INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Si le module de détection 10 ne détecte pas à l’étape 110 de signal vérifiant les conditions c) et d) simultanément, alors le procédé reboucle sur l’étape 108. Les étapes 108 et 110 sont alors à nouveau mises en œuvre pour une autre direction qui ne pointe vers aucun satellite.
Ainsi, lorsque cette étape 108 est répétée, l’espace inoccupé par des satellites de la constellation est parcouru « à l’aveugle » par le secteur d’atténuation, à la recherche d’un brouilleur. Différentes stratégies peuvent être mises en œuvre pour balayer cet espace. Par exemple, ce balayage peut être réalisé plan par plan.
Dans le procédé qui précède, une première phase a permis de détecter un brouilleur, et une deuxième phase a permis de localiser et d’exclure ce brouilleur.
On peut noter que, parmi les modes d’atténuations envisageables précités, l’atténuation dite « faible » est particulièrement avantageuse.
Premièrement, elle permet d’assurer une continuité de poursuite de signaux GNSS 8 et ainsi leur exploitation par le porteur 8, par exemple pour se géolocaliser.
Deuxièmement, elle rend le procédé plus robuste à des fausses alarmes qu’avec une atténuation de type « annulation ». En effet, il est possible qu’un signal soit éliminé non pas à cause du filtrage spatial, mais à cause de la présence d’un obstacle physique entre le porteur et l’émetteur de ce signal. Cet obstacle peut typiquement être une partie du porteur 1 lui-même, par exemple une aile du porteur 1 lorsque celui-ci est un aéronef. Une telle ambigüité disparaît lorsque l’atténuation dite « faible » est utilisée : dans ce cas, un signal ne peut être éliminé qu’en raison de la présence d’un obstacle physique.
Le procédé décrit ci-avant peut être typiquement répété dans le temps par le porteur 1, au cours de son déplacement.
En référence à la , un procédé selon un deuxième mode de réalisation comprend les étapes suivantes.
Dans une étape 202, le module de détection 10 sélectionne une direction prédéfinie. Cette direction n’est pas déterminée en fonction de positions de satellites, à la différence du procédé selon le premier mode de réalisation. Typiquement, cette direction prédéfinie est orientée d’un angle prédéfini par rapport à une direction de référence fixe. Cette direction prédéfinie peut ainsi pointer vers un satellite de la constellation ou pas, mais le module de détection 10 ne dispose pas de cette information à ce stade.
Dans une étape 204, similaire à l’étape 104, le module de détection commande le système d’antennes 4 de sorte à mettre en œuvre un filtrage spatial causant une atténuation dans le secteur d’atténuation A. le secteur d’atténuation est orienté de sorte à inclure la direction sélectionnée. Typiquement, il est fait en sorte de faire coïncider la direction principale d’atténuation avec la direction prédéfinie.
Dans une étape 206, le module de détection 10 procède à une vérification similaire à celle réalisée à l’étape 106 : le module de détection vérifie si un signal reçu vérifie les conditions a) et b), pendant que le secteur d’atténuation inclut la direction prédéfinie.
Par ailleurs, dans une étape 208, le module de détection 10 procède à une vérification similaire à celle réalisée à l’étape 110 : le module de détection vérifie si un signal vérifie les conditions c) et d), pendant que le secteur d’atténuation A inclut la première orientation.
Dans une étape 210, le module de détection 10 vérifie par ailleurs si le secteur angulaire d’atténuation A inclut ou pas une direction pointant vers un satellite de la constellation. en d’autres termes, le module de détection 10 vérifie si la direction prédéfinie est proche d’une direction pointant vers un satellite ou non. Pour cela, le module de détection peut mettre en œuvre les étapes 100 et 102.
Les étapes 206, 208 et 210 peuvent être mises en œuvre en parallèle ou dans un ordre quelconque.
Les vérifications réalisées aux étapes 206, 208, et 210 peuvent aboutir à plusieurs cas :
Il est détecté à l’étape 206 un signal qui vérifie les conditions a) et b) et à l’étape 210 que le secteur d’atténuation A pointe vers un satellite de la constellation. Il est détecté à l’étape 208 un signal qui vérifie les conditions c) et d), et à l’étape 210 que la direction prédéfinie ne pointe vers aucun satellite de la constellation. Autres cas.
Le cas 1) révèle l’existence d’un leurrage dont le porteur 1 est victime. Mais l’émetteur ne se trouve pas dans la direction prédéfinie, et on ne sait pas dans quelle direction cet émetteur se trouve.
Dans le cas 2), le module de détection 10 identifie la direction prédéfinie comme une direction de leurrage. On a alors non seulement détecté un émetteur de signaux indésirables, mais on l’a immédiatement localisé.
Le cas 3) ne révèle rien d’anormal.
Ensuite, le module de détection 10 met à nouveau en œuvre les étapes 202 et suivantes pour une nouvelle direction prédéfinie, par exemple de manière périodique. La nouvelle direction prédéfinie s’écarte d’un écart angulaire prédéfini autour d’un axe de référence, par rapport à la précédente direction. Cet écart angulaire peut en pratique être choisi en fonction de : i) la capacité du système d’antennes à former un secteur d’atténuation A plus ou moins étroit ; ii) la vitesse de balayage du secteur A ; et iii) la périodicité souhaitée. Cet écart angulaire est par exemple de 1 degré.
Ainsi, en répétant de multiples fois la série d’étapes 202 à 212, il peut être fait en sorte que le secteur d’atténuation A se déplace en rotation à 360 degrés autour d’un axe de référence. Lors de ce parcours, des brouilleurs peuvent être détectés (cas 1), voire même localisés (cas 2).
Dans une étape 214, le module de détection 10 peut commander le système d’antennes 4 de sorte à maintenir le secteur d’atténuation pointé vers une direction de leurrage identifiée préalablement. Cette étape 214 est similaire à l’étape 114.
Un avantage du deuxième mode de réalisation est que le mouvement du secteur d’atténuation A est indépendant de la constellation de satellites. Mais un inconvénient par rapport au premier mode de réalisation est qu’il met en moyenne plus de temps à détecter un leurrage satellite.
Annexe – exemple de mode de réalisation de filtrage spatial
Hypothèses Nous disposons d’un réseau d’antennes comportant ( ) éléments antennaires (dont nous connaissons les caractéristiques physiques, en particulier le diagramme de rayonnement et le gain unitaire maximal noté ) numérotés de à . Sauf mention contraire (voir le cas de la 2ème réalisation) la géométrie de ce réseau (linéaire, circulaire, matriciel, quelconque) est quelconque
Le réseau d’antennes et les voies de réception afférentes ont été préalablement calibrés. En effet, les performances des algorithmes utilisés pour la génération de faisceaux et d’encoches dépendent étroitement de la capacité de l’utilisateur à calibrer l’ensemble des éléments matériels constituant la chaîne de réception. Le calibrage est l’opération qui estime (à l’aide de signaux dévolus à cette tâche) et compense les écarts d’amplitude et de phase entre les voies dus aux différences physiques entre les composants et les lignes constituant chaque unité de la chaîne de réception (elle comporte une unité par voie).
Un réseau d’antennes différencie et identifie les sources radioélectriques incidentes en fonction des amplitudes et des phases relatives que ces sources suscitent au niveau des éléments antennaires du réseau (la variation d’amplitude et de phase induite au niveau de chaque élément antennaire est matérialisée par un coefficient complexe indicé par le numéro de l’élément antennaire concerné).
L’ensemble de ces coefficients complexes forme un vecteur et est appelé dans notre jargon « signature spatiale » de la source radioélectrique d’intérêt :
À la différence de marche du signal incident reçu par l’élément antennaire par rapport à un élément antennaire de référence (l’élément antennaire par convention). Cette différence de marche dépend de la géométrie du réseau d’antennes , de l’azimut et de l’élévation du signal incident . Nous la noterons : (il convient de noter que mètre). La variation de phase induite par est donnée par :
Où : et désignent respectivement la longueur d’onde et le nombre d’onde du signal incident.
Aux caractéristiques physiques du réseau antennaire (comme le diagramme de rayonnement des éléments antennaires constitutifs, le couplage entre ces éléments antennaires, etc.). Nous n’entrerons pas dans le détail de la modélisation (assez complexe) des différents phénomènes entrant en ligne de compte. Nous ne nous préoccuperons que du résultat final matérialisé par un simple coefficient complexe. La variation d’amplitude et de phase induite par tous ces phénomènes est notée :
La signature spatiale du signal incident dont la direction d’arrivée est est donnée par :
La différence de marche entre l’élément de référence et l’élément est donnée par :
Nous supposerons pour simplifier que les éléments antennaires constituant le réseau d’antennes sont assimilables à des points dont le diagramme de rayonnement est isotrope.
La signature spatiale s’écrit alors :
L’espace angulaire étant balayé périodiquement, nous avons : . De ce fait, si nous subdivisons le temps en intervalles temporels élémentaires de durée , il suffit de calculer une fois pour toutes et d’enregistrer en mémoire une séquence de jeux de poids pour opérer continuellement, en la répétant indéfiniment, un balayage angulaire de résolution : avec . Nous remplacerons donc par dans la suite.
Le jeu de poids qu’il convient d’utiliser afin de créer un secteur d’atténuation causant une atténuation de dB dans la direction supposée de la source incidente d’azimut visée est calculé comme suit :
Nous formons la matrice rectangulaire de dimensions suivante :
Nous formons la matrice carrée de dimensions suivante :
Nous calculons la matrice rectangulaire de dimensions suivante :
Nous calculons le pseudo-inverse de Moore-Penrose de :
Dans notre cas, le calcul formel donne :
Nous souhaitons donc réaliser une pluralité d’atténuations de dB en direction d’une pluralité de satellites indicée par . Nous connaissons les azimuts et les élévations correspondant à cette pluralité de satellites.
Le nombre d’encoches qu’il est possible de créer est limité et est donné par :
La pluralité de signatures spatiales correspondant à la pluralité de signaux incidents en provenance de la pluralité de satellites indicée par est donnée par :
Le jeu de poids qu’il convient d’utiliser afin de créer une pluralité d’encoches d’atténuation dB dans les directions supposées de la pluralité de sources incidentes d’azimut et d’élévation visée est calculé comme suit :
est la matrice identité de dimensions
Remarque : si est carrée alors (si est inversible)
Le jeu de poids cherché est donné par :
2ème réalisation Cas général Nous souhaitons balayer périodiquement (période l’espace angulaire azimutal avec un secteur angulaire ayant une atténuation de dB. Nous disposons d’un réseau d’antennes comportant ( ) éléments antennaires. La géométrie du réseau est linéaire, c’est-à-dire que tous ses éléments constitutifs sont disposés à intervalles réguliers sur un segment de longueur ) et l’élément de référence est l’élément indicé par situé à l’extrémité droite du segment représenté sur la figure. Nous avons considéré cette géométrie de préférence à une autre géométrie (circulaire par exemple) en raison de la facilité avec laquelle elle permet de traiter le cas particulier qui nous intéresse in fine : .
1ère réalisation 1ère situation Nous souhaitons simplement créer un secteur d’atténuation (c’est-à-dire un nul) dont nous souhaitons maîtriser la profondeur (l’atténuation que nous souhaitons réaliser est de dB, avec , par rapport au gain maximal qu’il est possible de réaliser avec le réseau d’antennes considéré) en direction de l’un des satellites (indicé par ) que le récepteur GNSS est en train de poursuivre. Nous connaissons l’azimut et l’élévation de ce satellite.
La signature spatiale du signal incident en provenance du satellite d’indice est donnée par :
Le jeu de poids qu’il convient d’utiliser afin de créer une encoche d’atténuation dB dans la direction supposée de la source incidente d’azimut et d’élévation visée est calculé comme suit :
désigne l’opération « pseudo-inverse de Moore-Penrose »
désigne l’opération « transposé + conjugué »
2ème situation Nous souhaitons créer une pluralité de secteurs d’atténuation dont nous souhaitons maîtriser la profondeur en direction d’un sous-ensemble de satellites choisis parmi les satellites que le récepteur GNSS est en train de poursuivre. Les indices des satellites retenus appartiennent à l’ensemble avec et (la lettre supérieure signifie « encoche(s) »).
Description détaillée La illustre un système embarqué comprenant un calculateur 2 et une alimentation à découpage 3.
L’alimentation à découpage 3 comprend une première entrée Vin+ connectée à un interrupteur à découpage 4 connecté lui-même à une extrémité d’un enroulement primaire L1 d’une bobine 5. L’autre extrémité de l’enroulement primaire L1 de la bobine 5 est connecté à une deuxième entrée Vin-.
L’enroulement secondaire L2 de la bobine 5 est connecté en série par une extrémité à l’anode d’une diode 6, la cathode de la diode 6 est connectée à une armature d’un condensateur 7 et à une première sortie Vout+. L’enroulement secondaire L2 de la bobine 5 est connecté en série par une autre extrémité à l’autre armature du condensateur 7 et à une deuxième sortie Vout-.
L’alimentation à découpage comprend ainsi essentiellement au moins bobine 5, au moins une diode 6 connectée à un enroulement secondaire de la bobine et au moins un interrupteur de découpage 4 connecté à l’enroulement primaire de la bobine.
Une tension de sortie Vout est générée entre les sorties Vout+ et Vout- pour alimenter le calculateur 2 en fonction d’une tension d’entrée Vin appliquée entre les entrées Vin+ et Vin- et d’un signal de découpage F_hash reçu par l’interrupteur à découpage 4. Plus précisément, L’interrupteur de découpage 4 est commandé par le signal de découpage en fonction d’un ratio de découpage fonction du courant consommé par le calculateur, du rapport entre la tension d’entrée, la tension de sortie de l’alimentation à découpage et d’une fréquence de découpage.
Des exemples de telles alimentations sont notamment des régulateurs en mode discontinu avec des typologies de type flyback, des inverseurs et des abaisseurs de tension. Il à noter que les calculateurs aéronautiques sont généralement alimentés par une alimentation DC/DC à découpage en tête de circuit. Un calculateur n’est alors alimenté que par sa propre alimentation. Une telle configuration est nécessaire pour éviter que les calculateurs d’un aéronef se perturbent entre eux.
On rappelle la structure et le fonctionnement d’une topologie de type Flyback. Une topologie de type Flyback comprend un interrupteur commandé 11, un transformateur 12, une diode 13 et un condensateur 14. Le transformateur 12 assure l’isolement d’une charge 15 et d’une source 16 et comprend un enroulement primaire 12a et un enroulement secondaire 12b. Le condensateur 14 permet de lisser la tension et la diode 13 de redresser, si nécessaire, la tension.
La source 16 est connectée en série avec l’interrupteur commandé 11 et l’enroulement primaire 12a.
La charge 15 est connectée en série à l’enroulement secondaire 12b et à la diode 13. Le condensateur 14 est connecté en parallèle avec la charge 15.
L’avantage de topologie de type Flyback réside dans l’absence d’équipotentielle commune entre les enroulements primaire et secondaire du transformateur 12. Cette particularité rend la topologie de type Flyback, particulièrement attractive en aéronautique de sorte que les calculateurs alimentés soient protégés des éventuelles perturbations à l’enroulement primaire 12a.
Le fonctionnement d’une topologie de type Flyback est le fonctionnement d’un générateur d’alimentation en deux phases.
- Lors d’une première phase, l’interrupteur 11 est commandé passant. L’enroulement primaire 12a est chargé en courant par la source 16 alors que le condensateur 14 se décharge dans la charge 15. Aucun courant ne circule dans l’enroulement secondaire 12b et dans la diode 13.
- Lors d’une seconde phase, l’interrupteur 11 est commandé non passant. La charge de l’enroulement primaire 12a est transférée par l’intermédiaire de l’enroulement secondaire 12b afin d’alimenter la charge 15. Le condensateur 14 accumule également de l’énergie disponible.
Les deux phases sont successivement alternées. On note que la charge est alimentée à tout moment.
Le procédé de détermination de la consommation d’un système embarqué illustré par la permet de se dispenser de la mesure de courant dans une résistance de mesure en utilisant les mesures déjà présentes.
Le système embarqué comprenant l’alimentation à découpage et le calculateur, le calculateur étant le seul élément alimenté par l’alimentation à découpage, le courant consommé par le calculateur est directement égal au courant de sortie de l’alimentation et proportionnel au rapport cyclique (ratio) de découpage.
Connaissant la tension d’entrée d’alimentation, notamment par conception du système embarqué, l’impédance de l’enroulement primaire de l’alimentation et connaissant le rapport cyclique de l’alimentation à découpage, on peut déterminer le courant d’entrée de l’alimentation I in de la façon suivante :
Eq 1 :
I in : courant d’entrée de l’alimentation
V in : tension d’entrée de l’alimentation
L 1 : impédance de l’enroulement primaire de l’alimentation
t c : période de découpage
f c : fréquence de découpage
Il est à noter que l’impédance de l’enroulement primaire de l’alimentation prise en compte est l’impédance de l’enroulement primaire recevant la tension d’entrée de l’alimentation, par l’intermédiaire au moins de l’interrupteur de découpage.
On rappelle que le ratio de découpage α est égal au rapport entre la durée durant laquelle l’interrupteur est passant par la somme de la durée durant laquelle l’interrupteur est passant et de la durée durant laquelle l’interrupteur est non passant.
Eq 2 :
On rappelle également l’équation suivante liant fréquence de découpage f c , période de découpage t c et somme de la durée durant laquelle l’interrupteur est passant et de la durée durant laquelle l’interrupteur est non passant
Eq 3 :
Dans un mode de réalisation particulier, on compense l’influence de la température sur la mesure du courant. En effet, l’équation Eq. 1 est dépendante de la température par l’intermédiaire de l’impédance de l’enroulement primaire de l’alimentation. Dans certains cas particuliers, une correction du ratio de découpage peut également être prise en compte.
Pour réaliser de telles corrections, on détermine une cartographie de la correction à apporter à une grandeur en fonction de la grandeur déterminée et de la température du calculateur. Une telle cartographie peut être obtenue à travers une campagne d’essais.
L’équation Eq. 1 peut alors être reformulée de la façon suivante :
Les étapes 102 à 106 peuvent ensuite être à nouveau mises en œuvre pour d’autres satellites de la constellation. Une telle répétition présente l’avantage de permettre au module de détection 10 d’obtenir des résultats de détection complémentaires. Prenons l’exemple d’une application des étapes 102 à 106 au deuxième satellite S2. Le module de détection 10 :
détermine à l’étape 102 une deuxième direction pointant vers le deuxième satellite S2 ; commande à l’étape 104 le système d’antennes 4, de sorte à déplacer le secteur d’atténuation A dans la deuxième direction ; détecte à l’étape 106 si un signal radio est reçu par le système d’antennes 4 pendant que le secteur d’atténuation A inclut la deuxième direction (pointant vers le deuxième satellite S2), si le signal radio reçu subit ou pas l’atténuation causée par le filtrage spatial reconfiguré, et si le signal radio reçu se présente comme un signal de positionnement émanant du satellite ; un résultat de cette vérification associé au deuxième satellite S2 est ensuite mémorisé.
Le module de détection 10 peut par exemple mettre en œuvre ces étapes pour chaque satellite de la constellation. Au terme de cette répétition, sont mémorisés dans la mémoire une pluralité de résultats respectivement associés aux satellites de la constellation.
Si aucune de ces données ne révèle de risque de leurrage, alors le procédé se termine.
Si au moins une des données révèle un risque de leurrage, alors le module de détection 10 déclenche une deuxième phase du procédé, comprenant un traitement faisant l’hypothèse que le système d’antennes 4 est victime d’un leurrage. Cette deuxième phase comprend les étapes suivantes.
Dans une étape 108, le module de détection 10 commande le système d’antennes 4, de sorte que le secteur d’atténuation A où le filtrage spatial cause une atténuation de puissance soit orienté dans une direction qui ne pointe vers aucun satellite de la constellation (étape 108). Plus précisément, le secteur angulaire A est réorienté de sorte à n’inclure aucune direction qui pointerait vers un quelconque satellite de la constellation.
Dans une étape 110, le module de détection 10 vérifie si les conditions suivantes sont vérifiées par au moins un signal radio :
le signal radio subit une atténuation causée par le filtrage spatial de l’étape 108, ce signal radio se présente comme un signal de positionnement émanant d’un satellite faisant partie de la constellation.
La vérification des conditions c) et d) peut être réalisée de la même manière que la vérification des conditions a) et b), respectivement.
Le respect des conditions c) et d) par au moins un signal est suspect, car le module de détection 10 a pris soin de faire en sorte que le secteur d’atténuation A ne pointe vers aucun des satellites de la constellation à l’étape 108. En conséquence, tout signal de positionnement émanant réellement d’un quelconque satellite de la constellation ne peut pas subir l’atténuation causée par le filtrage spatial, cette atténuation étant propre au secteur d’atténuation A. Ceci révèle indirectement que le secteur d’atténuation A pointe en réalité vers l’émetteur qui émet un signal radio imitant un signal émis par l’un des satellites de la constellation.
Lorsque le module de détection 10 détecte à l’étape 110 que les conditions c) et d) sont vérifiées par au moins un signal, le module de détection 10 identifie une direction incluse dans le secteur d’atténuation A pendant la détection 110 comme une direction de leurrage, c’est-à-dire une direction pointant vers un brouilleur (étape 112). Le module choisit par exemple comme direction de leurrage la direction principale d’atténuation au moment de la détection du fait que les conditions c) et d) sont réunies.
En variante, le module de détection 10 peut vérifier, en sus des conditions c) et d), si les conditions complémentaires suivantes sont vérifiées :
il y a plusieurs signaux qui vérifient les conditions c) et d), ces signaux se présentant respectivement comme des signaux de positionnement émanant de satellites différents de la constellation. Cette vérification complémentaire est avantageuse, car elle augmente encore la vraisemblance de survenance d’un leurrage.
Dans cette variante, le module de détection peut ne déclencher l’étape 112 que si les conditions c), d), e) et f) sont réunies.
Ensuite, dans une étape 114, le module de détection 10 commande le système d’antennes 4 de sorte à maintenir la direction identifiée incluse dans le secteur d’atténuation A d’atténuation pendant que le porteur 1 se déplace. Dans ce cas, il est préférable de faire en sorte que le filtrage spatial applique une atténuation intermédiaire, et encore plus préférablement une annulation. Ceci permet d’exclure ainsi le signal émis par l’émetteur en entrée du récepteur GNSS 8.
Optionnellement, le filtrage spatial de l’étape 114 peut être adapté pour causer une amplification de la puissance de signaux reçus par le système d’antennes dans un secteur angulaire différent du secteur d’atténuation A, par exemple un secteur angulaire complémentaire du secteur A.
Crans Les crans peuvent être tous identiques d’une dent à l’autre.
En variante, les crans peuvent différer d’une dent à l’autre, par exemple par leur taille et/ou par leur forme.