Brevet FR3159375A1 — publié le 20250822

« Procédé et système de communication dans un lanceur spatial et lanceur spatial ainsi équipé » Procédé de communication dans un lanceur spatial, entre un ordinateur de bord (3) et une pluralité d’équipements embarqués incluant une pluralité de capteurs (6), une pluralité d’actionneurs (7) et une pluralité d’unités de commande (8,9) de sous-systèmes critiques dudit lanceur, ledit lanceur comprenant en outre une unité de stockage d’énergie électrique (5) prévue pour alimenter électriquement lesdits équipements embarqués (6,7,8,9). Ce procédé est agencé pour transporter des informations échangées entre l’ordinateur de bord (3) et les équipements embarqués (6,7,8,9) et de l’énergie électrique fournie par l’unité de stockage d’énergie (5) vers les équipements embarqués (6,7,8,9) via un vecteur de transport information-énergie commun (200) à l’intérieur du lanceur spatial. Voir Figure 2 Procédé et système de communication dans un lanceur spatial et lanceur spatial ainsi équipé DOMAINE DE L’INVENTION La présente invention concerne un procédé de communication dans un lanceur spatial. Elle vise également un système de communication pour la mise en œuvre de ce procédé, ainsi qu’un lanceur spatial ainsi équipé. ETAT DE LA TECHNIQUE Pour fonctionner, un lanceur doit alimenter ses différents sous-systèmes et ceux-ci doivent aussi communiquer entre eux. L’architecture de câblage des lanceurs redondent très souvent des sections de faisceaux, un pour la puissance et un autre pour le bus de communication. Le but de l’invention est de diminuer la masse de câblage présent dans un lanceur et de faciliter les interfaces de connexion entre les différents équipements. Cet objectif est atteint avec un procédé de communication dans un lanceur spatial, entre un ordinateur de bord et une pluralité d’équipements embarqués incluant une pluralité de capteurs, une pluralité d’actionneurs et une pluralité d’unités de commande de sous-systèmes critiques dudit lanceur, ledit lanceur comprenant en outre une unité de stockage d’énergie électrique prévue pour alimenter électriquement lesdits équipements embarqués. Suivant l’invention, ce procédé de communication est agencé pour transporter des informations échangées entre l’ordinateur de bord et les équipements embarqués et de l’énergie électrique fournie par l’unité de stockage d’énergie vers les équipements embarqués via un vecteur de transport information-énergie commun à l’intérieur du lanceur spatial. Dans une première configuration de l’invention, dans laquelle le procédé de communication selon l’invention implémente un réseau Ethernet local auquel sont connectés l’ordinateur de bord et la pluralité d’équipements embarqués, l’énergie électrique est transmise aux équipements embarqués sur le réseau Ethernet par la technologie Power Over Ethernet (PoE). Dans une seconde configuration de l’invention, dans laquelle le procédé de communication selon l’invention implémente un bus d’énergie électrique auquel sont connectés l’ordinateur de bord et la pluralité d’équipements embarqués, les informations échangées entre l’ordinateur de bord et la pluralité d’équipements embarqués transitent sur le bus d’énergie électrique par la technologie de modulation Broadband on Power Line (BPL). Suivant un autre aspect de l’invention, il est proposé un système de communication dans un lanceur spatial, entre un ordinateur de bord et une pluralité d’équipements embarqués incluant une pluralité de capteurs, une pluralité d’actionneurs et une pluralité d’unités de commande de sous-systèmes critiques dudit lanceur, ledit lanceur comprenant en outre une unité de stockage d’énergie électrique prévue pour alimenter électriquement lesdits équipements embarqués, ce système mettant en œuvre le procédé de communication selon l’invention, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens pour transporter des informations échangées entre l’ordinateur de bord et les équipements embarqués et de l’énergie électrique fournie par l’unité de stockage d’énergie vers les équipements embarqués via un vecteur de transport information-énergie commun à l’intérieur du lanceur spatial. Dans une première configuration de l’invention pour laquelle le système de communication selon l’invention intègre un réseau Ethernet local auquel sont connectés l’ordinateur de bord et la pluralité d’équipements embarqués, ce système peut en outre avantageusement comprendre des moyens pour transmettre de l’énergie électrique aux équipements embarqués sur le réseau Ethernet par la technologie Power Over Ethernet (PoE). On peut aussi prévoir une seconde configuration dans laquelle le lanceur spatial comporte un bus d’énergie électrique auquel sont connectés l’ordinateur de bord et la pluralité d’équipements embarqués, le système de communication peut en outre avantageusement comprendre des moyens pour injecter dans le bus d’énergie électrique par la technologie de modulation Broadband on Power Line (BPL)des informations échangées entre l’ordinateur de bord et la pluralité d’équipements embarqués. La technologie BPL permet aujourd’hui de monter à des débits de 1Gbit/s en ultra haute fréquence (≥100 MHz), ce qui permet d’être en phase avec les niveaux de débit nécessaire dans les nouvelles applications du spatial, dont la séquence synchronisée par l’ordinateur de bord du lanceur. L’utilisation du BPL permet ainsi de se s’affranchir d’un câble de communication dédié entre deux équipements, mais aussi d’intégrer le switch Ethernet au système de distribution de puissance du lanceur, réduisant ainsi la masse et le coût totale de l’ensemble électrique du lanceur. Le bus d’énergie électrique peut être agencé pour transmettre de l’énergie électrique sous une tension continue. Suivant encore un autre aspect de l’invention, il est proposé un lanceur spatial comprenant un ordinateur de bord, une pluralité d’équipements embarqués incluant une pluralité de capteurs, une pluralité d’actionneurs et une pluralité d’unités de commande de sous-systèmes critiques dudit lanceur, une unité de stockage d’énergie électrique prévue pour alimenter électriquement lesdits équipements embarqués, et un système de communication entre l’ordinateur de bord et la pluralité d’équipements embarqués, caractérisé en ce que ce système de communication est agencé pour transporter des informations échangées entre l’ordinateur de bord et les équipements embarqués et de l’énergie électrique fournie par l’unité de stockage d’énergie vers les équipements embarqués via un vecteur de transport information-énergie commun à l’intérieur du lanceur spatial. DESCRIPTION DES FIGURES FIG. 1 La FIG. 1 représente un premier mode de réalisation d’un système de communication PoE à l’intérieur d’un lanceur spatial ; FIG. 2 La FIG. 2 représente un second mode de réalisation d’un système de communication BPL à l’intérieur d’un lanceur spatial ; et FIG. 3 La FIG. 3 représente schématiquement un exemple de commutateur Ethernet PoE mis en œuvre dans la seconde configuration du système de communication selon l’invention. DEFINITIONS BPL Broadband over the Power Line Procédé de communication permettant une transmission de données numériques à grande vitesse sur un réseau électrique. FPGA Field-Programmable Gate Array Réseau de portes programmables in sit. JTAG Bus JTAG utilisé pour programmer des composants logiques programmables (FPGA et CPLD) et des microcontrôleurs. PDS Power Distribution System Système de distribution de puissance PoE Power over Ethernet Alimentation électrique par câble Ethernet, permettant de faire passer une énergie électrique en courant continu, en plus des données à 100 Mbit/s ou 1 Gbit/s. Cette technologie est définie par la norme IEEE 802.3af, appartenant au standard IEEE 802.3 (Ethernet). PSE Power Sourcing Equipment Equipement de fourniture de puissance SoC System on a Chip Système complet intégré embarqué sur un seul circuit intégré DESCRIPTION DETAILLEE On va maintenant décrire, en référence à la FIG. 1 , une première configuration d’un système de communication 1 selon l’invention, équipant un lanceur spatial. Ce système de communication 1 est construit autour d’un réseau Ethernet local 2 auquel tous les équipements embarqués dans le lanceur sont connectés : un ordinateur de bord 4, une unité de radiocommunication 4, un ensemble de capteurs 6, un ensemble d’actionneurs 7, une ou plusieurs unités de commande 8 des moteurs du lanceur, et un ensemble de pompes 9 pour les fluides employés dans le lanceur. Un commutateur Ethernet PoE 10 est disposé entre une unité de stockage d’énergie électrique 5 – par exemple une batterie électrochimique – et le réseau Ethernet local 2. Dans une seconde configuration de l’invention illustrée par la FIG. 2 , le système de configuration 100 est construit autour d’un bus d’énergie électrique en courant continu 200 alimenté à partir d’une unité de stockage d’énergie électrique 5 via un convertisseur adaptateur 50. Ce bus d’énergie électrique 200 transporte de l’information au moyen de la technologie Broadband on Power Line (PBL), qui est échangée entre l’ordinateur de bord 3 connecté au bus d’énergie électrique 200 via un composant BPL 30 et un ensemble d’équipements embarqués dans le lanceur : une unité de radiocommunication 4, des capteurs 6, des actionneurs 7, des unités de commande 8 des moteurs du lanceur et des pompes 9, via des composants BPL respectifs 40,60,70,80,90. On va maintenant décrire, en référence à la FIG. 3 , un exemple de réalisation d’un commutateur PoE Ethernet 10 mis en œuvre dans un système de communication de type PoE selon l’invention. Ce commutateur 10 est construit en tant que FPGA autour d’un contrôleur principal 11, par exemple de type SoC SAMA5D3. Il comprend un premier connecteur 12 à une batterie du lanceur et un second connecteur 19 procurant 10 sorties PoE et relié à deux commutateurs Ethernet à 7 ports, par exemple de type KSZ9477, chainés par une interface SGMII, des sorties de puissance 20 et un bus JTAG 21 pour la programmation et le contrôle du circuit FPGA. Le commutateur PoE 10 inclut en outre un circuit régulateur 15 relié en entrée au connecteur de batterie 12 et délivrant en sortie une tension de 3.3V aux commutateurs 16 et au contrôleur principal 11 qui est relié via à un composant d’isolation 17 à deux circuit PoE PSE, par exemple de type TPS23881, qui alimentent les connecteurs PoE 19. Le contrôleur principal 11 commande aussi un composant PDS 13 délivrant les sorties de puissance 20. Bien sûr, l’invention n’est pas limitée à l’exemple de réalisation qui vient d’être décrit, et bien d’autres modes de réalisation peuvent être envisagés, sans sortir du cadre de l’invention. Procédé de communication dans un lanceur spatial, entre un ordinateur de bord (3) et une pluralité d’équipements embarqués incluant une pluralité de capteurs (6), une pluralité d’actionneurs (7) et une pluralité d’unités de commande (8,9) de sous-systèmes critiques dudit lanceur, ledit lanceur comprenant en outre une unité de stockage d’énergie électrique (5) prévue pour alimenter électriquement lesdits équipements embarqués, caractérisé en ce qu’il est agencé pour transporter des informations échangées entre l’ordinateur de bord (3) et les équipements embarqués et de l’énergie électrique fournie par l’unité de stockage d’énergie vers les équipements embarqués (6,7,8,9) via un vecteur de transport information-énergie commun (2,200) à l’intérieur du lanceur spatial. Procédé de communication selon la revendication précédente, implémentant un réseau Ethernet local (2) auquel sont connectés l’ordinateur de bord (3) et la pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9), caractérisé en ce que l’énergie électrique est transmise aux équipements embarqués (6,7,8,9) sur le réseau Ethernet (2) par la technologie Power Over Ethernet (POE). Procédé de communication selon l’une des deux revendications précédentes, implémentant un bus d’énergie électrique (200) auquel sont connectés l’ordinateur de bord (3) et la pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9), caractérisé en ce que les informations échangées entre l’ordinateur de bord (3) et la pluralité d’équipements embarqués (6,8,8,9) transitent sur le bus d’énergie électrique (200) par la technologie de modulation Broadband on Power Line (BPL). Système de communication (1,100) dans un lanceur spatial, entre un ordinateur de bord (3) et une pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9) incluant une pluralité de capteurs (6), une pluralité d’actionneurs (7) et une pluralité d’unités de commande (8,9)de sous-systèmes critiques dudit lanceur, ledit lanceur comprenant en outre une unité de stockage d’énergie électrique (5) prévue pour alimenter électriquement lesdits équipements embarqués, ce système mettant en œuvre le procédé de communication selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens pour transporter des informations échangées entre l’ordinateur de bord (3) et les équipements embarqués (6,7,8,9) et de l’énergie électrique fournie par l’unité de stockage d’énergie (5) vers les équipements embarqués (6,7,8,9) via un vecteur de transport information-énergie (2,200) commun à l’intérieur du lanceur spatial. Système de communication (1) selon la revendication précédente, intégrant un réseau Ethernet local (2) auquel sont connectés l’ordinateur de bord (3) et la pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9), caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens (10) pour transmettre de l’énergie électrique aux équipements embarqués sur le réseau Ethernet (2) par la technologie Power Over Ethernet (PoE). Système de communication (100) selon l’une des deux revendications précédentes, implémentant un bus d’énergie électrique (200) auquel sont connectés l’ordinateur de bord (3) et la pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9), caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens (30,40,50,60,70,80) pour injecter dans le bus d’énergie électrique (200) par la technologie de modulation Broadband on Power Line (BPL)des informations échangées entre l’ordinateur de bord (3) et la pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9). Lanceur spatial comprenant un ordinateur de bord (3), une pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9) incluant une pluralité de capteurs (6), une pluralité d’actionneurs (7) et une pluralité d’unités de commande (8,9 de sous-systèmes critiques dudit lanceur, une unité de stockage d’énergie électrique (5) prévue pour alimenter électriquement lesdits équipements embarqués, et un système de communication (1,100) entre l’ordinateur de bord (3) et la pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9), caractérisé en ce que ce système de communication (1,100) est agencé pour transporter des informations échangées entre l’ordinateur de bord (3) et les équipements embarqués (6,7,8,9) et de l’énergie électrique fournie par l’unité de stockage d’énergie (5) vers les équipements embarqués (6,7,8,9) via un vecteur de transport information-énergie commun (2,200) à l’intérieur du lanceur spatial. Lanceur spatial selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de communication (1) intègre un réseau Ethernet local (100) auquel sont reliés l’ordinateur de bord (3) et la pluralité des équipements embarqués (6,7,8,9), caractérisé en ce qu’il comprend en outre des moyens (10) pour transmettre de l’énergie électrique aux équipements embarqués (6,7,8,9) sur le réseau Ethernet (2) par la technologie Power Over Ethernet (POE). Lanceur spatial selon l’une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un bus d’énergie électrique (200) reliant l’unité de stockage d’énergie électrique (5) à la pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9), et des moyens (30,40,50,60,70,80,90) pour injecter dans le bus d’énergie électrique par la technologie de modulation Broadband on Power Line (BPL) des informations échangées entre l’ordinateur de bord (30) et la pluralité d’équipements embarqués (6,7,8,9). Lanceur spatial selon la revendication précédentes, caractérisé en ce que le bus d’énergie électrique (200) est agencé pour transmettre de l’énergie électrique sous une tension continue.