La présente invention concerne un système de guidage d'un drone en phase d'approche d'une plate-forme.

Plus particulièrement, l'invention concerne un système de guidage d'un tel drone en phase d'approche d'une plate-forme par exemple navale en particulier en vue de son appontage.

On sait que ce problème de guidage est un problème crucial qui a donné lieu à des développements depuis maintenant de très nombreuses années.

En effet, des solutions de guidage pour ce type d'applications à base de technologies GPS ou radar, ont déjà été proposées. Cependant, dans le cadre de l'application particulière à une plate-forme navale, ces systèmes nécessitent la maîtrise de cette plate-forme et notamment la connaissance de ses mouvements et de ses équipements.

A ces problèmes, s'ajoute une difficulté pour garantir la récupération du drone, alors que la position de ce drone est souvent mesurée au GPS dont la disponibilité n'est pas garantie à chaque instant en raison des sauts de constellation, des multi trajets, ou encore des brouillages, etc ...

Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes.

A cet effet l'invention a pour objet un système de guidage d'un drone en phase d'approche d'une plate-forme notamment navale en vue de son appontage, caractérisé en ce que la plate-forme est équipée d'une installation d'indicateur de pente de descente, émettant un éventail de faisceaux optiques de guidage sur un secteur angulaire prédéterminé à partir de l'horizontale et en ce que le drone est équipé d'une caméra d'acquisition de faisceau, raccordée à des moyens d'analyse d'images et à des moyens de calcul d'ordres de commande à destination de moyens de pilotage automatique du drone, afin de l'amener à suivre les faisceaux de guidage.

Selon d'autres aspects de l'invention, le système de guidage comprend l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- l'éventail de faisceaux de guidage comporte trois faisceaux de couleurs différentes juxtaposés en élévation à partir de l'horizontale, - le premier faisceau est de couleur rouge, le deuxième faisceau de couleur verte et le troisième faisceau de couleur jaune,

- le premier faisceau présente un angle d'ouverture en élévation de 4°, le deuxième de 2° et le troisième de 8°, - les faisceaux présentent un angle d'ouverture en gisement de 30°,

- les faisceaux sont divisés en gisement en un premier secteur angulaire bâbord de 27° et en un deuxième secteur angulaire de 3° à tribord du premier secteur bâbord,

- dans le premier secteur angulaire bâbord, le faisceau rouge clignote avec une période de 1 seconde, le faisceau vert ne clignote pas et le faisceau jaune clignote avec une période de 2 secondes, tandis que dans le deuxième secteur angulaire tribord tous les faisceaux clignotent avec une période de 0,5 seconde,

- les moyens d'analyse d'images sont adaptés pour délivrer aux moyens de calcul des informations de couleur du faisceau et de secteur déterminé à partir de la période de clignotement de celui-ci, perçues par la caméra et les moyens de calcul des ordres de commande des moyens de pilotage automatique du drone sont adaptés pour établ ir les vitesses long itud inale Vx, latérale Vy et ascensionnelle Vz de celui-ci, selon les relations suivantes : si la couleur du faisceau perçu est rouge alors Vx =Vcruise ^* 0.22 et Vz=Vzmax, Vcruise étant la vitesse de croisière du drone et Vzmax sa vitesse ascensionnelle maximale, ces vitesses étant prédéterminées en m/s : si la couleur du faisceau perçu est verte alors Vx = Vcruise ^* 3/5 et Vz=Vzmax - si la couleur du faisceau perçu est jaune alors Vx=Vcruise ^* 3/5 et Vz=-Vzmax, et si aucun faisceau n'est perçu alors Vx= 0 et Vz =-Vzmax et, si le secteur perçu est le premier secteur bâbord, alors Vy=-2 si le secteur perçu est le deuxième secteur tribord, alors Vy = 7, et si aucun secteur n'est perçu alors Vy = 0,

- les moyens de calcul sont adaptés pour prendre en compte la vitesse de déplacement de la plate-forme, et - la plate-forme est un navire de surface et l'installation d'indicateur de pente de descente est stabilisée en roulis et en tangage sur ce navire.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 représente une plate-forme navale équipée d'une installation d'indicateur de pente de descente entrant dans la constitution d'un système de guidage selon l'invention, la figure 2 représente un éventail de faisceaux optiques émis par une telle installation, les figures 3, 4 et 5 illustrent la trajectoire idéale à suivre par un drone lors de son guidage, et la figure 6 illustre un schéma synoptique illustrant différents moyens intégrés dans un drone pour assurer ce suivi. On a en effet illustré sur la figure 1 , un système de guidage d'un drone en phase d'approche d'une plate-forme, notamment navale.

Cette plate-forme est désignée par la référence générale 1 sur cette figure et présente par exemple à l'arrière une zone d'appontage du drone.

En fait, cette plate-forme est équipée d'une installation d'indicateur de pente de descente, émettant un éventail de faisceaux optiques de guidage, sur un secteur angulaire prédéterminé à partir de l'horizontale.

De son côté, le drone est équipé d'une caméra d'acquisition de faisceaux, raccordée à des moyens d'analyse d'images et à des moyens de calcul d'ordres de commande à destination de moyens de pilotage automatique de ce drone, afin de l'amener à suivre les faisceaux de guidage.

Sur cette figure 1 , l'éventail de faisceaux optiques de guidage est désigné par la référence générale 2.

En fait, l'éventail de faisceaux de guidage peut comporter trois faisceaux de couleurs différentes juxtaposées en élévation à partir de l'horizontale comme par exemple les faisceaux désignés par les références 3, 4 et 5 respectivement sur cette figure 1.

Le premier faisceau 3 peut alors être d'une couleur rouge, le deuxième faisceau 4 d'une couleur verte et le troisième faisceau 5 d'une couleur jaune. De plus, le premier faisceau peut présenter un angle d'ouverture en élévation de 4°, le deuxième de 2° et le troisième de 8°.

Ces faisceaux peuvent également présenter un angle d'ouverture en gisement de 30°, ces faisceaux étant divisés en gisement, en un premier secteur angulaire bâbord de 27° et en un deuxième secteur angulaire de 3° à tribord du premier secteur bâbord.

Par ailleurs, les faisceaux, dans les différents secteurs ainsi définis, peuvent également clignoter avec des périodes différentes.

C'est ainsi par exemple que dans le premier secteur angulaire bâbord le faisceau rouge peut clignoter avec une période de 1 seconde, le faisceau vert ne clignote pas, tandis que le faisceau jaune peut clignoter avec une période de 2 secondes.

Dans le deuxième secteur angulaire tribord, tous les faisceaux clignotent avec une période de 0.5 seconde. Ceci est schématisé sur la figure 2 où l'on reconnaît en effet les premier, deuxième et troisième faisceaux respectivement 3, 4 et 5 de couleurs rouge, verte et jaune respectivement.

On a également illustré sur cette figure 2, l'ouverture en gisement de 30° de ces faisceaux avec le premier secteur de 27° et le deuxième secteur de 3°. On conçoit alors, comme cela est illustré sur les figures 3, 4 et 5, que l'on peut définir une trajectoire idéale du drone en approche de la plate-forme, en lui faisant suivre un rail tel que celui illustré, en trait plus gras, sur ces figures, à la jonction entre les secteurs bâbord et tribord des deuxième et troisième faisceaux optiques. A cet effet, le drone est équipé, comme cela est illustré sur la figure 6, d'une caméra d'acquisition de faisceaux désignée par la référence générale 6 sur cette figure, dont la sortie est raccordée à des moyens d'analyse d'images désignés par la référence générale 7.

Ces moyens d'analyse sont eux-mêmes raccordés à des moyens de calcul d'ordres de commande à destination de moyens de pilotage automatique du drone, afin de l'amener à suivre les faisceaux de guidage, les moyens de calcul d'ordres étant désignés par la référence générale 8 et les moyens de pilotage automatique du drone étant désignés par la référence générale 9. On conçoit alors que cette chaîne permet aux moyens d'analyse d'images de délivrer aux moyens de calcul des informations de couleur du faisceau et de secteur déterminé à partir de la période de clignotement de celui-ci, telles que perçues par la caméra, de manière que les moyens de calcul des ordres de commande des moyens de pilotage automatique du drone établissent des vitesses longitudinale Vx, latérale Vy et ascensionnelle Vz de ce drone.

L'algorithme de calcul de ces différentes vitesses peut alors être le suivant :

Si la couleur du faisceau perçu est rouge, alors Vx = Vcruise ^* 0.22 et Vz = Vzmax, Vcruise étant la vitesse de croisière du drone et Vzmax sa vitesse ascensionnelle maximale, ces vitesses étant prédéterminées en mètre/seconde par exemple par le constructeur du drone.

Par contre, si la couleur du faisceau perçu est verte, alors Vx = Vcruise ^* 3/5 et Vz = Vzmax.

Enfin, si la couleur du faisceau perçu est jaune, alors Vx = Vcruise ^* 3/5 et Vz = -Vzmax.

Par contre, si aucun faisceau n'est perçu, alors Vx = 0 et Vz = -Vzmax.

De même, si le secteur perçu est le premier secteur bâbord, alors Vy = -2 et si le secteur perçu est le deuxième secteur tribord alors Vy = 7.

Si aucun secteur n'est perçu, alors Vy est établi à 0. On conçoit alors que ces ordres de pilotage permettent au drone de suivre, avec une précision plus ou moins importante la trajectoire idéale telle que définie précédemment.

On notera également que dans le cas où la plate-forme est un navire, tel que par exemple un navire de surface, l'installation d'indicateur de pente de descente est alors stabilisée en roulis et en tangage de façon classique.

De même, les moyens de calcul peuvent être adaptés pour prendre en compte la vitesse de déplacement de la plate-forme pour améliorer encore la précision du suivi de trajectoire.

On conçoit alors que dans un tel système, ces moyens permettent d'observer les clignotements de l'indicateur de pente de descente, à travers la caméra du drone puis de donner des ordres de vitesses longitudinale et latérale au drone pour qu'il suive la zone de transition des fréquences de cet indicateur de pente de descente comme un rail de descente à tenir. La trajectoire réalisée peut alors être rapprochée de celle d'un hélicoptère en approche pour que les contrôles visuels de sécurité soient identiques pour l'officier aviation embarqué par exemple à bord de la plate-forme.

Un tel système est alors entièrement optique et permet de récupérer un drone dans une zone où le signal GPS peut éventuellement être brouillé volontairement ou d'une manière ou d'une autre rendu indisponible et ce, jusqu'à la portée optique d'un tel indicateur de pente de descente.

En cas de perte définitive de liaison entre la plate-forme et le drone ou encore de brouillage GPS, et si le drone est hors de portée optique, la plate-forme peut alors se déplacer pour aller le chercher en émettant l'éventail de faisceaux dans la direction estimée de celui-ci.

Dans le cas où l'installation d'indicateur de pente de descente est stabilisée en roulis et en tangage, la trajectoire de ce drone est également indépendante du roulis et du tangage de la plate-forme et en suivant le rail de descente, le drone rattrape alors le mouvement de lacet du navire.

D'une manière générale, on peut estimer qu'en finale la pente idéale de descente peut être établie à 4°.

Ce système permet alors de guider un drone d'un point de rendez-vous fixé en altitude et loin derrière la plate-forme, dans la mesure où l'installation d'indicateur de pente de descente peut avoir une portée de 1 ,5 NM jusqu'à un point où le drone est alors pris en charge par un capteur d'appontage de précision à courte portée.

Une telle installation permet également de ramener le drone sans liaison par exemple radio fréquence.

Il est également à noter qu'une amélioration de la précision de guidage peut être apportée de manière significative lorsque les moyens de calcul prennent en compte la vitesse de déplacement de la plate-forme.

En effet, l'erreur par rapport au rail de guidage optimal est alors plus stable.

Ceci permet de réduire la durée de la procédure d'appontage car le drone suit un chemin beaucoup plus direct et il y a moins d'oscillations de celui-ci autour du rail.

En fait, il est également à remarquer que la fréquence d'acquisition et de traitement de l'éventail de faisceaux joue un rôle très important dans la précision du guidage. Des simulations ont validé un guidage d'un drone jusqu'à une distance de

20 mètres à l'arrière d'une frégate par mer force 5 avec une houle de 45° par l'arrière, le drone effectuant son approche à plus de 5 mètres par seconde.

On conçoit alors que ce système présente un certain nombre d'avantages par rapport aux structures déjà connues dans l'état de la technique.

Il va de soi bien entendu que bien que l'exemple de réalisation décrit concerne l'implantation d'une installation de ce type sur une plate-forme navale, le système selon l'invention peut également être appliqué à toute autre plate-forme d'atterrissage et que l'installation d'indicateur de pente de descente peut également être constituée par un module mobile pouvant être installé de manière provisoire et temporaire sur une plate-forme navale ou sur toute autre plate-forme, telle que par exemple une plate-forme terrestre d'atterrissage.