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Title:
METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING AN ANTENNA IN A SATELLITE COMMUNICATION SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/162294
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for controlling a transmit antenna (11) of a terminal (1) connected to a ground station (2), the antenna (11) pointing either towards the ground station (2) or towards a satellite (3) configured to relay a signal from the antenna to the ground station (2) along an actual line of sight (15), the method comprising the following steps, which are implemented in an antenna control unit (12) of the terminal (1): - synchronising a time base of the terminal (1) with a time base of a ground station (2), the ground station being configured to be in communication with the terminal (1).

Inventors:
VARIERAS FRANÇOIS (FR)
Application Number:
PCT/FR2022/050094
Publication Date:
August 04, 2022
Filing Date:
January 18, 2022
Export Citation:
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Assignee:
SAFRAN DATA SYSTEMS (FR)
International Classes:
H04B7/185; H01Q3/26
Foreign References:
EP3654549A12020-05-20
FR3070548A12019-03-01
EP0624804A11994-11-17
US6433736B12002-08-13
US20080143622A12008-06-19
Attorney, Agent or Firm:
REGIMBEAU (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1. Procédé de contrôle d’une antenne (11 ) d’émission d’un terminal (1 ) en connecté avec une station sol (3), l’antenne (11 ) pointant soit vers la station sol (3), soit vers un satellite (3) configuré pour relayer un signal issu de l’antenne vers la station sol (3) selon un axe de visée effectif (15), ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre dans une unité (12) de contrôle d’antenne du terminal (1 ) :

- synchronisation (E1 ) d’une base de temps du terminal (1 ) avec une base de temps d’une station sol (2), ladite station sol étant configurée pour être en communication avec le terminal (1 ) ;

- déclenchement (E2) à une date prédéterminée dans la base de temps du terminal (1 ) synchronisée d’un cycle de mouvement de dépointage volontaire de l’antenne d’émission (11 ) de manière à faire varier l’axe de visée effectif (15) selon un axe de visée courant (14) variable au cours dudit cycle ;

- émission (E3) par l’antenne (11 ) du terminal (1 ) d’un signal vers la station sol (2) au cours dudit cycle de dépointage selon ledit axe de visée courant (14) variant selon ledit cycle ;

- réception (E8) à la fin dudit cycle, d’un signal émis par la station sol (2), ledit signal comprenant une valeur représentative à partir de laquelle le terminal (1 ) peut en déduire l’angle de dépointage fortuit défini entre l’axe de visée effectif (15) et l’axe de visée attendu (13) ;

- correction (E9), de l’axe de visée effectif (15) de l’angle de dépointage fortuit, de manière à ce que l’axe de visée effectif (15) soit aligné avec l’axe de visé attendu (13).

2. Procédé selon la revendication 1 , dans laquelle la date de déclenchement prédéterminée se répète selon une séquence connue à la fois du terminal (1 ) et de la station sol (2)

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le cycle de mouvement connu du terminal (1 ) et de la station sol (2).

4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre les étapes suivantes mises en oeuvre par la station sol (2) : - réception (E4) de signaux émis par le terminal (1 ) au cours du mouvement de dépointage volontaire autour d’un axe de visée effectif (15) de l’antenne (11 ) vers le satellite ou la station sol (2) ;

- mesure du niveau de réception du signal (E5) ;

- datation (E6) de la courbe de niveau de réception de signal selon la base de temps de la station sol (2) ;

- détermination (E7) à partir de la courbe de niveau, d’une valeur représentative du dépointage fortuit de l’antenne d’émission du terminal ;

- transmission (E8) de cette valeur représentative ainsi déterminée au terminal de manière à ce qu’il détermine son angle de dépointage fortuit et corrige l’axe de visée effectif de l’antenne (11 ).

5. Procédé selon la revendication 4, dans laquelle la détermination (E7) d’une valeur représentative du dépointage fortuit comprend les étapes de :

- comparaison de la variation de niveau du signal reçu avec un gabarit de courbes dépendantes du dépointage fortuit de l’antenne du terminal ;

- sélection d’une valeur représentative désignant la courbe du gabarit présentant la plus grande ressemblance avec une variation de niveau du signal reçu.

6. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le mouvement de dépointage angulaire est circonscrit dans le lobe principal de rayonnement de l’antenne du terminal.

7. Procédé de contrôle d’une antenne selon l’une des revendications précédentes, comprenant une étape (E10) de commande de coupure de l’émission du terminal par la station sol lorsqu’elle détecte une variation de niveau ou un dépointage angulaire supérieurs à un seuil déterminé.

8. Procédé de contrôle d’une antenne selon la revendication 4, dans laquelle la station sol est configurée pour procéder à des séquences de réalignement de son antenne (21 ) de réception en utilisant aussi une méthode de mesure du niveau de signal par l’unité radiofréquence qui effectue la mesure de niveau reçu (E5) lors du contrôle de l’antenne (11 ) du terminal (1 ).;

9. Procédé de contrôle d’une antenne selon la revendication 8, pour laquelle la station sol ne s’autorise à modifier le pointage de son antenne qu’entre les cycles de mouvement prédéfinis de l’antenne du terminal. 10. Procédé de contrôle selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la base de temps du terminal est corrigée du temps de propagation du signal du terminal à la station.

11. Système comprenant au moins une station sol et au moins un terminal, ledit système étant configuré pour mettre en oeuvre un procédé selon l’une des revendications précédentes.

Description:
DESCRIPTION

TITRE DE L’INVENTION : Procédé et système de contrôle d’une antenne dans un système de communications par satellite

DOMAINE TECHNIQUE

L’invention concerne le domaine des communications par satellite. L’invention concerne plus particulièrement un procédé et un système de contrôle du pointage d’une antenne d’émission d’un terminal en liaison avec une station sol via un satellite afin d’aligner un faisceau d’émission vers un satellite ou de prendre une décision relative au respect des normes relatives au rayonnement hors axe de l’antenne. De façon alternative, elle peut aussi être employée pour une liaison en visibilité directe (en anglais, Line of Sight, LOS).

ETAT DE LA TECHNIQUE

Les systèmes de communication par satellite impliquent des stations au sol en communication avec des satellites par lesquelles transitent des signaux issus de terminaux de communication par satellites.

En particulier, au cours d’une communication, en émission, un terminal émet un signal radiofréquence par son antenne qui pointe vers le satellite lequel est muni d’un transpondeur réémettant le signal vers une station au sol.

La réglementation internationale des télécommunications, impose que le faisceau d’antenne à l’émission des terminaux de communication par satellite soit rigoureusement aligné afin de ne pas perturber les communications sur les satellites adjacents.

Pour les antennes à réflecteurs, l’alignement des faisceaux émission et réception des terminaux est obtenu par la conception mécanique de ces antennes pour lesquelles leurs axes sont colinéaires. Le seul alignement du faisceau réception vers le satellite permet de garantir l’alignement du faisceau émission vers ce même satellite.

Pour les antennes à balayage électronique, qui permettent des pointages indépendants des faisceaux d’émission et de réception, le pointage à l’émission s’effectue par recopie de l’angle de réception en consigne d’angle à l’émission, mais ce processus de commande en boucle ouverte, parfaitement étalonné à la mise au point en laboratoire, peut subir des dérives liées au vieillissement des composants électroniques ou mécaniques, conséquemment aux cycles thermiques subis par les équipements.

De plus, ces antennes, à l’instar des antennes à bas profil, présentent une surface de rayonnement projetée selon l’axe de visée qui est asymétrique. Ainsi, les diagrammes de rayonnement présentent un plan de forte directivité selon lequel le lobe principal est étroit et un plan orthogonal de faible directivité selon lequel le lobe principal est large.

L’application de la réglementation autorise un rayonnement hors axe vers les satellites adjacents d’un certain niveau maximal, ce qui se traduit par une tolérance d’erreur de pointage différente selon que fait la ceinture de Clarke (l’arc géostationnaire) avec l’axe de forte (ou de faible) directivité, c’est-à-dire l’angle de biais (en anglais : skew angle).

Il est donc nécessaire de connaitre avec précision le dépointage de l’antenne dans chacun de ses plans pour vérifier s’il est cohérent avec la réglementation mais aussi de s’assurer que l’antenne point dans la bonne direction.

EXPOSE DE L’INVENTION

L’invention répond à ces besoins.

A cet effet, l’invention propose selon un premier aspect un procédé de contrôle d’une antenne d’émission d’un terminal en connecté avec une station sol, l’antenne pointant soit vers la station sol, soit vers un satellite configuré pour relayer un signal issu de l’antenne vers la station sol selon un axe de visée effectif, ledit procédé comprenant les étapes suivantes mises en oeuvre dans une unité de contrôle d’antenne du terminal :

- synchronisation d’une base de temps du terminal avec une base de temps d’une station sol, ladite station sol étant configurée pour être en communication avec le terminal ;

- déclenchement à une date prédéterminée dans la base de temps du terminal synchronisée d’un cycle de mouvement de dépointage volontaire de l’antenne d’émission de manière à faire varier l’axe de visée effectif selon un axe de visée courant variable au cours dudit cycle ;

- émission par l’antenne du terminal d’un signal vers la station sol au cours dudit cycle de dépointage selon ledit axe de visée courant variant selon ledit cycle ;

- réception à la fin dudit cycle, d’un signal émis par la station sol, ledit signal comprenant une valeur représentative à partir de laquelle le terminal peut en déduire l’angle de dépointage fortuit défini entre l’axe de visée effectif et l’axe de visée attendu ; - correction, de l’axe de visée effectif de l’angle de dépointage fortuit, de manière à ce que l’axe de visée effectif soit aligné avec l’axe de visé attendu.

L’invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible :

- La date de déclenchement prédéterminée se répète selon une séquence connue à la fois du terminal et de la station sol ;

- le cycle de mouvement connu du terminal et de la station sol ;

- il comprend en outre les étapes suivantes mises en oeuvre par la station sol (2) : réception (E4) de signaux émis par le terminal au cours du mouvement de dépointage volontaire autour d’un axe de visée effectif de l’antenne vers le satellite ou la station sol ; mesure du niveau de réception du signal; datation de la courbe de niveau de réception de signal selon la base de temps de la station sol ; détermination à partir de la courbe de niveau, d’une valeur représentative du dépointage fortuit de l’antenne d’émission du terminal ; transmission de cette valeur représentative ainsi déterminée au terminal de manière à ce qu’il détermine son angle de dépointage fortuit et corrige l’axe de visée effectif de l’antenne ;

- la détermination d’une valeur représentative du dépointage fortuit comprend les étapes de : comparaison de la variation de niveau du signal reçu avec un gabarit de courbes dépendantes du dépointage fortuit de l’antenne du terminal ; sélection d’une valeur représentative désignant la courbe du gabarit présentant la plus grande ressemblance avec une variation de niveau du signal reçu.

- le mouvement de dépointage angulaire est circonscrit dans le lobe principal de rayonnement de l’antenne du terminal.

- il comprend une étape de commande de coupure de l’émission du terminal par la station sol lorsqu’elle détecte une variation de niveau ou un dépointage angulaire supérieurs à un seuil déterminé.

- la station sol est configurée pour procéder à des séquences de réalignement de son antenne de réception en utilisant aussi une méthode de mesure du niveau de signal par l’unité radiofréquence qui effectue la mesure de niveau reçu lors du contrôle de l’antenne du terminal

- la station sol ne s’autorise à modifier le pointage de son antenne qu’entre les cycles de mouvement prédéfinis de l’antenne du terminal.

- la base de temps du terminal est corrigée du temps de propagation du signal du terminal à la station. L’invention selon un second aspect concerne un système comprenant au moins une station sol et au moins un terminal, ledit système étant configuré pour mettre en oeuvre un procédé selon le premier aspect de l’invention.

Les avantages de l’invention sont multiples.

Le contrôle de l’antenne du terminal émetteur permet d’améliorer les performances de réception par la station sol. En effet, la Demanderesse a observé que toute variation du dépointage à l’émission conduisait à une réduction de la puissance du signal reçu par la station sol, néfaste pour la communication.

PRESENTATION DES FIGURES

D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :

La figure 1 illustre une architecture pour la mise en oeuvre de l’invention comprenant un terminal, une station sol et un satellite ;

La figure 2 illustre des étapes d’un procédé d’une antenne d’un terminal pointant vers un satellite ou une station sol selon un mode de réalisation de l’invention.

Sur l’ensemble des figures les éléments similaires portent des références identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE

La figure 1 illustre un système de communication par satellites dans lequel un terminal 1 est en communication avec une station sol 2 (en anglais, ground station ou gateway) éventuellement par l’intermédiaire d’un satellite 3.

Le satellite 3 permet de relayer les signaux de communications vers d’autres équipements de communication. Le satellite 3 est adjacent à d’autres satellites 4 qui peuvent, par exemple, former une constellation avec le satellite 3, ou être sur une position proche du satellite 3 au sein de la ceinture de Clarke, dans le cas de satellites géostationnaires.

Les satellites 3, 4 sont par exemple des satellites ayant des orbites basses altitudes (en anglais Low Earth Orbit, LEO), des orbites géostationnaires (en anglais, Geostationnary Earth Orbit, GEO) ou des orbites moyennes altitudes (en anglais Medium Earth Orbit, MEO).

Le terminal 1 comporte une antenne 11 pointée vers le satellite 3 selon un axe de visée courant 14 qui constitue la direction réelle instantanée de pointage du terminal 1 , et sensé être celle vers le satellite 3.

Un faisceau tel qu’utilisé dans l’introduction désigne la partie du lobe principal du diagramme de rayonnement dans laquelle le rayonnement de l’antenne est proche du maximum. Comme on veut maximiser l’énergie reçue par le satellite ou la station sol, l’axe maximal de rayonnement est par définition l’axe de visée courant. Quand l’antenne est à balayage électronique, celui-ci peut être piloté indépendamment du positionnement mécanique de l’antenne.

En particulier, l’antenne 11 du terminal 1 pointe vers l’antenne 31 du satellite 3. L’antenne 11 présente un diagramme de rayonnement qui peut être symétrique ou asymétrique autour de l’axe de visée courant 14. L’axe de rayonnement maximal du diagramme est par définition l’axe de visée courant 14. L’antenne 11 peut être une antenne parabolique ou à balayage électronique : l’antenne parabolique présente un diagramme d’émission aligné sur celui de réception selon l’axe de visée courant 14 tandis que l’antenne à balayage électronique présente un axe de visée courant à l’émission 14 qui peut être différent de l’axe de visée courant à la réception (non représenté).

L’antenne 11 et notamment son axe de visée est contrôlé par une unité de contrôle de l’antenne 12 (en anglais, Antenna Control Unit, ACU).

On entend par « axe de visé attendu 13 », l’axe exact de pointage vers le satellite 3. La différence entre l’axe de visée courant 14 et l’axe de visée attendu 13 est l’erreur de dépointage (ou angle de dépointage total). Cette valeur de dépointage est réglementairement limitée faute de quoi le terminal 1 doit réduire sa puissance d’émission, voire couper totalement l’émission pour ne faut pas brouiller les satellites adjacents 4 qui ont des positions voisines. Dans ce qui précède, tous les angles d’axes de visée et de dépointage sont des angles dans l’espace à trois dimensions et sont donc des valeurs constituées de deux nombres, en particulier l’azimut et l’élévation lorsqu’on choisit un système de coordonnées sphériques.

La station sol 2 comporte également une antenne 21 en communication avec le satellite 3. Cette antenne 21 est une antenne parabolique ou une antenne à balayage électronique, qui présente un axe de visée 25. On considère par la suite que l’alignement de l’antenne de la station sol 2 selon l’axe de visée 25 est correct et stable ou tout au moins que le dépointage associé est faible et varie suffisamment lentement pour être considéré comme constant lors des étapes qui seront décrites par la suite. Il en va de même pour les mouvements du satellite et de son/ses antenne(s) 31.

De manière alternative, dans le cas où la liaison est en visée directe (LOS), on peut substituer la station sol 2 au satellite 3 et l’axe de visée de la station sol 2 est alors alignée mais en sens opposé, avec l’axe de visée attendu 13.

Dans la pratique, l’antenne d’émission 11 du terminal 1 présente un dépointage fortuit noté co, c’est-à-dire que lorsque son ACU 12 lui fournit une consigne de pointage égale à l’angle de visée attendu 13, son diagramme pointe en fait autour de l’axe de visée effectif 15. Le dépointage fortuit œ est alors l’erreur entre l’axe de visée effectif 15 et l’axe de visée attendu 13, qui est fondamentalement de valeur inconnue puisque l’effet peut être assimilé au hasard comme celui issu des phénomènes de vieillissement de la technologie de l’antenne.

De surcroit, comme on le verra par la suite, l’ACU 12 peut appliquer un dépointage volontaire noté 0 ce qui fait que la consigne courante de pointage est en fait la somme de l’axe de visée attendu 13 et du dépointage volontaire 0. En conséquence, l’antenne 11 pointe dans ce cas selon l’axe de visée courant 14 qui peut être considéré comme égal à l’axe de visée effectif 15 auquel on ajoute le dépointage volontaire 0. En effet, l’erreur de dépointage fortuit est une fonction qui varie très peu avec les angles de consigne or le dépointage volontaire est de valeur faible devant la largeur du lobe principal de l’antenne. Il s’ensuit que l’axe de visée courant 14 s’écarte de l’axe de visée attendu 13 par un dépointage total dont la valeur est considérée comme égale à la somme du dépointage fortuit et du dépointage volontaire co + 0.

On précise que les axes de visée 13, 14 ou 15 sont définis par un angle d’élévation et un angle azimutal. L’azimut indique la direction dans le plan horizontal et l’élévation la hauteur par rapport au même plan. L’angle d’azimut varie de -180° à +180° et celui d’élévation de -90°à-90°. Toutefois, le terminal 1 peut être embarqué sur un mobile. Dans ce cas, les consignes d’azimut et élévations de l’ACU 12 sont calculées dans un repère lié au mobile porteur et il faut établir un changement de repère pour obtenir les angles d’élévation et azimut tels que définis ci-dessus (non décrit ici). Ceci signifie que l’ACU 12 peut avantageusement contenir ou être relié à une centrale inertielle pour disposer des angles d’attitude du mobile porteur. Dans ce qui suit, on ignore ce dispositif et on suppose que l’ACU 12 est capable de calculer azimut et élévation de façon autonome dans un repère terrestre. Le terminal 1 et la station sol 2 comprennent chacun une base de temps locale pour dater les signaux reçus. Cette base de temps locale peut être obtenue au moyen d’une horloge interne (oscillateur local très stable) ou être asservie sur une base de temps universelle. Un système de positionnement par satellites dit GNSS (en anglais, Global Navigation Satellite System) comme par exemple GPS, Glonass, Galiléo ou Beidu est une base de temps universelle très utilisée. Dans ce dernier cas, le terminal 1 ou la station au sol 2 ont en visibilité des constellations de satellites d’un système GNSS (non représentées).

L’homme du métier connaît bien des techniques pour asservir le pointage de l’antenne de réception d’un terminal. Ces techniques sont connues sous leur dénomination anglaise « conical scan » ou « step track ». Dans les deux cas, il s’agit d’annuler le dépointage fortuit en appliquant des dépointages volontaires répartis autour de l’axe de visée effectif. Dans le premier cas, le mouvement est continu, et forme typiquement un cercle centré sur l’axe de visée effectif, dans le second un certain nombre de positions de dépointage volontaire symétriquement réparties autour de l’axe de visée effectif sont appliqués. La mesure de la puissance reçue du signal utile fournit une courbe ou des paliers de niveaux dont on est capable de déduire le dépointage fortuit. Le terminal corrige la consigne de pointage en retranchant le dépointage fortuit trouvé.

Pour pointer une antenne d’émission dont l’axe de visée n’est pas forcément colinéaire à celui de réception, une telle solution n’est pas simplement transposable de l’antenne de réception à celle d’émission pour deux raisons : la mesure de niveau doit être faite du côté de la station sol 2 et celle-ci ne connaît pas le dépointage volontaire appliqué par l’ACU 12 du terminal 1 à un instant donné. Une communication immédiate de ces valeurs à l’autre extrémité de la liaison, parait une solution simple. Cependant, outre le fait que ces communications régulières occasionnent un délai et occupent de la bande passante, le mécanisme serait alors peu robuste à des erreurs de communication, présentant un risque de dépointage supérieur aux valeurs autorisées par la réglementation. Il est fondamental que l’émission du terminal soit coupée de façon sûre lorsque sa puissance émise hors axe dépasse la valeur réglementairement autorisée et que ceci soit réalisé immédiatement et sans faute lorsque l’ACU 12 ou l’antenne 11 sont défaillants.

Ainsi, en relation avec la figure 2, on met en oeuvre dans l’architecture de la figure 1 , un procédé de contrôle de l’antenne 11 du terminal 1 pointant vers un satellite 3 ou une station sol 2 selon l’axe de visée effectif 15. A ce titre, la station sol 2 comprend une unité radiofréquence 22 effectuant tous les traitements sur le signal reçu ou émis (amplificateurs, modules d’émission et réception, convertisseurs de fréquence, modems, etc.), une unité de traitement 23 et une unité de stockage 24 pour stocker des valeurs intermédiaires et des paramètres nécessaires au cours du procédé.

Le procédé de contrôle comprend des étapes mises en oeuvre côté terminal 1 mais aussi côté station sol 2. Dès, lors le terminal 1 et la station sol 2 doivent être parfaitement synchronisées.

Par conséquent, la synchronisation du terminal constitue une étape préliminaire fondamentale du procédé qui permet de recaler la base de temps locale du terminal 1 sur celle à laquelle se réfère la station sol 2(étape E1 ).

A ce titre, plusieurs techniques de synchronisation sont possibles. La plus connue consiste à utiliser un système global de positionnement par satellite GNSS. En équipant la station sol 2 et le terminal 2 d’un récepteur GNSS, leur base de temps peut être synchronisée sur cette base universelle et donc être alignée avec des précisions très inférieures au besoin du procédé ici décrit (typiquement de l’ordre de la dizaine de millisecondes). De manière complémentaire, la datation faite à l’arrivée par la station peut être corrigée du temps de propagation du signal du terminal 1 à la station sol 2. Ce temps de propagation est déterminé au moyen de la position du satellite 2 obtenue grâce à ses éphémérides et de la position très approximative du terminal (quelques milliers de km près). Dans le cas d’une LOS, il n’est en principe pas nécessaire d’effectuer une correction de temps de propagation pour le besoin du procédé.

Alternativement, de nombreux systèmes de télécommunications par satellite diffusent dans leur signalisation une date du système, c’est-à-dire la base de temps de la station sol 2 elle-même synchronisée sur une base de temps universelle. Le terminal 1 peut se synchroniser dessus dès lors qu’il reçoit la signalisation à son initialisation, puis uniquement de temps à autre (typiquement toutes les 20 à 30 minutes dans le cadre du procédé). Les systèmes les plus performants mesurent le temps de propagation aller-retour (en anglais, round trip delay) et tiennent compte du temps de propagation pour synchroniser le terminal 1.

Dans ce qui suit, on entend par contrôle, le contrôle du pointage de l’antenne mais aussi la capacité de permettre ou non une émission d’un signal si les réglementations en termes d’émission ne sont pas respectées.

Pour estimer le dépointage angulaire fortuit de l’antenne 11 d’émission du terminal 1 , un mouvement de dépointage volontaire autour de l’axe de visée effectif 15 est déclenché (étape E2). Un tel mouvement est prédéfini, et comprend une durée D autour de l’axe de visée effectif 15. Dans un mode de réalisation préféré, il est périodique, et encore plus préférentiellement circulaire voire sinusoïdal, ellipsoïdal, etc. Ce mouvement est régulièrement répété, déclenché selon une séquence de dates également prédéfinie, par exemple suivant une période T supérieure ou égale à la durée D et initié à une date d’origine to. Au-delà de la durée D, le mouvement se termine alors par un retour à 0 et le pointage rejoint l’axe de visée effectif 15 jusqu’au déclenchement suivant dans la séquence. Le mouvement de durée D répète une courbe d’amplitude et de direction dans le plan perpendiculaire à l’axe de visée effectif, selon une convention de repère d’axes.

La séquence des dates de déclenchement ainsi que cycle de mouvement sont avantageusement connus du terminal 1 et de la station sol 2. Dans certaines variantes, le terminal 1 peut prendre quelques libertés sur un nombre limité de paramètres définissant le cycle de mouvement. Par exemple, l’orientation de la direction d’origine de dépointage volontaire peut ne pas être connue par la station sol 2, notamment lorsque le diagramme de rayonnement est de révolution circulaire. L’amplitude du mouvement peut aussi être plus ou moins pondérée selon que l’on cherche un ajustement de pointage fin ou grossier, ou voire nul si le terminal 1 estime être déjà parfaitement pointé.

En outre, le mouvement doit être d’amplitude faible c’est-à-dire qu’il est circonscrit dans une fraction du lobe principal de rayonnement de l’antenne 11 du terminal 1 autour de l’axe de visée effectif. En effet, un mouvement d’amplitude trop forte impliquerait une perte importante de niveau émis (vers le satellite 3 ou directement vers la station sol 2) et donc une dégradation importante du signal reçu par la station sol 2.

Pendant ce mouvement de dépointage volontaire autour de l’axe de visée effectif 15, l’antenne 11 du terminal 1 émet un signal vers le satellite 3 (étape E3) et la station sol 2 reçoit alors les signaux pendant ce mouvement par l’intermédiaire du satellite (étape E4).

Ainsi, à un instant t quelconque, la station sol 2 reçoit un signal dont la puissance est réduite de la valeur de perte de gain causée par le dépointage total appliqué à l’instant t moins le temps de propagation de la liaison avec le satellite 3. Ce temps de propagation peut ne pas être totalement négligeable dans le cas de communications par satellite géostationnaire.

Les signaux reçus sont mesurés en puissance par l’unité radiofréquence 22 de la station sol 2 (étape E5) puis datés par son unité de traitement 23 à leur réception (étape E6). Cette datation a pour but de permettre un traitement d’ensemble de la courbe de variation de niveau stockée dans l’unité 24 après réception d’un cycle complet du mouvement. Pour pouvoir identifier la valeur de dépointage volontaire associé à une date de réception par la station sol 2, vu que le mouvement est une convention prédéfinie entre le terminal 1 et la station sol 2, il suffit alors simplement de connaître sa date d’émission dans la base de temps du terminal 1.

La station sol 2 connaît le mouvement de dépointage volontaire appliqué par l’ACU 12 du terminal 1 ainsi que leurs dates de déclenchement, dates identiques dans les deux bases de temps, du fait de l’étape de synchronisation (étape E1 ). La station sol 2 connaît aussi de manière déterministe la variation de niveau des signaux reçus en fonction de l’angle de dépointage effectif de l’antenne 11 du terminal 1. Ces connaissances sont obtenues par une mesure de référence du diagramme de rayonnement du lobe principal de l’antenne 11 à la qualification du modèle de terminal 1et sont stockées dans l’unité de stockage 23 de la station sol 2. On en déduit alors un gabarit de courbes de variation pendant le cycle de mouvement de dépointage volontaire qui est fonction du dépointage fortuit et des degrés de liberté dont dispose le terminal 1 comme, par exemple, l’amplitude globale du mouvement de dépointage. En particulier, pour chaque valeur du dépointage fortuit, on dispose d’une courbe typique de variation de la puissance des signaux tout au long du cycle de mouvement.

Alors, la variation de niveau du signal reçu est comparée avec le gabarit. De manière avantageuse, cette comparaison permet de sélectionner la valeur représentative, dépendante du dépointage fortuit, pour laquelle la variation de puissance du signal reçu ressemble le plus au gabarit (étape E7).

En particulier, pour un dépointage total donné, la variation de puissance du signal reçu présente des maximas lorsque le dépointage volontaire est opposé à la direction de dépointage fortuit et des minimas lorsqu’il est dans la même direction. Le critère d’optimisation pour déterminer la valeur représentative du dépointage fortuit est, dans une réalisation préférée, une minimisation de l’erreur quadratique entre le gabarit et la mesure de niveau de puissance sur l’ensemble du cycle de mouvement.

Par exemple, dans une réalisation préférée, le mouvement est circulaire et régulier autour de l’axe de visée effectif, d’une amplitude correspondant à x dB de réduction de gain du lobe principal symétrique de l’antenne 11 (dépointage de 0 X CJB/2). Le gabarit est alors constitué de sinusoïdes et celle de plus grande ressemblance avec la courbe de variation de niveau est d’amplitude y dB et de phase <p, c’est-à-dire que le maximum à +y/2 dB se trouve à l’instant D.< /2ïT et le minimum à -y/2 dB à l’instant D.< /2TT+D/2 à partir du début du mouvement. Dans ce cas, le couple y et < /2ïT constitue une valeur représentative toute désignée permettant au terminal 1 de déterminer la valeur angulaire de son dépointage fortuit, dans sa convention de repère d’axe (au sens large, la valeur d’un m-uplet est constitué de m nombres). Alternativement, si le nombre x est aussi connu de la station sol 2, celle-ci peut déterminer elle-même la valeur de dépointage fortuit co et envoyer directement au terminal 1 la valeur de correction -œ à appliquer dans son repère d’axes.

Dès lors, cette valeur représentative du dépointage fortuit est transmise au terminal 1 via l’unité radiofréquence 22 (étape E8) qui peut en déduire avec une bonne précision, la valeur angulaire du dépointage fortuit ainsi que de la valeur du dépointage effectif. Alors, le terminal 1 ajuste l’angle de son axe de visée effectif (étape E9) par une correction opposée. Le mouvement de dépointage volontaire (autour de l’axe de visée effectif 15) s’effectue désormais autour de lui.

Le procédé constitue ainsi une boucle d’asservissement tendant à rapidement annuler le dépointage fortuit et donc à faire correspondre l’axe de visée effectif 15 avec l’axe de visée attendu 13.

Si l’on interrompt le mouvement, l’antenne 11 du terminal 1 est alors parfaitement pointée puisque les dépointages fortuits et volontaires sont nuis.

Alternativement, lorsque la valeur angulaire du dépointage effectif calculée ou la variation maximale de niveau détectée sur une période de mouvement dépasse un seuil prédéfini, la station sol 2 peut donner instruction au terminal 1 de couper son émission (étape E10). Pour ce faire, la station sol 2 transmet au terminal 1 un ordre dans son protocole de signalisation de communication par satellite (non décrit ici).

De manière avantageuse, la mesure effectuée par la station sol 2 lors du procédé ne nécessite aucune communication, il suffit que le terminal 1 se soit initialement synchronisé dans les dizaines de minutes précédant le mouvement de dépointage volontaire. Elle peut être menée alors que le terminal émet une porteuse de niveau très faible sans émettre de données, ce qui peut constituer un mode dégradé de fonctionnement du terminal adopté pour ne mettre en péril ni les communications du système ni celles des satellites adjacents, alors que l’ACU 12 ou l’antenne 11 du terminal sont défaillants. Le système peut aussi convenir que, lorsque le terminal 1 ne reçoit pas ses données régulières de signalisation (incluant une correction de pointage parmi d’autres instructions) il bascule dans ce mode dégradé ou coupe son émission. La station est autonome pour prendre ces décisions, le système est alors rendu très fiable vis-à-vis des contraintes de la réglementation, alors même que le risque de défaillance du terminal 1 n’est pas négligeable. De manière complémentaire, la station sol 2 doit aussi mettre en oeuvre, de temps en temps, une vérification du pointage de son antenne au cours d’une procédure dédiée de « step track » qui l’amène aussi à légèrement dépointer son axe de visée de réception (étape E11 ). La procédure de pointage de l’antenne 21 de la station sol 2 requiert un dispositif de mesure du niveau de signal reçu dans l’unité radiofréquence 22. De manière avantageuse, cette même ressource est utilisée pour les deux procédures de mesure du dépointage effectif du terminal en émission et de la station en réception. Il faut alors s’assurer que ces procédures n’interfèrent pas mais aboutissent bien à des estimations de dépointage correctes.

De manière avantageuse, les cycles de dépointage pour le terminal 1 et la station au sol 2 peuvent être multiplexés dans le temps pour éviter qu’ils aient lieu simultanément. Il est également possible d’effectuer le mouvement de dépointage du terminal au sein d’une plage de dépointage fixe de la procédure de « step track » de la station au sol 2. D’une manière générale, il suffit que la station veille à modifier le pointage de son antenne uniquement en dehors des cycles du mouvement de dépointage de l’antenne 11. Les intervalles de temps au-delà de la durée D du mouvement jusqu’à la reprise du cycle suivant de dépointage peuvent être mises à profit dans ce but.

De manière complémentaire, lorsque l’antenne du terminal 1 présente un diagramme asymétrique, afin qu’une variation de niveau puisse être traduite en angle de dépointage, la convention de repère d’axes est préférablement alignée avec les directions de plus grande et plus petite directivité du diagramme de rayonnement. Dans ce cas, la station sol 2 peut traduire les variations de niveaux en dépointage fortuit puisque le diagramme d’antenne est également défini dans ce repère. Elle n’a alors pas besoin de connaitre l’angle de biais (en anglais, skew) pour déterminer le dépointage dans chaque direction principale de l’antenne (de plus grande et plus petite directivité). Les consignes de correction de pointage sont alors également renvoyées dans ce repère qui est bien évidement connu de l’ACU 12.