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Title:
SYSTEM AND METHOD FOR RECEIVING AND MANAGING SATELLITE SIGNALS, INTENDED FOR A FLYING VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/249553
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a system (1) which comprises a plurality of antennas (6A to 6D) capable of receiving satellite signals, a plurality of modems (M1, M2, MN) for managing data received from the antennas (6A to 6D), and a switching unit (11) for managing the allocation and transmission of data from the various antennas (6A to 6D) to the various modems (M1, M2, MN), wherein the data from any one of the antennas (6A to 6D) can be allocated and transmitted to any one of the modems (M1, M2, MN), the system (1) thus being capable of adapting the data allocation so that each modem (M1, M2, MN) can continue to receive data relating to signals emitted by a single satellite, when the position of the antennas (6A to 6D) changes, thus making it possible to maintain communication towards one or more given satellite communication services.

Inventors:
DESAUTARD ROMAIN (FR)
FISCHER WOLFGANG (DE)
SMITH LESLIE (FR)
Application Number:
EP2020/065950
Publication Date:
December 17, 2020
Filing Date:
June 09, 2020
Export Citation:
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Assignee:
AIRBUS SAS (FR)
International Classes:
H04B7/185
Domestic Patent References:
WO2002015582A12002-02-21
Foreign References:
US20020073437A12002-06-13
FR2793631A12000-11-17
US10128931B22018-11-13
Attorney, Agent or Firm:
GICQUEL, Olivier (FR)
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Claims:
REVENDICATIONS

1 . Système de réception et de gestion de signaux de satellites, destiné à un engin volant, ledit système (1 ) comportant une pluralité d’antennes (6A à 6D), chacune desdites antennes (6A à 6D) étant apte à recevoir des signaux de satellites (S1 A à S1 E, S2) relatifs à différents services,

caractérisé en ce qu’il comporte de plus :

- une pluralité de modems (M1 , M2, MN), chacun desdits modems (M1 , M2, MN), étant configuré pour gérer des données reçues d’au moins une antenne (6A à 6D), lesdites données étant représentatives des signaux reçus par l’antenne (6A à 6D), chacun desdits modems (M1 , M2, MN) étant configuré pour gérer le service relatif à un satellite donné ;

- une unité d’aiguillage (1 1 ) apte à être commandée et configurée pour gérer, en temps réel, en fonction de sa commande, au moins l’allocation et la transmission des données des différentes antennes (6A à 6D) aux différents modems (M1 , M2, MN), les données de l’une quelconque desdites antennes (6A à 6D) pouvant être allouées et transmises à l’un quelconque desdits modems (M1 , M2, MN), l’allocation des données des différentes antennes (6A à 6D) aux différents modems (M1 , M2, MN) dépendant au moins de positions courantes des antennes (6A à 6D) et d’informations de positions satellitaires.

2. Système selon la revendication 1 ,

caractérisé en ce qu’il comporte une unité de commande (12) configurée pour commander l’unité d’aiguillage (1 1 ).

3. Système selon la revendication 2,

caractérisé en ce que l’unité de commande (12) est configurée pour commander l’unité d’aiguillage (1 1 ) en fonction au moins de la localisation des antennes (6A à 6D) sur l’engin volant (3), de paramètres de vol courants de l’engin volant (3) et de données d’une base de données satellitaires (16) comprenant au moins lesdites informations de positions satellitaires.

4. Système selon la revendication 1 ,

caractérisé en ce qu’il est configuré pour commander l’unité d’aiguillage (1 1 ), de façon collaborative. 5. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité d’aiguillage (11 ) est configurée pour pouvoir transmettre à un seul et même modem (M1 , M2, MN) les données de plusieurs antennes (6A à 6D) recevant des signaux d’un même satellite (S2) ou de satellites (S1A à S1 E) d’une même constellation (2) de satellites, via un module sommant ces données.

6. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité de fonctions de modulation et de démodulation adaptées à chacun des satellites ou des constellations de satellites avec lesquels le système (1 ) doit pouvoir communiquer, et au moins un élément de gestion (19) configuré pour allouer à chacune des antennes (6A à 6D) l’une desdites fonctions de modulation et de démodulation lui permettant de communiquer avec l’un desdits satellites ou l’une desdites constellations de satellites adaptés à la fonction de modulation et démodulation ainsi allouée.

7. Système selon les revendications 2 et 6,

caractérisé en ce que ledit élément de gestion (19) fait partie de ladite unité de commande (12).

8. Système selon l’une des revendications 6 et 7,

caractérisé en ce que ledit élément de gestion (19) est configuré pour, lors d’un changement d’allocation de fonction de modulation et de démodulation à une antenne (6A à 6D), reconfigurer l’antenne (6A à 6D) sur une nouvelle fonction de modulation et de démodulation.

9. Système selon l’une des revendications 6 et 7,

caractérisé en ce que ledit élément de gestion (19) est configuré pour, lors d’un changement d’allocation de fonction de modulation et de démodulation à une antenne (6A à 6D), informer de ce changement le modem (M1 , M2, MN) destiné à recevoir les données de cette antenne (6A à 6D), ledit modem (M1 , M2, MN) étant configuré pour reconfigurer l’antenne (6A à 6D) sur une nouvelle fonction de modulation et de démodulation.

10. Procédé de réception et de gestion de signaux de satellites, à l’aide d’un système (1 ) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 9, ledit procédé comprenant un premier ensemble d’étapes (E1 ), mises en œuvre par les antennes (6A à 6D) du système (1 ), consistant à recevoir des signaux de satellites (S1 A à S1 E, S2) relatifs à différents services,

caractérisé en ce qu’il comporte, de plus :

- au moins une étape de gestion (E2) consistant à gérer, en temps réel, au moins l’allocation et la transmission de données des différentes antennes (6A à 6D) aux différents modems (M1 , M2, MN) du système (1 ), les données d’une antenne (6A à 6D) étant représentatives des signaux reçus par cette antenne (6A à 6D), les données de l’une quelconque desdites antennes (6A à 6D) pouvant être allouées et transmises à l’un quelconque desdits modems (M1 , M2, MN), chacun desdits modems (M1 , M2, MN) étant configuré pour gérer le service relatif à un satellite donné, l’allocation des données des différentes antennes (6A à 6D) aux différents modems (M1 , M2, MN) dépendant au moins de positions courantes des antennes (6A à 6D) et d’informations de positions satellitaires ; et

- un second ensemble d’étapes (E3), mises en œuvre par les modems (M1 , M2, MN) du système (1 ), consistant à gérer les données reçues.

1 1 . Procédé selon la revendication 10,

caractérisé en ce que l’étape de gestion (E2) consiste à adapter, en temps réel, l’allocation et la transmission des données des différentes antennes (6A à 6D) aux différents modems (M1 , M2, MN) de sorte que, au cours du déplacement de l’engin volant (3), chaque modem (M1 , M2, MN) reçoit toujours des données relatives à des signaux émis par un même satellite ou une même constellation de satellites avec lequel il est en communication.

12. Procédé selon l’une des revendications 10 et 1 1 ,

caractérisé en ce que l’étape de gestion (E2) consiste à allouer à chacune des antennes (6A à 6D) une fonction de modulation et de démodulation lui permettant de communiquer avec l’un desdits satellites ou l’une desdites constellations de satellites, adaptés à la fonction de modulation et démodulation ainsi allouée.

13. Engin volant,

caractérisé en ce qu'il comporte un système (1 ) tel que celui spécifié sous l'une quelconque des revendications 1 à 9.

14. Engin volant selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit système (1 ) comporte une pluralité d’antennes (6A à 6D) agencées sur ledit engin volant (3) de manière à générer ensemble une couverture globale de 360° en azimut et au moins entre -20° et +90° en élévation.

15. Engin volant selon l’une des revendications 13 et 14,

caractérisé en ce que l’engin volant 3 est un avion (4), et en ce qu’au moins l’une des antennes (6) du système (1 ) est agencée sur l’un des éléments suivants de l’avion (4) :

- une aile (20A, 20B) ;

- la dérive (21 ) ;

- un empennage horizontal (22A, 22B) ;

- une ailette (23A, 23B) d’extrémité d’aile ;

- le fuselage (24).

Description:
DESCRIPTION

TITRE : Système et procédé de réception et de gestion de signaux de satellites, destinés à un engin volant.

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un système et un procédé de réception et de gestion de signaux de satellites, destinés à un engin volant, en particulier un avion de transport, ainsi qu’un engin volant pourvu d’un tel système.

ETAT DE LA TECHNIQUE

La présente invention est relative à la communication entre un engin volant et des satellites.

On sait que la connectivité haut débit des aéronefs, notamment des avions de transport, vers des satellites repose le plus souvent sur une antenne directionnelle. Cette antenne est orientée de façon électromécanique et elle est montée sur la partie supérieure du fuselage de l’aéronef sous un radôme. Ce radôme forme une protubérance impactant sévèrement la performance aérodynamique de l’aéronef. Par ailleurs, la directivité de l’antenne ne permet d’établir un lien qu’avec un seul satellite à la fois, ce qui induit des interruptions de service lors de relais d’un satellite à un autre.

Pour limiter l’impact aérodynamique, il est possible de remplacer l’antenne directionnelle électromécanique par une antenne plate à pointage électronique. Cependant, une telle solution ne permet de couvrir qu’un angle solide de +/- 75 degrés par rapport à la perpendiculaire du plan de l’antenne. Certains satellites risquent donc d’être hors du champ de couverture de l’antenne quand l’aéronef se trouve à des latitudes élevées ou est simplement en train de manoeuvrer.

Pour améliorer la qualité de la liaison, le brevet US-10 128 931 prévoit de combiner plusieurs antennes sur un seul modem pour une même constellation de satellites. Ce brevet décrit un système dans lequel les signaux reçus par plusieurs antennes sont additionnés pour améliorer la qualité de la liaison et qui comprend un sélecteur permettant de choisir l’antenne avec la meilleure qualité de signal pour l’émission.

Toutefois, le système décrit dans ce brevet ne propose pas de solution pour maintenir en parallèle plusieurs connexions vers différents services de communication par satellites, lors des évolutions de l’engin volant.

EXPOSÉ DE L’INVENTION

La présente invention a pour objet de remédier à cet inconvénient. Elle concerne un système de réception et de gestion de signaux de satellites, destiné à un engin volant, ledit système comportant une pluralité d’antennes, chacune desdites antennes étant apte à recevoir des signaux d’un satellite.

Selon l’invention, ledit système comporte de plus :

- une pluralité de modems, chacun desdits modems étant configuré pour gérer des données reçues d’au moins une antenne, lesdites données étant représentatives des signaux reçus par l’antenne ;

- une unité d’aiguillage apte à être commandée et configurée pour gérer, en temps réel, en fonction de sa commande, au moins l’allocation et la transmission des données des différentes antennes aux différents modems, les données de l’une quelconque desdites antennes pouvant être allouées et transmises à l’un quelconque desdits modems, l’allocation des données des différentes antennes aux différents modems dépendant au moins de positions courantes des antennes et d’informations de positions satellitaires.

Ainsi, grâce à l'invention, le système est en mesure d’adapter, en temps réel, l’allocation et la transmission des données des différentes antennes aux différents modems de sorte que chaque modem puisse continuer à recevoir des données relatives à des signaux émis par un même satellite (ou une même constellation de satellites) avec lequel il est en communication, lors du changement des positions courantes des antennes (qui peuvent varier lors du déplacement dans l’espace de l’engin volant). Ceci permet de maintenir la communication vers un service donné de communication par satellites. Comme, de plus, le système comporte une pluralité d’antennes et une pluralité de modems, il est en mesure de maintenir, le cas échéant, la communication simultanément vers plusieurs services différents, au cours du déplacement de l’engin volant, comme précisé ci-dessous.

Dans un premier mode de réalisation, le système comporte une unité de commande configurée pour commander l’unité d’aiguillage. De préférence, l’unité de commande est configurée pour commander l’unité d’aiguillage en fonction au moins de la localisation des antennes sur l’engin volant, de paramètres de vol courants de l’engin volant et de données d’une base de données satellitaires comprenant au moins lesdites informations de positions satellitaires.

En outre, dans un second mode de réalisation, le système est configuré pour commander l’unité d’aiguillage, de façon collaborative.

Avantageusement, l’unité d’aiguillage est configurée pour pouvoir transmettre à un seul et même modem les données de plusieurs antennes recevant des signaux d’un même satellite ou de satellites d’une même constellation de satellites, via un module sommant ces données.

Par ailleurs, dans un mode de réalisation préféré, le système comporte une pluralité de fonctions de modulation et de démodulation adaptées à chacun des satellites ou des constellations de satellites avec lesquels le système doit pouvoir communiquer, et au moins un élément de gestion d’allocations configuré pour allouer à chacune des antennes l’une desdites fonctions de modulation et de démodulation lui permettant de communiquer avec l’un desdits satellites ou l’une desdites constellations de satellites adaptés à la fonction de modulation et démodulation ainsi allouée.

De préférence, ledit élément de gestion fait partie de ladite unité de commande.

Dans une première réalisation, ledit élément de gestion est configuré pour, lors d’un changement d’allocation de fonction de modulation et de démodulation à une antenne, reconfigurer l’antenne sur une nouvelle fonction de modulation et de démodulation.

En outre, dans une seconde réalisation, ledit élément de gestion est configuré pour, lors d’un changement d’allocation de fonction de modulation et de démodulation à une antenne, informer de ce changement le modem destiné à recevoir les données de cette antenne, ledit modem étant configuré pour reconfigurer l’antenne sur une nouvelle fonction de modulation et de démodulation.

La présente invention concerne également un procédé de réception et de gestion de signaux de satellites, à l’aide d’un système tel que celui décrit ci- dessus, ledit procédé comprenant un premier ensemble d’étapes, mises en œuvre par les antennes du système, consistant à recevoir des signaux de satellites.

Selon l'invention, ledit procédé comprend de plus :

- au moins une étape de gestion consistant à gérer, en temps réel, au moins l’allocation et la transmission de données des différentes antennes aux différents modems du système, les données d’une antenne étant représentatives des signaux reçus par cette antenne, les données de l’une quelconque desdites antennes pouvant être allouées et transmises à l’un quelconque desdits modems, l’allocation des données des différentes antennes aux différents modems dépendant au moins de positions courantes des antennes et d’informations de positions satellitaires ; et

- un second ensemble d’étapes, mises en œuvre par les modems du système, consistant à gérer les données reçues.

Avantageusement, l’étape de gestion consiste à adapter, en temps réel, l’allocation et la transmission des données des différentes antennes aux différents modems de sorte que, au cours du déplacement de l’engin volant, chaque modem reçoit toujours des données relatives à des signaux émis par un même satellite ou une même constellation de satellites avec lequel il est en communication.

En outre, de façon avantageuse, l’étape de gestion consiste à allouer à chacune des antennes une fonction de modulation et de démodulation lui permettant de communiquer avec l’un desdits satellites ou l’une desdites constellations de satellites, adaptés à la fonction de modulation et démodulation ainsi allouée.

La présente invention concerne, en outre, un engin volant, en particulier un avion, qui comporte un système tel que celui décrit ci-dessus. Avantageusement, ledit système comporte une pluralité d’antennes agencées sur ledit engin volant de manière à générer ensemble une couverture globale de 360° en azimut et au moins entre -20° et +90° en élévation.

Par ailleurs, dans un mode de réalisation particulier, l’engin volant est un avion, et au moins l’une des antennes du système est agencée sur l’un des éléments suivants de l’avion :

- une aile ;

- la dérive ;

- un empennage horizontal ;

- une ailette d’extrémité d’aile ;

- le fuselage.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

Les figures annexées feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables.

[Fig 1 ] La figure 1 est le schéma synoptique d’un mode réalisation particulier d'un système de réception et de gestion de signaux de satellites.

[Fig 2] La figure 2 est une vue partielle schématique d’une partie d’un tel système monté sur un engin volant, pour une première position de l’engin volant par rapport à des satellites.

[Fig 3] La figure 3 est une figure similaire à celle de la figure 2, pour une deuxième position de l’engin volant par rapport aux satellites.

[Fig 4] La figure 4 est une figure similaire à celles des figures 2 et 3, pour une troisième position de l’engin volant par rapport aux satellites.

[Fig 5] La figure 5 montre schématiquement, en perspective, un avion, équipé d’un système de réception et de gestion de signaux de satellites, représenté partiellement.

[Fig 6] La figure 6 illustre schématiquement les étapes d’un procédé de réception et de gestion de signaux de satellites, mis en œuvre par le système de la figure 1. DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Le système 1 représenté schématiquement sur la figure 1 est un système de réception et de gestion, automatique et en temps réel, de signaux de satellites.

Les satellites pris en compte dans le cadre de la présente invention, peuvent être de types (usuels) différents. Il peut notamment s’agir de satellites et/ou de constellations de satellites situés à des orbites différentes, et en particulier :

- des satellites à orbites à basse altitude (LEO pour « Low Earth Orbit » en anglais), comme des satellites S1A, S1 B, S1 C, S1 D et S1 E d’une constellation 2 représentée sur les figures 2 à 4 ;

- des satellites à orbite géostationnaire (GEO pour « Geostationary Earth Orbit » en anglais), comme un satellite S2 des figures 2 à 4 ;

- des satellites à orbites intermédiaires (MEO pour « Medium Earth Orbit » en anglais).

Le système 1 est monté sur un engin volant 3, comme précisé ci-dessous en référence aux figures 2 à 4 notamment. On assiste actuellement à une multiplication de services proposés via des satellites ou des constellations de satellites sur différentes orbites, dont certains peuvent être utilisés sur l’engin volant 3. Dans une application préférée, décrite ci-dessous en référence à la figure 5, l’engin volant 3 est un avion 4 de transport.

De façon usuelle, comme représenté schématiquement sur les figures 1 et 2 notamment, ledit système 1 comporte une pluralité d’antennes 6, différenciées par des références 6A, 6B, 6C et 6D, chacune desdites antennes 6A, 6B, 6C et 6D étant apte à recevoir des signaux d’un satellite S1 A à S1 E, S2.

Les antennes 6 du système 1 peuvent être de différents types usuels. Dans un mode de réalisation préféré, au moins certaines des antennes 6 sont des réseaux actifs à formation de faisceau électronique dont le pointage peut être commandé. Des configurations d’antennes plus simples utilisant des éléments passifs, ou à pointage mécanique, peuvent également être utilisées. Par conséquent, le système 1 peut notamment comporter :

- des antennes à pointage électronique ; et/ou

- des antennes à pointage mécanique ; et/ou

- des antennes passives.

Dans un mode de réalisation préféré, une antenne 6 comporte un élément d’antenne (à savoir un élément d’émission et de réception de signaux radioélectriques) ainsi que d’autres éléments (ou périphériques) qui sont associés à cet élément d’antenne, tels qu’un amplificateur de gain en réception et en émission et/ou un convertisseur de fréquence intermédiaire. Dans le cadre de la présente invention, on entend par « antenne » l’ensemble du système constitué par l’élément d’antenne et les différents périphériques qui sont liés à cet élément d’antenne.

Dans le mode de réalisation particulier représenté sur la figure 1 , chacune desdites antennes 6A, 6B, 6C et 6D est, de préférence, une antenne à pointage électronique, et elle comporte :

- un élément d’antenne 7A, 7B, 7C, 7D ;

- une unité 8A, 8B, 8C, 8D de traitement de signal analogique, mettant en œuvre des filtrages et des amplifications ;

- une unité 9A, 9B, 9C, 9D de conversion analogique/numérique (de type « ADC/DAC » ou de type « IQ packetization/depacketization » en anglais) ; et

- un module 10A, 10B, 10C, 10D de gestion de l’élément d’antenne 7A, 7B, 7C, 7D. Ce module peut être intégré dans le reste de l’antenne ou être agencé à proximité.

Chacune des antennes 6A, 6B, 6C et 6D du système 1 est apte à recevoir des signaux d’un satellite ou de plusieurs satellites d’une même constellation de satellites.

Ledit système 1 comporte de plus, comme représenté sur la figure 1 :

- une pluralité de modems M1 , M2, ... , MN, N étant un entier. Chacun desdits modems M1 à MN est configuré pour gérer des données reçues d’au moins une antenne 6A à 6D du système 1 . Les données reçues par un modem d’une antenne sont représentatives (de façon usuelle) des signaux reçus par cette antenne, après traitement de ces derniers ; et - une unité d’aiguillage 11 apte à être commandée, comme précisé ci-dessous. Cette unité d’aiguillage 11 est configurée pour gérer, en temps réel, en fonction de commandes reçues (précisées ci-dessous), au moins l’allocation et la transmission des données des différentes antennes 6A à 6D aux différents modems M1 à MN. L’unité d’aiguillage 11 est en mesure d’allouer et de transmettre les données de l’une quelconque desdites antennes 6A à 6D à l’un quelconque desdits modems M1 à MN, en fonction de sa commande. Chacun desdits modems M1 à MN est apte à recevoir des données d’au moins une antenne 6A à 6D.

L’allocation des données des différentes antennes 6A à 6D aux différents modems M1 à MN dépend au moins de positions courantes des antennes 6A à 6D et d’informations de positions satellitaires, comme précisé ci-dessous.

Dans un premier mode de réalisation représenté sur la figure 1 , le système 1 comporte une unité de commande 12 configurée pour commander l’unité d’aiguillage 11 , par l’intermédiaire d’une liaison 13.

L’unité de commande 12 est configurée pour commander l’unité d’aiguillage 11 , en fonction :

- au moins de la localisation des antennes sur l’engin volant 3, comme représenté sur les figures 2 à 4 où les éléments d’antenne 7A, 7B et 7C sont agencés sur une structure externe 5 de l’engin volant 3, notamment son fuselage. Cette localisation (position et orientation) peut, par exemple, être enregistrée dans une mémoire (non représentée) de l’unité de commande 12 ;

- de valeurs courantes de paramètres de vol de l’engin volant 3, reçus par exemple d’une unité de génération de paramètres 14 (précisée ci-dessous) via une liaison 15. A partir de ces valeurs courantes de paramètres de vol, notamment la position et l’attitude (ou orientation dans l’espace) de l’engin volant 3, et à l’aide de la localisation (connue) des éléments antennes 6A, 6B et 6C sur l’engin volant 3 et de leurs caractéristiques, l’unité de commande 12 est en mesure de déterminer l’orientation (ou la ligne de visée) courante de chacune des antennes ; et

- de données d’une base de données satellitaires 16 comprenant au moins lesdites informations de positions satellitaires. La base de données satellitaires 16 est reliée, par l’intermédiaire d’une liaison 17, à l’unité de commande 12.

A partir de l’orientation (ou ligne de visée) des antennes dans l’espace et des positions dans l’espace des satellites avec lesquels le système 1 souhaite communiquer, l’unité de commande 12 est en mesure de déterminer quelle antenne est en mesure de recevoir de façon appropriée les signaux d’un satellite donné et ainsi de commander l’unité d’aiguillage 1 1 pour quelle alloue les données de cette antenne au modem qui gère le service relatif à ce satellite donné.

Dans un mode de réalisation particulier, si la position et l’attitude futures de l’engin volant 3 sont connues, l’unité de commande 12 peut également utiliser ces informations (prédictives) pour gérer l’allocation, par exemple pour anticiper un changement de satellite en raison de la perte prochaine du satellite utilisé à l’instant courant.

La position et l’attitude de l’engin volant 3 peuvent être obtenues de différentes manières. En particulier :

- dans un premier mode de réalisation, l’unité de génération de paramètres 14 comprend des moyens usuels de l’engin volant 3 qui transmettent les valeurs courantes, via des bus avionique (liaison 15) par exemple de type « AFDX ». Ces moyens usuels peuvent comporter un récepteur de radionavigation de type « MMR » (pour « Multi-Mode Receiver » en anglais), et/ou une unité de référence inertielle et de données air de type « ADIRU » (pour « Air Data and Inertial Reference Unit » en anglais), et/ou un système de gestion de vol de type « FMS » (pour « Flight Management System » en anglais) pour des informations prédictives ; et

- dans un second mode de réalisation, l’unité de génération de paramètres 14 est un ensemble indépendant (spécialement dédié ou non au système 1 ) comprenant un système de référence inertielle et un système de positionnement de type GPS et éventuellement un baromètre. Un tel ensemble peut, par exemple, être intégré dans au moins certaines des antennes.

Dans l’exemple de la figure 1 , les antennes 6A à 6D et les modems M1 , M2 et MN sont reliés :

- à des ports de l’unité d’aiguillage par l’intermédiaire de liaisons IA à ID et 11 , I2 et IN destinées à transmettre les données ; et

- à des ports de l’unité d’aiguillage 1 1 par l’intermédiaire de liaisons eA à eD et e1 , e2 et eN destinées à transmettre des ordres de commandes (par exemple pour commander l’orientation des antennes si elles sont à pointage électronique).

Les résultats des traitements réalisés par les modems M1 , M2 et MN, notamment sur les données reçues, peuvent être transmis à des dispositifs utilisateurs (non représentés) de l’engin volant. Pour ce faire, le système 1 de la figure 1 comporte un routeur 18 qui est reliée par l’intermédiaire de liaisons f 1 , f2 et fN (ethernet), respectivement aux modems M1 , M2 et MN.

En outre, dans un second mode de réalisation (non représenté), le système 1 est configuré pour commander l’unité d’aiguillage 1 1 , de façon collaborative ou négociée ou distribuée (par exemple par le biais d’algorithmes distribués de négociation entre modems). En particulier, les antennes et les modems du système 1 sont configurés pour commander, de façon collaborative, l’unité d’aiguillage, c’est-à-dire l’allocation et la transmission des données des différentes antennes aux différents modems. Dans ce second mode de réalisation, on prévoit des algorithmes de gestion de la configuration de l’unité aiguillage 1 1 , qui sont décentralisés et négociés entre différents éléments du système 1 , à savoir les modems et les antennes.

En variante, d’autres méthodes collaboratives ou distribuées peuvent également être envisagées, par exemple par négociation entre les différents modems, par gestion de priorités prédéfinies ou dynamiquement établies, ou via toute autre notion de qualité de service.

Dans le cadre de la présente invention, le mécanisme d’aiguillage des données (mis en oeuvre par l’unité aiguillage) peut être réalisé, soit au niveau analogique ou sur des flux déjà numérisés, soit en bande de base ou en fréquence intermédiaire.

Le système 1 est ainsi en mesure d’adapter, en temps réel, l’allocation et la transmission des données des différentes antennes aux différents modems de sorte que chaque modem puisse continuer à recevoir des données relatives à des signaux émis par un même satellite (ou une même constellation de satellites) avec lequel il est en communication et ceci notamment, lors du changement des positions courantes des antennes (qui peuvent varier lors du déplacement dans l’espace de l’engin volant 3). Cette gestion permet de maintenir la communication vers un service donné de communications par satellites. Comme, de plus, le système 1 comporte une pluralité d’antennes 6A et 6D et une pluralité de modems M1 à MN, il est en mesure de maintenir, le cas échéant, la communication simultanément vers plusieurs services différents, au cours du déplacement de l’engin volant 3, comme précisé ci-dessous en référence aux figures 2 à 4.

Pour pouvoir communiquer avec un satellite, une antenne doit mettre en oeuvre une fonction de modulation et de démodulation appropriée. De façon usuelle, les fonctions de modulation et de démodulation requises pour communiquer avec un satellite peuvent différer d’un satellite à un autre, d’une constellation (de satellites) à une autre, ou d’un opérateur à un autre.

Pour permettre la communication multiple entre l’engin volant 3 équipé du système 1 et différents satellites (ou différentes constellations de satellites), le système 1 doit donc disposer de la fonction de modulation et démodulation requise pour chaque satellite (ou constellation de satellites) avec lequel il souhaite communiquer. Pour la communication avec certains satellites, on doit utiliser une fréquence donnée et une polarisation donnée. On peut également avoir à régler un angle d’inclinaison (« skew angle » en anglais), ainsi qu’un canal (réglage en fréquence) et des valeurs d’amplification.

Aussi, dans un mode de réalisation préféré, le système 1 comporte une pluralité de fonctions de modulation et de démodulation adaptées à chacun des satellites ou des constellations de satellites avec lesquels le système 1 doit pouvoir communiquer. De plus, le système 1 comporte au moins un élément de gestion 19 (d’allocations) configuré pour allouer, à chacune des antennes dudit système 1 , l’une desdites fonctions de modulation et de démodulation afin de permettre à chaque antenne de communiquer avec l’un desdits satellites (ou l’une desdites constellations de satellites) adaptés à la fonction de modulation et démodulation ainsi allouée.

Dans un mode de réalisation préféré, ledit élément de gestion 19 fait partie de l’unité de commande 12 (figure 1 ). Dans une première réalisation, ledit élément de gestion 19 est configuré pour, lors d’un changement d’allocation (de fonction de modulation et de démodulation) à une antenne, reconfigurer directement l’antenne sur une nouvelle fonction de modulation et de démodulation, qui est envisagée. La commande d’antenne, mise en oeuvre par l’élément de gestion 19 et plus généralement par l’unité de commande 12, peut comporter les opérations suivantes : régler la fréquence, contrôler la polarisation, autoriser une émission, pointer l’antenne dans une direction donnée, ...

En outre, dans une seconde réalisation, ledit élément de gestion 19 est configuré pour, lors d’un changement d’allocation (de fonction de modulation et de démodulation) à une antenne, informer de ce changement le modem destiné à recevoir les données de cette antenne, ledit modem étant configuré pour reconfigurer l’antenne sur la nouvelle fonction de modulation et de démodulation, qui est envisagée.

Dans le cadre de la présente invention, le contrôle des antennes pour le pointage, la gestion des fréquences (en bande de base et en fréquence intermédiaire) et la polarisation, peut être géré directement par l’unité de commande 12, ou bien être laissé aux modems et aiguillé par l’unité d’aiguillage 1 1 . De plus, la formation du faisceau pour chaque antenne peut être déterminée dans le modem M1 , M2, MN, dans le module 10A à 10D de gestion d’éléments d’antenne, ou dans l’unité de commande 12.

Le système 1 prévoit donc des communications d’informations, dans les deux sens, des antennes vers les modems (en réception) et des modems vers les antennes (en transmission).

Le mode de réalisation de la figure 1 présente un exemple de commutation numérique pour le système 1 . Le système 1 de la figure 1 montre une réalisation possible utilisant des flux numérisés (échantillons en paquets IQ, « packetized IQ samples » en anglais) qui sont transmis entre les modems et les antennes par l’unité d’aiguillage représentant un commutateur numérique. Un commutateur ethernet à vitesse élevée peut également être utilisé.

Le signal radiofréquence est numérisé par l’unité 9A, 9B, 9C, 9D pour la réception et par le modem M1 , M2, MN pour la transmission. Les modems et les unités 9A, 9B, 9C, 9D échangent des échantillons en paquets IQ via l’unité d’aiguillage 11. L’unité de commande 12 contrôle l’unité d’aiguillage 11 pour transmettre ces paquets entre une antenne et un modem. L’antenne utilisée par un modem peut changer au cours du temps. Il est possible de combiner plusieurs antennes pour un seul modem, par exemple en prévoyant un élément de combinaison qui somme les signaux dans le domaine numérique et qui met en œuvre une synchronisation de phase des signaux.

Dans ce mode de réalisation, l’unité d’aiguillage 11 peut réaliser :

- la commutation des échantillons IQ («IQ samples » en anglais) et des ordres de commande ; ou

- uniquement la commutation des échantillons IQ, un switch ethernet régulier pouvant alors être utilisé pour les ordres commande.

L’architecture montrée à titre d’exemple sur la figure 1 utilise donc un commutateur numérique. En variante, on peut également prévoir, dans le cadre de la présente invention, une architecture similaire mais qui utilise au moins un commutateur ethernet séparé pour les ordres de commande et/ou une matrice analogique pour sélectionner l’antenne qui est connectée à un signal donné. Ce mode de réalisation présente un avantage en ayant une compatibilité avec des modems existant dont les interfaces sont en bande L.

On présente ci-après, en référence aux figures 2 à 4, un exemple de gestion et de transmission de données, mis en œuvre par le système 1.

Dans cet exemple, chacun des modems M1 et M2 considérés gère un service différent. Plus particulièrement, le modem M1 est utilisé pour établir une connexion vers le satellite S2 d’une constellation géostationnaire, et le modem M2 est utilisé pour établir des connexions vers différents stellites S1A, S1 B, S1 C, S1 D et S1 E de la constellation 2 en orbite basse.

Sur les figures 2 à 4, on a représenté une rose des vents R indiquant les points cardinaux : Nord (N), Sud (S), Est (E), et Ouest (W). La position de l’engin volant 3 par rapport à cette rose des vents R permet de mettre en évidence l’attitude de l’engin volant 3, ainsi que la position et l’orientation des éléments d’antennes 7A, 7B et 7C utilisés. Comme l’engin volant 3 est en train de tourner, l’unité d’aiguillage 11 est commandé pour toujours allouer les données relatives aux signaux émis par le satellite S2 au modem M1 et d’utiliser pour communiquer avec le satellite S2 une antenne permettant de maintenir une ligne de visée. Plus particulièrement :

- dans la position P1 (dans l’espace) de l’engin volant 3 de la figure 2, l’antenne 6A présente une ligne de vue directe vers le satellite S2, pour générer une liaison entre le satellite S2 et le modem M1 comme illustré par des flèches F1 et F2 ;

- dans la position P2 ultérieure de l’engin volant 3 de la figure 3, l’antenne 6B présente une ligne de vue directe, vers le satellite S2 pour générer une liaison entre le satellite S2 et le modem M1 comme illustré par des flèches F3 et F4 ; et

- dans la position P3 ultérieure de l’engin volant 3 de la figure 4, l’antenne 6C présente une ligne de vue vers le satellite S2 pour générer une liaison entre le satellite S2 et le modem M1 comme illustré par des flèches F5 et F6.

De plus, pour maintenir la liaison entre le modem M2 et au moins un satellite S1 A, S1 B, S1 C, S1 D et S1 E de la constellation 2 :

- dans la position P1 de l’engin volant 3 de la figure 2, on utilise les antennes 6B et 6C et les satellites S1 C, S1 D et S1 E comme illustré par des flèches G1 , G2, G3, G4 et G5 ;

- dans la position P2 de l’engin volant 3 de la figure 3, on utilise les antennes 6A et 6C et les satellites S1A, S1 B et S1 E comme illustré par des flèches G6, G7, G8, G4 et G5 ; et

- dans la position P3 de l’engin volant 3 de la figure 4, on utilise les antennes 6A et 6B et les satellites S1 A, S1 B, S1 C et S1 D comme illustré par des flèches G6, G7, G8, G1 , G2 et G3.

Au fur et à mesure du vol de l’engin volant 3, les flux des informations (données et commandes) échangés entre les antennes et les modems sont donc adaptés dynamiquement, avec si nécessaire une reconfiguration des antennes, pour que chaque modem ait toujours à sa disposition l’antenne ou les antennes les mieux adaptées au maintien de sa connexion avec le satellite (ou la constellation de satellites) avec lequel il opère.

Dans le cas d’une constellation, l’optimisation peut prendre en compte l’anticipation de la rupture d’un lien avec un satellite par perte de ligne de vue directe au-dessus de l’horizon, et l’acquisition de nouveaux satellites qui viendraient à s’élever au-dessus de l’horizon en raison de la combinaison de leur mouvement propre sur leur orbite et du mouvement de l’engin volant 3.

Bien que décrit dans le cadre d’une application préférée dans le domaine aérien en étant monté sur un engin volant 3, le système 1 peut également être appliqué au domaine terrestre et même au domaine maritime, et notamment à des trains, des voitures, ... , et plus généralement à tout élément mobile communiquant avec des satellites.

En outre, dans le domaine aérien, l’engin volant peut être un drone, un hélicoptère, ... , ou tout autre type d’engin ou véhicule capable de voler.

Dans une application particulière, représentée sur la figure 5, l’engin volant 3 équipé du système 1 est un avion 4 de transport. Dans une telle application, on agence de préférence un nombre suffisant d’antennes 6, notamment des antennes plates à pointage électronique, en différents endroits de la structure de l’avion 4 de transport. De préférence, ces endroits et les orientations des antennes 6 sont choisies de façon à assurer, par combinaison de couverture de chaque antenne 6, une couverture globale (obtenue par l’ensemble des antennes 6 du système 1 ) de 360° en azimut et au moins entre -20° et +90° en élévation (par rapport à un plan horizontal).

L’agencement de multiples antennes 6 en différents endroits de l’avion 4 donne la possibilité physique d’établir simultanément :

- une liaison radio entre l’avion 4 et plusieurs satellites différents, par exemple pour anticiper un passage de relais entre deux satellites sans interruption de service, comme dans l’exemple des figures 2 à 4 ;

- plusieurs liaisons radio entre l’avion 4 et un même satellite, lorsque ce satellite apparaît dans le champ de couverture de plusieurs des antennes, par exemple pour maximiser les débits de la communication que l’on souhaite établir entre l’avion 4 et ce satellite.

Dans un mode de réalisation particulier, représenté sur la figure 5, le système 1 comprend une ou plusieurs antennes 6 qui sont agencées sur l’un ou plusieurs des éléments suivants de l’avion 4 :

- une aile 20A, 20B ; - la dérive 21 ;

- un empennage horizontal 22A, 22B ;

- une ailette d’extrémité 23A, 23B d’une aile 20A, 20B ;

- le fuselage 24, par exemple derrière différents hublots présents à droite et à gauche le long dudit fuselage 24.

Le système 1 , tel que décrit ci-dessus, présente de nombreux avantages. En particulier, l’unité d’aiguillage 1 1 permet de réaliser un aiguillage dynamique des flux de données de plusieurs antennes vers plusieurs modems de façon à maintenir en parallèle plusieurs connexions vers différents services de communication par satellite, via différentes constellations opérant dans les mêmes bandes de fréquences, potentiellement sur différentes orbites, et ceci quel que soit les évolutions de l’engin volant 3 en réallouant dynamiquement les différentes antennes aux différents modems en fonction de leur orientation instantanée.

Le système 1 , tel que décrit ci-dessus, est apte à mettre en oeuvre un procédé PR de réception et de gestion de signaux de satellites.

Ce procédé PR comprend, comme représenté sur la figure 6, un premier ensemble d’étapes E1 , mises en oeuvre par les antennes du système 1 , consistant à recevoir (de façon usuelle) des signaux de satellites.

Ledit procédé PR comporte, de plus :

- une étape de gestion E2, mise en oeuvre par l’unité d’aiguillage 1 1 commandée et le cas échéant par l’unité de commande 12 qui la commande. Cette étape de gestion E2 consistant à gérer, en temps réel, l’allocation et la transmission des données des différentes antennes aux différents modems, les données de l’une quelconque desdites antennes pouvant être allouées et transmises à l’un quelconque desdits modems. L’allocation des données des différentes antennes aux différents modems dépend au moins de positions courantes des antennes et d’informations de positions satellitaires ; et

- un second ensemble d’étapes E3 mises en oeuvre par les modems M1 , M2 et MN du système 1 et consistant à gérer et traiter de façon usuelle les données reçues par ces modems M1 , M2 et MN.

L’étape de gestion E2 consiste à adapter, en temps réel, l’allocation et la transmission des données des différentes antennes aux différents modems M1 , M2 et MN de sorte que, au cours du déplacement de l’engin volant 3, chaque modem reçoit toujours des données relatives à des signaux émis par un même satellite (ou une même constellation de satellites) avec lequel il est en communication.

En outre, l’étape de gestion E2 consiste également à allouer à chacune des antennes une fonction de modulation et de démodulation lui permettant de communiquer avec l’un desdits satellites (ou l’une desdites constellations de satellites) adaptés à la fonction de modulation et démodulation ainsi allouée.

Le procédé PR permet donc d’établir des liens de communication satellitaire simultanément vers différents satellites ou constellations de satellites, et de maintenir ces liens de façon dynamique en réallouant en temps réel les flux de données de différentes antennes vers différents modems de façon à conserver suffisamment de capacité de réception et de transmission vers les différents satellites (ou les différentes constellations) auxquels l’engin volant 3 est connecté, au fur et à mesure du déplacement de ce dernier.