MONITORING METHOD FOR TARGET LOCALIZATION BY WAY OF AN UNMANNED AIRCRAFT

Abstract: 1. A surveillance system implying a drone permitting the localization of a target, comprising : - said drone (1), equipped with a video image pick-up (3) for detecting the image of an observed zone (Zs ), detection devives (4) for measuring the parameters defining the attitude (rho, K, alpha) of the drone, its altitude (H) and the position of the sighting line (LV) of the image pick-up, and transmitter-receiver means (5) for transmitting data corresponding to the image and to its parameters and for receiving data relative to navigation of the drone ; - a station (2) equipped with transmitter-receiver means (6) for communication with the drone (1), with a display device (8) for the transmitted video-image (IV), with a cartographic indicator device (10) for representing a geographic map (CG) including the region flown over and observed by the image pick-up (3), and computation means (7) used for computing the geographic position of a target (B), by selecting in the representation of the geographic map (CG) a reference point (A), termed landmark, also visible on the displayed image (IV), and doing so after having identified the target (B) in that image, a designation means (11) being provided for designating successively, in the displayed image (IV) the landmark (A), then the target (B) and then the landmark (A) in the geographic map, the computations for the localization of the target (B) comprising the following main steps : - the angle of the elevation and of the azimuth of the landmark (A), then of the target (B), in relation to a reference point (Ra) associated with the drone (1) as a function of said attitude parameters of the drone and the position of the sighting line (LV) of the image pick-up, and of the measurement of the coordinates of the point designated in the displayed image ; - the computation of the deviations on ground between the landmark (A) and the target (B) as to the depth and laterally, as a function of the preceding evaluations and of the spatial position of the sighting line ; and - the computation of the longitude and the latitude of the target (B) based on the preceding deviations and taking into account the fact that the position of the landmark is determined on the basis of the topographical informations of the geographic map and of the coordinates of that point in the presented map, said station comprising in addition control means (20) which cooperate with said computation means (7) and the transmitter-receiver means (6E, 6R) for retransmitting remote control data relative to the sighting device (LV) of said image pick-up.

Description: SYSTEME DE SURVEILLANCE PAR AVION SANS PILOTE PERMETTANT LA LOCALISATION D'OBJECTIF. La présente invention concerne un système de surveillance qui utilise un avion sans pilote de faible envergure, appelé drone, pour effectuer selon une destination principale, la localisation d'objectif. Le drone est dans ce but équipé d'un capteur vidéo d'image et de moyens de transmission hertzienne pour transmettre l'information d'image vers une station au sol pour exploitation. Le drone est télécommandé à partir de la station au sol. La mission principale d'un tel système est la surveillance à distance de zones, en particulier de zones dangereuses dans le cadre d'applications militaires, pour y localiser des objectifs ou des cibles. Le capteur vidéo d'image peut être une caméra de télévision, un dispositif "FLIR" (de "Forward Looking Infra-Red"), etc... La station au sol doit être équipée d'un dispositif de mesure instantanée de la position du drone. Ce dispositif peut être constitué par un radar qui élabore les paramètres définissant le positionnement spatial relatif qui sont : la distance du drone au radar (ou l'altitude du drone), le site du drone par rapport au point radar et, le gisement du drone par rapport à une direction de référence gisement (par exemple le nord géographique) passant par ce point. La position d'un objectif par rapport au drone nécessite de connaître, outre la position du drone par rapport à un trièdre fixe XYZ de référence, celle de la ligne de visée par rapport au drone. Les paramètres correspondant sont : l'assiette (ou tangage), le cap (ou lacet) et le roulis pour les mouvement du drone; et pour la ligne de visée, son gisement et son site par rapport à un plan de référence lié au drone. Dans un système de ce genre on asservit la ligne de visée correspondant au centre de l'image vidéo pour désigner l'objectif. Ceci exige un dispositif d'écartométrie équipant la station au sol ou le drone pour relever les écarts de l'objectif et les traduire ensuite en information de correction transmise par télécommande pour asservir le capteur vidéo en site et en gisement. Après centrage, l'ensemble des paramètres précités permet, à l'aide d'un calculateur, de définir la position géographique de l'objectif. Mais, la définition de cette position s'avère complexe et requiert la connaissance précise de la position géographique du dispositif de localisation, radar ou autre, utilisé, celui-ci devant avoir des performances notables pour que les erreurs de mesures introduites s'avèrent inférieures ou au plus du même ordre de grandeur que celles liées au capteur d'attitude de l'avion et de la ligne de visée. Ces exigences sont difficiles à satisfaire aisément sans requérir une mise en oeuvre complexe de matériels de grande précision et donc un cott d'équipement élevé. Le but principal de l'invention est de remédier à ces inconvénients en mettant en oeuvre un procédé de localisation différent, plus simple et plus souple d'exploitation. Un objet de l'invention est de s'affranchir du dispositif de localisation du drone et de passer vissement par écartométrie de la ligne de visée. Ceci est réalisé selon l'invention en exploitant l'image et les paramètres transmis par le drone et en utilisant conjointement un dispositif indicateur cartographique qui présente une carte géographique incluant la zone surveillée par le drone. Suivant l'invention, il est proposé de réaliser un système de surveillance par drone permettant la localisation d'objectif, équipé d'un capteur vidéo d'image pour détecter l'image d'une zone observée, de dispositifs détecteurs pour mesurer les paramètres définissant l'attitude du drone, son altitude et la position de la ligne de visée du capteur d'image, et de moyens d'émission-réception pour transmettre des données correspondant à cette image et à ces paramètres et pour recevoir des données relatives à la navigation du drone et à la visée dudit capteur, ledit système comportant par ailleurs une station équipée de moyens d'émission-réception pour communiquer avec le drone, d'un dispositif de visualisation de l'image vidéo transmise et de moyens de calcul de la position géographique de l'objectif, caractérisé en ce que la station utilise un dispositif indicateur cartographique pour représenter une carte géographique incluant la région survolée par le drone et observée par le capteur d'image afin d'y choisir un point de repère, dit amer, également apparent sur l'image visualisée, ceci après identification préalable de l'objectif dans cette image, et un moyen de désignation pour désigner successivement sur l'image l'amer, puis l'objectif, et ensuite sur la carte l'amer, les calculs pour la localisation d'objectif comportant les étapes principales suivantes: : - I'évaluation du site et du gisement de l'amer, puis de l'objectif, par rapport à un repère lié au drone en fonction desdits paramètres d'attitude et de position, et de la mesure des coordonnées du point désigné dans l'image vidéo visualisée; - le calcul des écarts au sol en profondeur et latéralement entre l'amer et l'objectif, en fonction des évaluations précédentes et de la position spatiale de la ligne de visée; - et le calcul de la longitude et de la latitude de l'objectif à partir des écarts précédents et compte-tenu que la longitude et la latitude de l'amer sont déterminées, à partir des informations topographiques de la carte géographique et des coordonnées de l'amer dans la carte présentée. Ainsi qu'on pourra s'en rendre compte par la suite, le système de surveillance proposé permet, en outre, de localiser le drone durant une phase préliminaire, ainsi que d'évaluer sa route et sa vitesse par rapport au sol, ou bien la route et la vitesse de déplacement au sol de l'objectif, dans le cas où celui-ci est mobile, ou encore, dans une application à un système de tir de contrôler et de corriger le tir. Les particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple, à l'aide des figures annexées qui représentent: - la Fig.12 un bloc diagramme simplifié d'un système de surveillance conforme à l'invention; - la Fig.2, un diagramme d'un exemple de réalisation du système selon la Fig.l - la Fig.3, un schéma montrant les trièdres de référence et les relations avec ces trièdres de l'image visualisée et de la figuration au sol; - la Fig.4, un schéma de cette figuration au sol dans le plan de figure; - la Fig.5, un schéma relatif à la localisation du drone par le sytème de surveillance ; et - la Fig.6, un schéma relatif à la détermination de route et de vitesse du drone, ou bun objectif, par le système de surveillance. En se reportant à la Fig.l, le système de surveillance est représenté par ses moyens essentiels dans le drone 1 et dans une station 2, généralement une station au sol, à partir duquel il est télécommandé. Le drone est équipé d'un capteur vidéo d'image 3, par exemple une caméra de télévision qui fournit le signal vidéo correspondant à l'image détectée de la zone terrestre ZS observée. Un ensemble de capteurs 4 mesure à tout moment l'attitude du drone et son altitude (ou sa distance d'éloignement au sol le long de la direction de visée). Ces paramètres sont transmis par un émetteur récepteur 5 vers la station 2. La station 2 comporte de même un ensemble émetteur récepteur 6 pour la réception des informations paramètres et signal vidéo, un calculateur 7 et un dispositif de visualisation 8 de l'image observée. Des signaux de commande SC provenant d'un dispositif de commande annexe à la disposition de l'opérateur sont transmis par l'intermédiaire du calculateur et de I'ensemble émetteur récepteur pour la télécommande du vol du drone (direction, vitesse, altitude, etc...) ainsi pour commander, le cas échéant, l'orientation de la ligne de visée LV et la largeur angulaire ss du champ d'observation. Conformément à l'invention, la station 2 dispose en outre, d'un indicateur cartographique 10 pour représenter une carte géographique incluant la région ZS observée par le capteur 3, et d'un moyen de désignation 11, crayon optique ou autre, pour désigner au calculateur tel ou tel point sur l'image IV visualisée par le dispo sitif 8, ou sur la carte géographique CG visualisée sur l'indicateur 10. Cette organisation de moyens est mise à profit pour calculer la position géographique d'un but B ou objectif, repéré dans la zone surveillée ZS au moyen de l'image IV, et en utilisant un point de repère A appelé amer qui apparaît à la fois sur l'image visualisée IV et que l'on distingue également sur la carte CG. Ce point est choisi par ltopérateur et sa position géographique en latitude et en longitude est connue comme pour n'importe quel point de la carte CG. Sur la Fig.2, on distingue ces mêmes éléments avec quelques détails montrant sur le drone les capteurs d'attitude proprement dits 4A qui fournissent les informations de roulis p, de cap K et d'assiette a, et un capteur altimètre ou télémètre 4B pour fournir le paramètre altitude H ou la distance d'éloignement D du drone au sol le long de la ligne de visée élevée. Ces paramètres sont transmis à travers une unité de traitement 15. Cette unité reçoit également dans le cas représenté d'un capteur d'image 3 orientable en site et en gisement, les angles correspondants de capteurs angulaires disposés dans un circuit d'asservissement de position 16 de la ligne de visée LV. Le circuit de traitement reçoit en outre, le signal vidéo SV détecté, ce signal incluant également les signaux de synchronisation d'image, tels que les signaux de synchronisation ligne et trame dans le cas d'une caméra de télévision. Les signaux reçus par le drone comportent: la télécommande de vol du drone appliquée à des gouvernes 17; la commande de position de la ligne de visée appliquée au circuit d'asservissement 16; et, le cas échéant, une commande de champ appliquée à la caméra pour faire varier l'angle de champ ss B. Cette commande ss peut agir sur un diaphragme réglable et la valeur de champ pourra être détectée par un capteur et retransmise également vers la station. Dans une version plus simple, on pourra avoir simplement deux valeurs de champ appliquées à un diaphragme, un état correspondant à un grand champ et un état correspondant à une ouverture petit champ. Dans ce cas, les valeurs de champ sont connues au préalable et peuvent être déjà être incluses dans une mémoire du calculateur, et il n'est pas nécessaire de les retransmettre. Les valeurs de site et de gisement de la position de la ligne de visée sont relatives à un répère Ra de référence lié au drone. Du côté de la station, on distingue les diverses commandes opérateur, des commandes C1 pour la télécommande de vol, des commandes C2 pour la direction de la ligne de visée, et des commandes C3 pour le champ d'observation. L'ensemble est regroupé dans un circuit de commande d'opérateur 20. Le circuit 21 représente le circuit d'exploitation qui reçoit le signal à utiliser provenant du calculateur, par exemple les données de localisation d'un objectif pour effectuer un tir. Selon une réalisation préférée, les dispositifs de visualisation 8 et 10 comportent des écrans de moniteurs de télévision. Dans le cas de l'indicateur cartographique, on pourra avoir un lecteur vidéo qui effectue le prélèvement d'informations de carte stockées sur un film au moyen bun balayage par tube d'analyse à spot mobile. Le signal détecté fourni en sortie du lecteur 22 est appliqué éventuellement à un circuit de traitement intermédiaire 23 avant d'être visualisé sur un indicateur cathodique 24. Le calculateur commande le balayage du tube d'analyse du lecteur ainsi que du moniteur 24 de visualisation. Un indicateur cartographique de ce genre est décrit dans les documents de brevet français 2 357 022 et 2 504 673. On considère maintenant la procédure utilisée pour localiser un objectif. Cette procédure comporte une phase préliminaire pour le repérage et l'acquisition de l'objectif. Après son lancement, le drone se place éventuellement sur une orbite d'attente; il est à la disposition de l'opérateur qui peut le guider par télécommande depuis la station au sol pour le diriger vers la zone que l'on désire observer. On fait survoler alors la zone intéressante à basse altitude, environ 1000 mètres, et le drone 1 retransmet vers la station 2 l'image détectée par la caméra embarquée. L'opérateur dispose devant lui des deux moniteurs 8 et 10, le premier 8 représentant l'image IV émise par le drone, le second lui fournissant une carte CG de la région survolée, à une certaine échelle. La phase opérationnelle suivante a lieu dès que l'opérateur a repéré et identifié l'objectif ou but B sur l'image visualisée. En fait, si l'on dispose d'une caméra munie d'un zoom, lors de la phase de détection préliminaire, l'opérateur travaillera avec un champ large. Dès qu'il aura repéré l'objectif il procède à la reconnaissance de cet objectif en réduisant le champ de la caméra, puis il repasse à nouveau en champ large pour repérer un amer dans l'image visualisée. I1 observe également l'emplacement de cet amer sur la carte CG. L'opérateur désigne alors successivement l'amer A, puis l'objectif B, avec le moyen de désignation 11, tel un crayon optique, sur l'écran du moniteur 8 ; ensuite il désigne l'amer sur la carte pré- sentée par l'indicateur 10. Après les désignations effectuées par l'opérateur le calculateur effectue des calculs préprogrammés, à partir des signaux retransmis par le crayon optique lors de ces désignations d'amer et d'objectif. Ces calculs comprennent essentiellement la mesure du décalage des points images A et B par rapport au centre C de l'écran correspondant à la ligne de visée ; la mesure ensuite, à partir de ces valeurs de décalage et des paramètres relatifs au drone et à la ligne de visée, des écarts au sol entre l'amer A et Objectif B ; et enfin, le calcul de la position géographique de l'objectif B au sol à partir des écarts précédents et étant donné que la longitude et la latitude de l'amer A peut être aisément déterminée à partir des informations topographiques de la carte géographique et des coordonnées de l'amer dans cette carte. Dans le cas dune application à un système de tir, on peut procéder ensuite à une phase d'exploitation constituant la phase de tir proprement dite, le système de surveillance permettant, en outre de vérifier que le but est atteint ou de fournir des corrections de tir. Si l'on se reporte maintenant à la Fig.3, on y voit différents repères de référence et parametres permettant d'effectuer les calculs. Un premier trièdre de référence O XYZ, constitue le repère au sol Rs, le point O symbolisant la station et la direction X étant par exemple dirigée du sud vers le nord, et la direction Y de Pest vers l'ouest, ces directions étant situées dans un plan horizontal et la direction Z étant la verticale ascendante en O. Pour passer au repère avion ou drone Ra, on passe tout d'abord par un repère de référence intermédiaire Ro constitué des axes Xo, Yo, Zo qui passent par le centre de gravité G du drone. Le repère Ro est le même que le repère sol Rs mais translaté au point G. Le repère Ra est également centré au centre de gravité G et ses axes sont orientés: l'axe Xa selon l'axe longitudinal de l'avion et orienté positivement vers l'avant; l'axe Za dans le plan de symétrie de l'avion orienté vers le bas; et l'axe Ya pour obtenir un trièdre orthonormé direct. On peut alors définir les paramètres d'attitude de l'avion: l'assiette a constituée par l'angle entre le plan horizontal Xo, Yo et le vecteur Xa; le cap K qui est l'angle que fait le vecteur Xo avec la projection de Xa sur le plan Xo, Yo; et le roulis p qui est l'angle de rotation présenté autour de la direction Xa par le drone. En ce qui concerne la ligne de visée et en ce qui concerne les calculs, on suppose que l'origine de cette ligne est confondue avec le centre de gravité G du drone. L'erreur commise est très faible étant donné le décalage par rapport à ce point dans la réalité, décalage qui est infime comparativement à la longueur de la ligne de visée GC qui est supérieure à 1000 mètres, le point C représentant le point où cette ligne élevée atteint le sol. La ligne de visée est repérée par un angle de site yc et un angle de gisement bc, ces angles étant mesurés dans le repère drone Ra comme représenté sur la figure. La caméra a un angle de champ de 2 ; la valeur ss correspond à la demie-diagonale compte-tenu de la forme généralement rectangulaire du détecteur d'image. L'image détectée dans le plan de détection est perpendiculaire à la ligne de visée et le repère Ri associé à cette image comporte un axe Xi dirigé vers la droite et un axe Yi dirigé vers le haut et l'axe Zi dirigé vers l'observateur. Le centre de l'image visualisée correspond à la trace de l'axe de visée LV. Le moniteur 8 retranscrit l'image enregistrée par la caméra 3. Par conséquent, tout ce passe comme si l'opérateur observait les projections du sol sur un plan perpendiculaire à une ligne de visée et donc, on peut considérer le centre de l'image comme un point de la ligne de visée, cet artifice permettant de passer aisément des repères Ro et Ra au repère Ri. Une première phase de calcul est celui des angles de site et de gisement d'un point désigné sur Pécran 8, en fonction des décalages écran. On appelle décalage écran d'un point ses coordonnées dans le repère Xi, Yi, sachant que les unités sont telles que le coin supérieur droit de l'écran à pour décalage +1 et +1. On note A H le décalage verticale suivant Yi, et L le décalage horizontal suivant Xi. Ces décalages écran sont mesurés selon des techniques connues par mesure du temps de balayage qui s'écoule entre le moment où le signal est détecté par le crayon optoélectrique 11 et les synchronisations d'image. Les valeurs site et gisement du ppint désigné sont données en fonction de ses décalages écran AL et H, ainsi qu'en fonction des paramètres site yc et gisement dc de la ligne de visée et de la valeur de champ 3, selon les relations qui suivent (indicées à titre d'exemple pour le point A): EMI9.1 Ces calculs ayant été effectués pour l'amer A, on effectue ensuite les mêmes calculs pour l'objectif B à partir des décalages écran A LB et #HB. La phase de calcul suivante est celle des écarts au sol en fonction des angles de site et de gisement précités et des paramètres d'attitude du drone. On suppose que le sol est plan et l'on désigne par H l'altitude GJ du drone ou par D la distance GC du drone au centre de l'image au sol indiqué par le point C. Un nouveau repère au sol est formé par les directions Y1 et Xl correspondant aux projections des axes Yi et Xi, et la direction Zi qui forme avec X1 et Y1 un trièdre orthonormé. Les écarts selon ces axes sont notés AP selon Y1 correspondant à la projection de AH, c'est l'écart en profondeur; écart latéral selon la direction X1 à pour valeur AI correspondant à la projection de AL. Il est entendu que par projections on entend les projections selon des directions issues du centre de gravité G. On se rend bien compte que les valeurs A P et AI sont fonction du positionnement relatif des référentiels Ri, Ra, et Ro et en conséquence, dépendent des paramètres d'attitude du drone et de la position par rapport au drone de la ligne de visée LV. Il en résulte que le calcul de ces écarts au sol A P et #I fait intervenir ces paramètres, ainsi que les valeurs précédemment calculées de site et de gisement du point désigné dans l'image. Les formules correspondant à ces calculs ne sont pas reportées ici car leur écriture est relativement complexe, mais elles font intervenir des relations bien connues de passage d'un repère dans un autre par translation et rotation. Ainsi par exemple, les rotations de valeur K, a et p permettent de passer du repère avion Ra au repère Ro et la translation GC, du repère Ro au repère correspondant centré en C dont les axes X et Y sont représentés sur la Fig.4. A partir des écarts A PA et A IA du point A et a PB et AlB du point B, on peut calculer aisément les projections de la ligne AB le long des directions Yl et XI (Fig.4) (c'est-à-dire AlA - A 1B et #PB - A dans le cas de figure) et en déduire les écarts en latitude et en longitude entre l'amer et l'objectif, écarts à mesurer le long des directions de référence X et Y. En appelant u la rotation qu'il faut effectuer pour passer du sytème X1, Y1 au sol au système XY reporté en C, si l'on note A lat et Along les écarts en latitude et en longitude respectivement entre l'objectif et l'amer on obtient ces valeurs par les formules: Alat = APcosu- ALsinu Along= APsinu+ ALcosu. La valeur de l'angle u est déduite des données d'attitude du drone et de la direction de la ligne LV. En considérant que la latitude et la longitude de l'amer A sont connues on en déduit aisément, avec ces valeurs d'écart, la longitude et la latitude du point B constituant l'objectif. La connaissance de la position géographique du point A se déduit aisément de la carte géographique projetée dont on connaît l'échelle et la situation d'au moins un point, par exemple le centre de cette carte en longitude et en latitude. La mesure de l'écart de l'amer par rapport à ce centre permet avec l'échelle de calculer aisément la latitude et la longitude de l'amer. Dans l'exemple de réalisation précité et en se reportant aux brevets déjà indiqués, la carte est reproduite sur le film par des images successives dont les coordonnées du centre sont géographiquement connues ; la visualisation s'effectue sur le moniteur 24 et l'on peut avec le crayon 11, comme dans le cas de l'indicateur 8, obtenir par une mesure de temps le décalage de l'amer désigné A et le centre de la carte visualisée. Connaissant la position du centre, l'échelle et le taux de grandissement, on en déduit la position exacte de l'amer A. Dans le concept d'une visualisation du type télévision de l'image IV et de la carte CG, pour le bon fonctionnement du système, il y a lieu de synchroniser les deux images, ce qui est effectué aisément par la synchronisation SY récupérée dans le signal vidéo transmis au niveau du récepteur 6R, cette synchronisation d'image étant expédiée à travers le calculateur au système indicateur cartographique 10, notamment pour le balayage ligne par ligne du moniteur 24. Lorsque l'opérateur présente ensuite le crayon optique 11 en un point de l'image IV, ou de la carte CG, et qutil le valide, une impulsion est transmise lors des passages du faisceau du balayage cathodique au niveau du crayon optique, permettant d'ob- tenir un temps de mesure par rapport aux signaux de synchronisation SY. Ce temps est converti par le calculateur en coordonnées dans l'écran. Cet écart sur écran est transformé ensuite en écart sur le terrain par projection de l'écran sur la zone observée ZS. La zone observée a des caractéristiques qui dépendent du cap, du roulis et de l'assiette du drone, de la direction de la ligne de visée, du champ d'observation et de l'altitude par rapport au sol du drone ou bien de sa distance au centre de la zone observée. Ces paramètres définissent d'ailleurs la forme géométrique et les dimensions de la zone ZS observée au sol. L'écart mesuré sur l'écran et projeté sur cette zone au sol se traduit en écart en longitude et latitude entre l'amer et l'objectif et permet donc d'obtenir les coordonnées de l'objectif. Le couplage que l'on peut effectuer à travers l'ensemble de calcul 7 entre l'image IV reçue et la cartographie électronique CG en 24 permet d'envisager d'autres fonctions. Le pointage uniquement d'un amer A sur les deux écrans IV et CG permet de localiser le drone lui-même dans l'espace, comme représenté sur la Fig.5, à partir du moment où, dans le triangle rectangle GAJ on connaît le côté GJ donné par l'altitude H (ou D sin Yc) et l'angle GAJ correspondant au site de la direction CA par rapport au repère sol. Cette valeur est fonction du site A par rapport au repère Ra et des rotations, dûes à l'attitude de l'avion, à effectuer pour passer de Ra à Rs. Les coordonnées géographiques du point A étant connues, on connaît alors la direction spatiale AG et la position du point G sur cette direction, c'est-à-dire la position du drone à l'instant considéré. Cette opération autorise des recalages de navigation, procédure qui peut être utilisée lors de la phase préliminaire au cours de laquelle on effectue la télécommande du drone pour l'amener à survoler la zone d'intérêt. Cette procédure peut également être utilisée pour assurer le suivi par le système de cartographie 10 des zones survolées par le drone (passage d'une image à une autre par défilement du film dans le lecteur vidéo 22). En effectuant deux pointages successifs et suffisamment espacés dans le temps, on peut déterminer la direction de déplacement de l'objectif, en considérant qu'il s'agit d'un objectif mobile, et calculer ensuite sa vitesse de déplacement. Ceci est illustré à l'aide de la Fig.6 où A représente l'amer, B1 la position calculée de l'objectif à un instant donné, B2 sa position à un autre instant la direction B l,B2 donne la direction de déplacement et l'intervalle de temps séparant les deux mesures sert à calculer la vitesse. Dans cette configuration, on a représenté par un cercle la zone d'incertitude dûe aux erreurs de mesure, ce qui donne un angle d'erreur ± dans lequel doit être envisagé la direction de déplacement de la cible. Suivant la même procédure, par deux pointages successifs et suffisamment espacés dans le temps, on peut tout aussi bien déterminer la route présentée par le drone par rapport au sol et sa vitesse par rapport au sol. Connaissant la route par rapport au sol, le cap, la vitesse par rapport au sol et la vitesse propre du drone (par un capteur installé à bord du drone par exemple, tel un capteur d'incidence), on peut en déduire la valeur moyenne de la direction de la vitesse du vent dans la région survolée. On notera également que dans le cas d'une application à un système de tir la projection de l'image de la zone observée sur l'écran permet de visualiser le tir et suivant la procédure déjà décrite précédemment pour l'objectif on pourra tout aussi bien désigner l'impact de tir pour fournir à l'artillerie des écarts par rapport à l'objectif et effectuer ainsi les corrections de tir nécessaires. Pour la mise en oeuvre de ces différentes procédures, on peut considérer que l'opérateur dispose de multiples commandes. En dehors des commandes C1 à C3 déjà signalées, on peut considérer une commande de programme CP destinée à indiquer au calculateur quelle est la procédure de calcul à utiliser: localisation de l'objectif, localisation du drone, conduite de tir, etc..., selon les différentes options précitées. Parmi les variantes envisageables, on peut considérer que le crayon optique est remplacé par une fenêtre électronique, ou plutôt une mire incrustée dans l'image sous forme d'une croix avec un trait vertical et un trait horizontal, cette mire étant déplacée par une commande d'opérateur, via le calculateur, pour désigner les points successifs sur les visualisations 8 et 10. Cette méthode paraît cependant moins rapide que celle du crayon électronique. On peut également considérer une forme de réalisation d'indicateur carto graphique différente, telle qu'une carte disposée sur une table traçante, mais cette solution paraît moins intéressante étant donné l'encombrement et la nécessité de disposer de l'ensemble des cartes à la place d'un film monté dans un boîtier et défilant sur des bobines. On citera encore, à titre indicatif, que des corrections sont à effectuer pour tenir compte de l'altitude moyenne de la zone survolée; deux solutions sont possibles, soit ces données sont fournies au calculateur au préalable ou au moment du survol de la zone, selon que cette zone est connue à l'avance ou non, soit cette information d'altitude est détectée lors de la lecture vidéo si la carte portée par le film est codée en fonction de l'altitude. L'invention a été plus particulièrement prévue pour équiper un système de surveillance utilisant un aéronef sans pilote; on se rend bien compte qu'elle s'applique tout aussi bien s'il s'agit d'un aéronef piloté de manière conventionnelle.

Claims: REVENDICATIONS 1. Système de surveillance par drone permettant la localisation d'objectif, équipé d'un capteur vidéo d'image pour détecter l'image d'une zone observée, de dispositifs détecteurs pour mesurer les paramètres définissant l'attitude du drone, son altitude et la position de la ligne de visée du capteur d'image, et de moyens d'émission-réception pour transmettre des données correspondant à cette image et à ces paramètres et pour recevoir des données relatives à la navigation du drone et à la visée dudit capteur, ledit sytème comportant par ailleurs, une station équipée de moyens d'émission-réception pour communiquer avec le drone, un dispositif de visualisation de l'image vidéo transmise et de moyens de calcul de la position géographique de l'objectif, caractérisé en ce que la station (2) utilise un dispositif indicateur cartographique (10) pour représenter une carte géographique (CG) incluant la région survolée et observée par le capteur d'image(3) pour y choisir un point de repère (A), dit amer, également apparent sur l'image visualisée (IV), ceci après identification préalable de l'objectif (B) dans cette image, et un moyen de désignation (11) pour désigner successivement, sur l'image l'amer puis l'objectif, ensuite sur la carte l'amer, les calculs la localisation d'objectif comportant les étapes principales suivantes: : - l'évaluation du site et du gisement de l'amer, puis de l'objectif, par rapport à un repère (Ra) lié au drone (1) en fonction desdits paramètres d'attitude et de position de la ligne de visée (tu), et de la mesure des coordonnées du point désigné dans l'image visualisée; - le calcul des écarts au sol en profondeur et latéralement entre l'amer et l'objectif en fonction des évaluations précédentes et de la position spatiale de la ligne de visée; et - le calcul de la longitude et de la latitude de Objectif à partir des écarts précédents, et compte-tenu que la position de l'amer est déterminée à partir des informations topographiques de la carte géographique et des coordonnées de ce point dans la carte présentée. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le procédé de localisation mis en oeuvre comporte les étapes suivantes: phase préliminaire incluant le lancement du drone (1), son guidage par télécommande depuis la station au sol vers la zone (ZS) à observer, la retransmission de l'image vidéo et sa visualisation pour y repérer un objectif; phase opérationnelle comportant: : - dès repérage et identification de l'objectif (B), recherche par l'opérateur d'un amer (A) sur Limage visualisée (IV) et identification du même amer sur la carte géographique (CG); - désignation successive de l'amer et de l'objectif sur l'image visualisée; - désignation de l'amer sur la carte géographique; - dès désignation par l'opérateur d'un point de l'image visualisée, calcul des coordonnées de ce point par rapport au centre de l'écran représentant la ligne de visée, par comptage de temps vis-à- vis d'instants référence donnés par la synchronisation de balayage; ; - calcul des angles site et gisement des points désignés en fonction desdites coordonnées et en faisant intervernir les paramètres de position de la ligne de visée (LV) et la valeur(ss) du champ d'observation, le site et le gisement étant mesurés par rapport à un repère (Ra > lié au drone; - calcul des écarts au sol en fonction des angles de site et de gisement précités et des paramètres d'attitude du drone, de son altitude et de la position de la ligne de visée ; - calcul des écarts en latitude et en longitude entre l'amer désigné et l'objectif, en fonction des écarts au sol et d'une rotation (u) à intervenir pour passer à un repère de référence lié au sol; ; - calcul de la longitude et de la latitude de l'amer en fonction de données de la carte géographique présentée ; - calcul en fonction de la position de l'amer et des écarts en latitude et en longitude précités de la position géographique en latitude et en longitude de l'objectif. 3. Système selon la revendication 1 ou2, caractérisé en ce que dans le cas d'un objectif mobile et d'une station fixe, en renouvelant au moins une fois le processus de désignation de l'objectif et en comparant les localisations successives calculées de l'objectif par rapport à l'amer, on détermine en sus par le calcul la direction et la vitesse de déplacement au sol de l'objectif. 4. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'au cours de la période de vol préalable à l'identification de l'objectif la localisation spatiale du drone est obtenue en repérant un point amer commun sur l'image et sur la carte, en le désignant et en calculant le site et le gisement de la direction partant du drone et aboutissant à ce point, la localisation du drone résultant de la connaissance de son altitude et de la position géographique de l'amer, ladite localisation pouvant être utilisée à des fins de recalage de navigation et de suivi des zones survolées. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'en renouvelant au moins un fois le processus de désignation de l'amer, et en comparant les localisations spatiales successives calculées du drone, on détermine par le calcul la route et la vitesse par rapport au sol du drone. 6. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le capteur vidéo d'image (3) est orientable (16) en site et en gisement par télécommande à partir de la station. 7. Système selon l'une quelconques des revendications I à 6, caractérisé en ce que le champ d'observation(B) est réglable par télécommande. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en que le capteur vidéo d'image (3) est une caméra de télévision et les dispositifs de visualisation d'image (8) et de verte (10) sont constitués par des moniteurs de télévision, ledit moyen de désignation étant lui-même constitué par un crayon optique (11). 9. Système selon ltune quelconque des revendications precé- dentes, caractérisé en ce que l'indicateur cartographique comporte un lecteur vidéo (22) dans lequel la carte est stockée sur un film et analysée point par point au moyen d'un tube analyseur à spot mobile, la visualisation étant du type télévision. 10. Système selon l'ensemble des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'opérateur dispose de moyens de commande (20) pour télécommander le vol du drone, l'orientation du capteur vidéo d'image et l'ouverture du champ d'observation, ainsi que pour désigner aux moyens de calcul le processus d'exploitation à utiliser. 11. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits dispositifs détecteurs comportent des capteurs d'attitude (4A) pour la mesure du roulis, du cap et de l'assiette du drone, un altimètre (4B) pour la mesure de l'altitude (ou un télémètre pour la mesure de la distance drone/sol le long de la ligne de visée), ainsi que des capteurs de position en site et en gisement de la ligne de visée (LV) dans le cas d'un capteur orientable pour mesurer la position de cette ligne par rapport au repère de référence (Ra) lié au drone. 12. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, utilisé pour constituer un système de tir, caractérisé en ce que la procédure de localisation d'objectif est transposée au niveau de l'impact du tir visualisé sur l'image de la zone observée en sorte de calculer les corrections de tir à effectuer.

Inventors: LOSFELT, DENIS
Applicants: THOMSON-CSF
Application year: 1984
Main classification: G01C21
IPC codes: G01C21, F41G7