INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans cet exemple, on prend β=0,4, ce qui représente 40% de l’importance du calcul relatif à l’histogramme des dynamiques de déplacement. Il en résulte que les différences de dynamique entre le jour j et les référentiels k de la période de référence Préf auront plus de poids ou d’importance que les autres facteurs.
Procédé de détection d’un objet dans l’environnement d’un aéronef, système et programme d’ordinateur associés La présente invention concerne un procédé de détection d’un objet dans l’environnement d’un aéronef.
L’invention concerne également un système électronique propre à être embarqué dans un aéronef et configuré pour détecter un objet dans l’environnement de l’aéronef.
L’invention concerne plus particulièrement un drone, tout en étant applicable à tout type d’aéronef, tel qu’un avion ou un hélicoptère.
L’introduction d’aéronefs non-habités tels que des drones dans des espaces aériens non-contrôlés pose de nombreuses questions. La capacité à détecter et éviter les autres aéronefs est l’une d’entre-elles. En effet, dans les espaces aériens non-contrôlés, la prévention de collision en vol entre deux aéronefs habités repose sur la capacité des pilotes à identifier visuellement une situation de conflit et à adapter sa trajectoire en suivant des règles établies.
Un aéronef non habité doit donc embarquer à son bord une capacité de détection équivalente à celle d’un pilote, notamment s’il est autonome. Par autonome on entend qu’il n’y a pas d’intervention ou de décision humaine (opérateur, télé pilote, pilote, etc…) dans la boucle de pilotage à court terme de l’aéronef. En effet, dans le cas d’un aéronef non-habité télépiloté (i.e. non autonome), le délai de réaction total du système (incluant le temps nécessaire à la prise de décision par l’opérateur et la latence des communications avec l’aéronef) a une forte probabilité d’être trop long pour éviter une collision.
Un aéronef peut embarquer des radars permettant de détecter d’autres aéronefs environnants. Toutefois leur masse importante (typiquement une trentaine de kilogrammes) est incompatible avec un drone pesant moins d’une centaine de kilogrammes.
Pour des drones évoluant à basse hauteur (typiquement quelques dizaines de mètres), il est également courant de détecter les obstacles à proximité (typiquement jusqu’à quelques dizaines de mètres) par un traitement d’images captés par l’aéronef. Pour un drone évoluant dans la CAG (Circulation Aérienne Générale), le risque le plus redouté est la collision avec un aéronef habité. Dans ce cas précis, les aéronefs pouvant évoluer à des vitesses élevées, par exemple à 250 kts, il serait alors nécessaire de disposer de capteurs hyper résolus (typiquement d’une définition 4K) et de moyens de calcul très performants afin de traiter les images et d’identifier un intrus de quelques mètres à une distance suffisamment grande (typiquement, au moins un kilomètre de distance) pour anticiper une manœuvre de mise en sécurité.
Or de tels capteurs et moyens de calculs performants représentent un encombrement en taille et en poids, ainsi qu’un coût financier et en temps de calcul, trop importants pour être embarqués à bord d’un drone pesant typiquement une centaine de kilogrammes.
En particulier, la détection de petits objets (typiquement une vingtaine de pixels) dans des images monoculaires très résolues (typiquement de résolution 4K), en temps réel sur un calculateur embarqué dans un drone est problématique.
Le but de l’invention est ainsi de proposer un procédé de détection d’un objet dans l’environnement d’un aéronef nécessitant des ressources matérielles plus limitées en terme d’encombrement dans l’aéronef tout en assurant une détection suffisamment réactive pour la sécurité de l’aéronef.
A cet effet, l’invention a pour objet un procédé de détection d’un objet, notamment un objet volant, dans l’environnement d’un aéronef, l’aéronef comprenant au moins un capteur d’images et une base de données comprenant, pour un ensemble d’objets connus, au moins une caractéristique associée à chaque objet connu ; le procédé de détection comprenant au moins les étapes suivantes :
acquisition d’au moins une image issue de l’au moins un capteur d’images ; identification de l’horizon sur ladite image et partition de l’image en au moins trois régions : une première région au-dessus de l’horizon, une deuxième région en-dessous de l’horizon et une troisième région autour de l’horizon ; détermination d’au moins une zone d’intérêt pour la détection de l’objet volant constituée d’une sous-partie de ladite image, la détermination étant réalisée par l’application d’une méthode propre à chaque région ; détection de l’objet par la mise en œuvre d’un algorithme de traitement d’images sur la ou les zones d’intérêts et détermination de l’au moins une caractéristique associée ; lorsque l’objet détecté n’est pas l’un des objets connus de la base de données, ajout dans la base de données de l’au moins une caractéristique associée à l’objet détecté ; lorsque l’objet détecté est l’un des objets connus de la base de données, mise à jour dans la base de données de l’au moins une caractéristique associée à l’objet détecté.
Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le procédé de détection comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
la détermination est réalisée par l’application : d’une méthode de détection de contraste dans la première région ; d’une méthode de détection de mouvement relatif dans la deuxième région ; et d’une méthode de fenêtre glissante dans la troisième région ; chaque caractéristique est choisie parmi le groupe constitué de : position de l’objet; distance entre l’objet et l’aéronef ; vitesse de l’objet; orientation de l’objet; et classe de l’objet ; l’aéronef se déplace le long d’une trajectoire planifiée, l’étape de détermination d’au moins une zone d’intérêt étant en outre réalisée au moyen d’une méthode de projection de la trajectoire planifiée de l’aéronef sur ladite image ; la trajectoire planifiée est déterminée au moyen d’un plan de vol de l’aéronef et/ou d’un vecteur vitesse instantanée de l’aéronef ; le procédé de détection comprend en outre, suite à l’étape de détermination d’au moins une zone d’intérêt, une étape de filtrage des zones d’intérêt en fonction des éventuels recouvrements entre zones d’intérêts et/ou de la méthode de détermination utilisée ; le procédé de détection comprend en outre, suite à l’étape de détection de l’objet, une étape d’évaluation d’un risque de collision entre l’objet et l’aéronef.= ; le procédé de détection comprend en outre une étape de mise en œuvre d’au moins une mesure de protection de l’aéronef en fonction du risque de collision évalué, la mesure de protection de l’aéronef étant : la transmission de l’alerte à un opérateur de l’aéronef ; et/ou la détermination d’une consigne d’évitement de l’objet par l’aéronef et transmission de la consigne d’évitement à un système avionique de l’aéronef ou à un opérateur de l’aéronef pour la mise en œuvre de la consigne ; l’étape de détermination d’une consigne d’évitement comprend une sous-étape de validation de la consigne déterminée par évaluation d’un risque de collision entre chaque objet connu de la base de données et l’aéronef suivant la consigne d’évitement.
L’invention a également pour objet un système électronique propre à être embarqué dans un aéronef et configuré pour détecter un objet dans l’environnement dudit aéronef, l’aéronef comprenant au moins un capteur d’images et une base de données comprenant, pour un ensemble d’objets connus, au moins une caractéristique associée à chaque objet connu, le système électronique comprenant:
- un module d’acquisition configuré pour acquérir au moins une image issue de l’au moins un capteur d’images ;
- un module de traitement configuré pour :
+ identifier l’horizon sur ladite image ;
+ partitionner l’image en trois régions : une première région au-dessus de l’horizon, une deuxième région en-dessous de l’horizon et une troisième région autour de l’horizon ;
+ déterminer au moins une zone d’intérêt pour la détection de l’objet volant constituée d’une sous-partie de ladite image, la détermination étant réalisée par l’application d’une méthode propre à chaque région ; détecter l’objet par la mise en œuvre d’un algorithme de traitement d’images sur la ou les zones d’intérêts et détermination de l’au moins une caractéristique associée ;
- un module de gestion de la base de données configuré pour :
+ lorsque l’objet détecté n’est pas l’un des objets connus de la base de données, ajouter dans la base de données de l’au moins une caractéristique associée à l’objet détecté ;
+ lorsque l’objet détecté est l’un des objets connus de la base de données, mettre à jour dans la base de données de l’au moins une caractéristique associée à l’objet détecté.
L’invention a également pour objet un programme d’ordinateur comportant des instructions logicielles qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ordinateur, mettent en œuvre un procédé de détection tel que défini ci-dessus.
la est une représentation schématique vue de haut d’un environnement d’un aéronef comprenant un système électronique selon l’invention ;
la est une représentation schématique d’une image prise par un capteur d’images embarqué dans l’aéronef de la ;
la est une représentation schématique de l’étape de projection de la trajectoire planifiée de l’aéronef afin de déterminer des zones d’intérêts ;
la est une représentation schématique de la trajectoire projetée et des zones d’intérêts suite à l’étape de projection de la , et
la est un organigramme d’un procédé, selon l’invention, de détection d’un objet 14 dans l’environnement de l’aéronef de la .
Un aéronef 10 survolant un terrain 12 est représenté sur la .
L’aéronef 10 est avantageusement un drone, comme illustré ici.
Le drone est par exemple un drone dit « professionnel » propre à réaliser des prestations audiovisuelles ou peut être également utilisé dans d’autres secteurs tels que l’agriculture, la sécurité, la surveillance, l’inspection thermique, la photogrammétrie, etc. Un tel drone pèse typiquement une centaine de kilogrammes et présente une autonomie de vol de plusieurs heures.
En variante, l’aéronef est par exemple un avion ou un hélicoptère.
Autrement dit, l’aéronef 10 est un engin volant pilotable par un pilote via un poste de commande, le poste de commande étant disposé à l’intérieur de l’aéronef 10 ou bien à distance de l’aéronef 10, notamment dans le cas d’un drone.
L’aéronef 10 se déplace selon un vecteur état V définit à partir de la position de l’aéronef 10 et sa vitesse dans le référentiel terrestre, défini ici par les axes X, Y, Z.
Comme illustré sur la , au moins un objet 14 est situé dans l’environnement de l’aéronef 10. Par environnement de l’aéronef, on entend situé à une distance inférieure à une distance seuil de l’aéronef 10, par exemple égale à 5 km.
Chaque objet 14 est notamment un objet volant.
Ici, deux objets 14 sont situés dans l’environnement de l’aéronef 10. Les objets 14 sont ici des avions.
En référence à la , l’aéronef 10 comprend au moins un capteur d’images 16, une base de données 18 et un système électronique 20 de détection d’un objet14 dans l’environnement de l’aéronef 10.
L’aéronef 10 comprend avantageusement une pluralité de capteurs d’images 16.
Chaque capteur d’images 16 est notamment une caméra, les procédés décrits par la suite étant éventuellement transposables à un radar ou un lidar.
Chaque capteur d’images 16 est configuré pour capturer et transmettre au moins une image de l’environnement de l’aéronef 10.
L’image présente par exemple une résolution 4K, c’est-à-dire 3840 pixels x 2160 pixels.
Dans le cas d’une pluralité de capteurs d’images 16, chaque image peut présenter une résolution importante, notamment 4K, et ainsi présenter une taille globale de pixels très importante. Avantageusement, les capteurs d’images 16 sont configurés pour capturer des images de l’environnement situé à l’avant de l’aéronef 10, dans la direction de son déplacement, avec une ouverture angulaire de 180° ou 210°.
La base de données 18 comprend, pour un ensemble d’objets14 connus, au moins une caractéristique associée à chaque objet14 connu.
Par objet 14 connu, on entend que l’objet14 a déjà été détecté précédemment dans l’environnement de l’aéronef 10.
De manière avantageuse, le capteur est un capteur magnétométrique configuré pour mesurer des données magnétométriques (mx, my, mg) telles que : l’orientation du champ magnétique (mx, my), et l’intensité du champ magnétique (mg) en un point de localisation du domicile DOM donné. L’équipement utilisateur EQ transmet ensuite les données collectées par son capteur magnétométrique à un dispositif DISP_Aut de surveillance d’un utilisateur UT, qui sera décrit ci-après en lien avec la . Avantageusement, ce dispositif de surveillance DISP_Aut stocke dans une mémoire les mesures de l’environnement de l’utilisateur ainsi collectées, par exemple dans une base de données, en association avec le point d’intérêt POI correspondant.
Un avantage du capteur magnétométrique est qu’il n’exige pas d’installer du matériel tiers. En effet, le champ magnétique terrestre est présent partout et suffisamment robuste et stable dans le temps pour permettre d’apprendre l’environnement.
En variante, il est possible d’utiliser toute technique de localisation basée sur des technologies telles que : Wifi, Bluetooth, Li-Fi (« Light Fidelity »). Toutefois, ces techniques nécessitent l’installation d'équipements supplémentaires dans le domicile, en particulier des émetteurs/récepteurs placés à des positions fixes et configurés pour échanger des signaux avec l’émetteur par la personne.
Le dispositif DISP_Aut met en œuvre le procédé de surveillance d’un utilisateur selon l’invention qui sera détaillé ci-après en relation avec les figures 2, 4 et 6.
Ce dispositif de surveillance DISP_Aut peut être embarqué dans l’équipement utilisateur EQ.
Alternativement, le dispositif de surveillance DISP_Aut peut être intégré dans la passerelle domestique PAS de l’utilisateur qui présente l’avantage de bénéficier de ressources de calcul et de mémoire plus importantes que l’équipement utilisateur EQ.
Dans une autre variante, le dispositif de surveillance DISP_Aut peut être intégré dans un serveur dans le réseau de l’opérateur R_EXT.
Dans le cas où le dispositif DISP_Aut est distant de l’équipement terminal EQ, la transmission des données magnétométriques se fait de l’équipement terminal EQ vers le dispositif DISP_Aut via le réseau de communication LAN, par exemple via une connexion WiFi, Bluetooth...
Selon l’exemple de réalisation de l’invention illustré par la , l’équipement utilisateur EQ connecté au réseau de communication LAN, l’équipement d’accès au réseau (passerelle domestique PAS) et le dispositif de surveillance d’un utilisateur DISP_Aut (non représenté) forment un système S de surveillance d’un utilisateur.
On s’attache maintenant à décrire un exemple particulier de mise en œuvre de l’invention.
Selon cet exemple, afin de surveiller l’autonomie d’une personne, trois grandes étapes sont mises en œuvre : - étape 1 : apprentissage d’un modèle de prédiction de trajectoires de l’utilisateur basé sur l’environnement magnétique de cet utilisateur dans son domicile à partir d’une base de données d’informations de mesures magnétométriques étiquetées avec une information de localisation géographique dans la carte du domicile de l’utilisateur;
- étape 2 : caractérisation et stockage d’une pluralité de paramètres représentatifs de déplacements de l’utilisateur pendant une période de référence Préf : trajectoires, occupations des espaces, dynamiques des trajectoires et occupation des régions d’intérêt, pendant cette période de référence Préf, et
- étape 3 : estimation automatique au jour le jour de l’autonomie de la personne, pour une période courante, par exemple journalière, postérieure à la période de référence Préf.
Comme décrit précédemment, la période de référence Préf correspond à la période durant laquelle l’utilisateur est en pleine autonomie, c’est-à-dire que ses déplacements pendant cette période sont considérés comme des déplacements de référence. L’étape 2 vise donc principalement à créer un référentiel des déplacements de l’utilisateur pendant cette période de référence, afin de pouvoir comparer à l’étape 3 les déplacements journaliers de l’utilisateur aux déplacements du référentiel.
On présente désormais, en lien avec la , les différentes sous-étapes caractérisant l’étape 1 d’apprentissage d’un modèle de prédiction de déplacement de l’utilisateur pendant une période de référence Préf.
Cette première étape peut être décomposée en six sous-étapes :
Enfin, l’invention a également pour objet un procédé de déplacement d’un emballage de transport de matières radioactives à l’aide d’un tel système de support d’emballage, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- mise en appui du dispositif de support axial sur la partie d’extrémité de fond de l’emballage ;
- levage et déplacement de l’emballage à l’aide d’au moins un organe de manutention solidaire de la partie d’extrémité de tête de l’emballage, de manière à provoquer le pivotement du système de support pivotant par rapport au châssis de support, jusqu’à ce que l’emballage supporté par le système de support pivotant adopte une position verticale.
représente une vue en perspective d’un véhicule de transport de matières radioactives, selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;
représente une vue en perspective d’une partie de la figure précédente, avec les capots amortisseurs retirés de l’emballage ;
représente une vue en perspective du système de support d’emballage montré sur les figures précédentes ;
représente une vue de côté schématisant une étape d’un procédé de basculement de l’emballage à l’aide du système de support montré sur la figure précédente ;
représente une vue de côté d’une étape ultérieure du procédé de basculement ;
représente une vue en perspective du second dispositif de support latéral de l’emballage ;
représente une vue en perspective du dispositif de support axial de l’emballage ;
représente une vue en perspective d’un dispositif de butée axiale pour l’emballage, dans une première position ;
représente une vue en perspective du même dispositif de butée axiale, dans une seconde position ;
représente une vue en en coupe du dispositif de butée axiale représenté sur les figures 8 et 9 ;
représente une vue en perspective d’une partie du système de support, montrant un moyen de verrouillage du système de support pivotant ;
L’invention a également pour objet un ensemble formée par une antenne volumique configurée pour émettre un champ radiofréquence et un dispositif d’homogénéisation selon l’invention.
Avantageusement, l’antenne volumique est une antenne de type cage à oiseau configurée pour être placée autour d’une zone du corps à imager.
la est une représentation de deux exemples d’un dispositif d’homogénéisation selon l’invention ;
la est une représentation d’un exemple de piste métallique selon l’invention ;
la est représentation de résultats de simulation montrant la répartition du champ radiofréquence d’excitation avec un exemple de dispositif d’homogénéisation selon l’invention ; et
la figure 3b est une représentation de résultats expérimentaux montrant la répartition du champ radiofréquence d’excitation avec un exemple de dispositif d’homogénéisation mettant en œuvre une configuration bilatérale ;
Description détaillée Il est à noter que, dans la présente description, certains éléments ne sont pas représentés à l’échelle et ce pour des questions de visibilité. De plus, et pour des questions de visibilité, seule une partie des éléments de même référence numérique est référencée.
Les figures. 1 et 2 illustrent deux exemples de dispositifs 2 et 4 selon la présente invention. Ces dispositifs d’homogénéisation sont conçus pour être utilisés dans un système d’émission d’un champ radiofréquence (nommé « champ RF » ci-après) pour appareil d’imagerie par résonance magnétique (IRM). Une tête 6 est représentée schématiquement pour montrer le positionnement et l’ordre de grandeurs des dimensions des dispositif d’homogénéisation 2 et 4 par rapport aux parties du corps.
Le système d’émission comprend une ou plusieurs antennes volumiques d’émission d’un champ RF et un ou plusieurs dispositifs d’homogénéisation du champ RF. De tels systèmes sont configurés pour s’adapter autour d’une partie d’un corps à imager (par exemple la tête 6) et pour émettre, dans cette partie du corps, un champ RF homogène à une fréquence donnée afin d’y exciter des noyaux atomiques.
La partie du corps à imager peut éventuellement être disposée sur un support autour duquel l’antenne volumique vient se placer. Le placement peut être effectué par coulissement de l’antenne volumique le long d’une glissière de placement.
La fréquence du champ RF utilisée pour exciter les noyaux atomiques de la partie du corps à imager, appelée fréquence de Larmor, dépend du type de noyaux atomiques à exciter et du champ magnétique principal de l’appareil IRM. La fréquence de Larmor peut être, par exemple, d’environ 300 MHz dans le cas de noyaux d’atomes d’hydrogène dans un champ magnétique principal d’environ 7 T. La longueur d’onde du champ RF utilisé peut donc être par exemple, d’environ 1 mètre.
La illustre deux exemples d’un dispositif d’homogénéisation d’un champ radiofréquence selon la présente invention, également appelé « coussins d’homogénéisation » du champ RF. Les dispositifs comprennent dans ces exemples une piste métallique 8 agencée sur un substrat diélectrique 10. Comme cela sera décrit plus en détails par la suite, la piste métallique 8 est continue et est agencée selon un motif comprenant plusieurs courbes tortueuses (i.e. au moins deux) reliées entre elles en série par au moins une portion de liaison rectiligne 14 de telle sorte à conférer au dispositif d’homogénéisation une propriété de dipôle électrique.
La piste métallique 8 est continue, d’une longueur totale (i.e. la longueur de la piste métallique 8 « déroulée ») comprise de préférence entre 50% et 75% de la longueur d’onde du champ RF utilisé par l’appareil d’IRM. En pratique, on cherchera à ce que la piste métallique occupe une surface suffisante pour recouvrir la partie du corps à imager.
La piste métallique 8 forme un motif qui a une largeur comprise entre 4% et 10% de la longueur d’onde du champ RF et une hauteur comprise entre 10% et 25% de la longueur d’ondedu champ RF. Par exemple, et pour une longueur d’ondes électromagnétique dans le vide égale à 1 mètre, la largeur du motif est comprise entre 4 centimètres et 10 centimètres et sa hauteur est comprise entre 10 centimètres et 25 centimètres. Ces intervalles sont optimaux pour des antennes volumiques utilisées pour l’IRM du cerveau à 7T.
Cette dimension permet en particulier que la surface puisse recouvrir la partie du corps à imager comme, par exemple, une zone du cerveau ou une zone pelvienne. En particulier, dans les cas de l’application du dispositif à l’IRM du cerveau, lesdites dimensions permettent de garantir une efficacité du dispositif au niveau des lobes latéraux ou temporaux, qui sont des zones dans lequel le champ RF est en général peu présent lorsqu’une antenne birdcage est utilisée sans dispositif d’homogénéisation.
La montre que l’ajout d’un dispositif d’homogénéisation selon la présente invention permet d’éliminer les zones d’ombre 28 dans le cerveau en réintroduisant du signal par homogénéisation du champ RF d’excitation (cela est clairement visible en comparant les plans coronaux médians 22 et 22’’ mais également les plans sagittaux médians 24 et 24‘’).
De plus, l’homogénéité du champ RF dans la zone du cervelet n’est pas trop affectée par la présence des dispositifs d’homogénéisation 2 ou 4. Cet aspect est remarquable en ce qu’il diffère des coussins connus de l’état de l’art basés sur des matériaux diélectriques.
Les résultats des moyennes statistiques des valeurs du champ RF dans différentes zones du cerveau pour différentes configurations du dispositif sont rassemblées dans le Tableau 1 ci-dessous.