’identité du véhicule 8 ayant émis les signaux, sur sa position et sur sa vitesse. Dans une troisième étape 11, le capteur multispectral 7 prend une image multispectrale de la signature des émissions de gaz du véhicule 8. Plus précisément, dès réception des signaux de radiolocalisation émis par un véhicule 8, le capteur 7 prend une image multispectrale de ce qu’il a dans son champ d’observation 7a. Les champs d’observation 7a du capteur 7 et les champs de réception des antennes 3a et 3b étant confondus, l’image contient le véhicule 8 et sa signature en émission de gaz. L’étape 12 est une étape de synchronisation de l’identité, de la position et de la vitesse du véhicule 8 déterminées à l’étape 10 avec l’image multispectrale prise à l’étape 11 d’une part et avec des données de géolocalisation du satellite 1 d’autre part, ainsi qu’avec une donnée temporelle correspondant à la prise de l’image multispectrale lors de l’étape 11. Plus précisément, lors de la réception des signaux de radiolocalisation de l’étape 9, le calculateur 5 obtient sensiblement au même instant la position du satellite 1 par réception des signaux de géolocalisation via l’antenne 3c et l’outil de traitement 4c. Les informations de géolocalisation du satellite 1 sont attachées au référentiel du satellite 1. Les informations d’orientation du satellite sont issues de la centrale 6. De plus, les informations d’identité, de position et de vitesse déterminées à l’étape 10 sont attachées au référentiel du véhicule 8 les ayant émises. Enfin, le champ d’observation 7a du capteur 7 étant connu, les conditions de ce champ 7a lors de la prise de l’image à l’étape 11 sont importantes à prendre en compte pour ne pas fausser les mesures postérieures des émissions de gaz. Ces conditions peuvent être notamment l’angle de pointage du capteur 7, l’inclinaison du satellite 1 via la centrale 6, etc... Il est ainsi nécessaire de synchroniser ces informations déterminées à l’étape 10 avec les données de géolocalisation du satellite 1, ainsi que les conditions du champ d’observation 7a, telles que son inclinaison, l’angle de pointage du capteur 7, etc. Cette synchronisation est nécessaire afin d’obtenir une concordance correcte entre l’image multispectrale, l’identité du véhicule, sa position et sa vitesse. De plus, l’ensemble de ces informations synchronisées est associé à une donnée temporelle correspondant à l’instant où l’image été prise, et qui correspond par conséquent également à l’instant de réception des signaux de radiolocalisation du véhicule 8 et de géolocalisation du satellite 1, et sensiblement à l’instant auquel le véhicule 8 occupait la position décrite dans ces signaux de radiolocalisation. Lors d’une étape 13, l’image synchronisée est analysée par le calculateur 5 de façon à déterminer la nature et la volumétrie des émissions de gaz du véhicule 8. En effet, l’image multispectrale prise lors de l’étape 11 est caractéristique, couplée aux informations de vitesse, de position et temporelles, de la volumétrie et de la nature de l’émission de gaz du véhicule 8. Le calculateur 5 peut aussi discriminer une signature en émission de gaz d’un véhicule 8 sur l’image d’une autre signature provenant d’un autre véhicule présente sur l’image lors de cette étape 13 de synchronisation. Une dernière étape 14 est le stockage de l’image synchronisée lors de l’étape 12 avec la position, l’identité et la vitesse du véhicule 8, avec la nature et la volumétrie déterminée à l’étape 13 ainsi qu’avec la donnée temporelle correspondant à l’instant de prise de l’image par le capteur 7 lors de l’étape 11. Ce stockage est effectué sur une base de données au sein du satellite 1. Une émission de gaz est donc référencée en quatre dimensions, les trois dimensions spatiales et la dimension temporelle, pour chaque véhicule 8, et ces données sont stockées dans une base de données au sein du satellite 1. Ainsi, le satellite 1 et le procédé décrit ci-dessus permettent d’acquérir simultanément les mesures des émissions polluantes, en particulier leur nature et leur volumétrie, ainsi que leur localisation, l’identification et le suivi des véhicules 8 les ayant émises. De plus, le système proposé s’affranchit de système d’acquisition optro-mécanique et de traitement d’image pour la phase d’identification et de suivi de la position ou de la vitesse des véhicules 8. En effet, la charge optronique ne participe pas à la détection et au suivi des véhicules 8. Elle participe seulement à la prise d’image et à la détermination et à la mesure des émissions de gaz des véhicules 8. L’ensemble de ces opérations d’identification et de suivi des véhicules 8 est réalisé à l’aide des signaux de radiolocalisation et de géolocalisation du satellite 1 et des données d’orientation et d’inclinaison du satellite 1, ce qui permet une économie importante de la puissance de calcul nécessaire au fonctionnement du système. Enfin, l’utilisation uniquement des signaux de radiolocalisation émis par les véhicules 8 et de géolocalisation du satellite 1 pour la détection et le suivi des véhicules 8 permet d’être moins dépendant des aléas de la météo. En effet, lorsque la météo n’est pas favorable, par exemple nuageuse, le suivi optro-mécanique et/ou via du traitement d’image d’un véhicule peut s’avérer compliqué. Procédé d’observation d’au moins un véhicule (8), le procédé étant destiné à être mis-en-œuvre par un satellite artificiel (1) en orbite, le procédé comprenant les étapes suivantes : Identification (9) du véhicule (8) ; Détermination (10) de la position et de la vitesse du véhicule (8) ; Prise (11) d’une image multispectrale du véhicule (8) ; Synchronisation (12) de la position, de la vitesse et de l’identité du véhicule (8) avec l’image multispectrale prise, avec des données de géolocalisation du satellite (1), et avec une donnée temporelle correspondant à la prise de l’image multispectrale ; Stockage (14) de l’image synchronisée avec la position du véhicule (8) et avec la donnée temporelle. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’image multispectrale prise (11) comprend la signature des émissions de gaz du véhicule (8), le procédé comprenant une étape de détermination (13) de la volumétrie et de la nature des émissions de gaz du véhicule (8) entre la synchronisation (12) et le stockage (14), le stockage (14) comprenant la volumétrie et la nature des émissions de gaz. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le satellite (1) est en orbite terrestre basse, à une altitude inférieure à 800 kilomètres, et de préférence environ de 600 kilomètres. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’identification (9) du véhicule (8) et la détermination (10) de la position et de la vitesse du véhicule (8) se font par réception et traitement de signaux de radiolocalisation émis par le véhicule (8). Procédé selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel la détermination (13) de la volumétrie et de la nature des émissions de gaz est réalisée par un calculateur (5) du satellite (1). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le véhicule (8) est un navire ou un aéronef. Procédé selon la revendication 6, dans lequel les signaux de radiolocalisation sont des signaux correspondants au système ADS-B ou AIS. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les données de géolocalisations du satellite (1) sont des données utilisant le système GNSS. Satellite artificiel d’observation (1) apte à réaliser le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 8. Satellite selon la revendication 9, comprenant un capteur multispectral (7), des antennes (3a, 3b) de réception de signaux de radiolocalisation émis par les véhicules (8), une antenne (3c) de réception de signaux de géolocalisation du satellite, des outils (4) de traitement des signaux de radiolocalisation (4a, 4b) et de géolocalisation (4c), et un calculateur (5). Satellite selon l’une quelconque des revendications 9 ou 10, apte à être en orbite terrestre basse à une altitude inférieure à 800 kilomètres, et de préférence d’environ 600 kilomètres.