FR2922666A1 - Modular exploiting and managing system controlling method for e.g. drone, involves selecting navigation data to be considered for managing platform according to mission data derived from ground station by automation block - Google Patents
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Abstract
Description
15 20 PROCÉDÉ ET SYSTÈME MODULABLE DE PILOTAGE ET D'EXPLOITATION D'UNE PLATEFORME VOLANTE MINIATURE À INTELLIGENCE EMBARQUÉE L'invention se rapporte à un procédé et un système modulable de pilotage et d'exploitation d'une plateforme volante miniature à intelligence embarquée, comprenant au moins une station-sol et un segment de contrôle et de pilotage embarqué. 10 La présente invention concerne le domaine de l'automatisation de véhicules aériens miniatures, notamment désignés sous l'appellation de drones, dotés de moyens de contrôle et de pilotage à distance. MODULE AND SYSTEM FOR CONTROLLING AND OPERATING A MINIATURE FLYING PLATFORM WITH INTELLIGENCE ON BOARD The invention relates to a method and a modular system for piloting and operating a miniature flying platform with embedded intelligence, comprising: at least one ground station and an on-board control and control segment. The present invention relates to the field of automation of miniature air vehicles, especially referred to as drones, equipped with remote control and control means.
On entend par véhicule aérien miniature, une plateforme volante présentant une envergure et une masse respectivement inférieures à deux mètres et dix kilogrammes. Miniature air vehicle means a flying platform with a wingspan and mass of less than two meters and ten kilograms, respectively.
Il est connu de l'état de la technique différents systèmes de commande d'une plateforme volante miniature à intelligence embarquée. Certaines solutions portent de façon indépendante soit sur l'électronique embarquée soit sur la station-sol. It is known from the state of the art different control systems of a miniature flying platform with embedded intelligence. Some solutions relate independently to the on-board electronics or the ground station.
25 D'autres solutions, moins nombreuses, portent sur l'ensemble du système de commande. Par exemple, la demande de brevet n° GB 1374919 décrit un système de commande pour drones comprenant un programmateur de vol embarqué sur le drone qui communique avec une station-sol par radio-télécommunication. De façon générale, ces solutions 30 sont spécifiquement adaptées aux plateformes volantes auxquelles elles sont associées et plus particulièrement au type de voilure utilisée (fixe, tournantes, convertibles, etc.). Other, less numerous solutions relate to the entire control system. For example, patent application No. GB 1374919 describes a control system for drones comprising a flight programmer embedded on the drone which communicates with a ground station by radio-telecommunication. In general, these solutions are specifically adapted to the flying platforms with which they are associated and more particularly to the type of wing used (fixed, rotating, convertible, etc.).
Or, selon la voilure, les caractéristiques de vol sont différentes et les données nécessaires au pilotage de ces appareils ne sont donc pas les mêmes. Ainsi, une plateforme volante à voilure fixe fonctionne nécessairement par le biais d'une centrale inertielle 4 axes associée à un capteur de pression statique et dynamique. Au contraire, une plateforme volante à voilure tournante utilise une centrale inertielle 6 axes, mais pas de capteur de pression dynamique. De la même façon, à chaque secteur d'application correspond des contraintes d'utilisation particulières io (missions différentes, déploiements spécifiques, normes ISO, etc.), que l'ensemble du système de commande doit intégrer. Par conséquent, chaque système de commande ne répond qu'à un besoin très spécifique, relatif au type de plateforme volante utilisé et éventuellement au secteur d'application pour lequel il a été conçu. Le nombre d'utilisateurs potentiels 15 est donc limité. However, depending on the wing, the flight characteristics are different and the data needed to control these devices are therefore not the same. Thus, a flying platform fixed wing necessarily works through a 4-axis inertial unit associated with a static and dynamic pressure sensor. On the contrary, a flying wing flying platform uses a 6-axis inertial unit, but no dynamic pressure sensor. In the same way, each application sector corresponds to particular usage constraints (different missions, specific deployments, ISO standards, etc.) that the entire control system must integrate. Therefore, each control system responds to a very specific need, relating to the type of flying platform used and possibly to the application sector for which it was designed. The number of potential users is therefore limited.
Dans ces conditions, les solutions apportées par l'état de la technique sont coûteuses et longues à commercialiser. Longues, car il est nécessaire d'effectuer un travail de recherche et développement pour 20 adapter le système aux spécificités du domaine et/ou de l'application. Et coûteuses, car les frais provenant de ce travail de recherche et développement sont difficiles à rentabiliser puisque les solutions apportées sont très spécifiques et ne sont donc pas commercialisables à grande échelle. 25 Un autre problème technique relatif à l'utilisation d'un système modulable, provient des capteurs utilisés dans l'avionique, et notamment dans la centrale inertielle de la plateforme volante. En effet, selon que la plateforme volante possède une voilure fixe ou bien tournante, 30 les besoins de mesures dynamiques diffèrent. Dans le cas d'une voilure fixe les vitesses de déplacements peuvent aller de 4 à 30 m/s en déplacement horizontal et jusqu'à 10 m/s en déplacement vertical. En revanche, les voilures tournantes, ont des besoins de mesures dynamiques sur une plage de mesure moins importante puisque les vitesses de déplacement horizontales et verticales ne dépassent pas 10 m/s et 5 m/s respectivement. Il est donc nécessaire d'utiliser des capteurs dynamiques qui correspondent à ces plages de mesures et qui soient suffisamment légers pour être utilisés dans des plateformes volantes miniatures. Under these conditions, the solutions provided by the state of the art are expensive and time consuming to market. Long because it is necessary to carry out research and development work to adapt the system to the specificities of the domain and / or the application. And expensive, because the costs of this research and development work are difficult to make profitable since the solutions provided are very specific and are therefore not marketable on a large scale. Another technical problem relating to the use of a modular system comes from sensors used in avionics, and in particular in the inertial unit of the flying platform. Indeed, depending on whether the flying platform has a fixed or rotating wing, the needs for dynamic measurements differ. In the case of a fixed wing, the movement speeds can range from 4 to 30 m / s in horizontal displacement and up to 10 m / s in vertical displacement. On the other hand, the rotating wings have dynamic measurement needs over a smaller measurement range since the horizontal and vertical movement speeds do not exceed 10 m / s and 5 m / s respectively. It is therefore necessary to use dynamic sensors that correspond to these measurement ranges and that are light enough to be used in miniature flying platforms.
La présente invention vise à résoudre ces problèmes en proposant un procédé et un système de pilotage d'une plateforme volante miniature à intelligence embarquée qui soit modulable, c'est-à-dire qui soit io utilisable avec tout type de plateforme volante miniature et pour un nombre important d'applications différentes. The present invention aims to solve these problems by proposing a method and a piloting system of a miniature flying platform with embedded intelligence that is flexible, that is to say which can be used with any type of miniature flying platform and for a large number of different applications.
L'invention vise également à proposer un système comportant un bloc micro-avionique léger associé à un système 15 d'exploitation des données et ce, aussi bien pour des plateformes volantes à voilure fixe que des plateformes volantes à voilure tournante. The invention also aims to propose a system comprising a light micro-avionics block associated with a data mining system and this, both for fixed-wing flying platforms and rotary-wing flying platforms.
L'invention propose de surdimensionner la partie du segment embarqué comprenant les capteurs de navigation, le bloc de 20 micro-avionique, en y intégrant à la fois une centrale inertielle 6 axes et un capteur de pression dynamique. De la même manière, l'invention propose de surdimensionner le segment sol comprenant les outils de contrôle à distance en y intégrant un système de traitement et d'exploitation des données. 25 À ce titre, l'invention concerne selon son acceptation la plus générale un procédé de pilotage et d'exploitation d'un système de pilotage d'une plateforme volante miniature à intelligence embarquée comportant un segment embarqué, comprenant notamment un premier module de radio- 30 télécommunication un bloc d'automatisation et un bloc de micro-avionique recueillant des données de navigation, ainsi qu'une station-sol comprenant notamment une entrée permettant d'intégrer des données de mission, un module de commande de la plateforme volante, un module d'exploitation 15 20 des données recueillies par la plateforme volante et un deuxième module de radio-télécommunication communicant avec le premier module de radio-télécommunication. Le bloc d'automatisation sélectionne les données de navigation à prendre en compte pour le pilotage de la plateforme volante en fonction des données de mission provenant de la station-sol. The invention proposes to oversize the portion of the onboard segment comprising the navigation sensors, the micro-avionics block, by integrating both a 6-axis inertial unit and a dynamic pressure sensor. In the same way, the invention proposes to oversize the ground segment comprising the remote control tools by integrating a data processing and exploitation system. As such, the invention relates, according to its most general acceptance, to a method of piloting and operating a piloting system of a miniature embedded intelligence flying platform comprising an embedded segment, notably comprising a first radio module Telecommunication an automation block and a micro-avionics block collecting navigational data, as well as a ground station notably comprising an input for integrating mission data, a control module for the flying platform, an operating module 15 20 data collected by the flying platform and a second radio-telecommunication module communicating with the first radio-telecommunication module. The automation block selects the navigation data to be taken into account for steering the flying platform based on mission data from the ground station.
Avantageusement, le bloc d'automatisation sélectionne les données de navigation à prendre en compte pour le pilotage de la plateforme volante en fonction du type de voilure de la plateforme volante utilisée. Advantageously, the automation block selects the navigation data to be taken into account for controlling the flying platform according to the type of wing of the flying platform used.
De préférence, le module de commande met à jour les données de mission en fonction des résultats d'exploitation provenant du module d'exploitation des données de la station-sol. Preferably, the control module updates the mission data based on the operating results from the data station module of the ground station.
Avantageusement, le bloc d'automatisation contrôle l'acquisition des données d'observation en fonction des données de mission provenant de la station-sol. Advantageously, the automation block controls the acquisition of the observation data according to the mission data coming from the ground station.
De préférence, la charge utile comporte une caméra et un mécanisme d'orientation de la caméra, le bloc d'automatisation contrôlant le mécanisme d'orientation de cette caméra. Preferably, the payload comprises a camera and a camera orientation mechanism, the automation block controlling the orientation mechanism of this camera.
Avantageusement, le module d'exploitation des données de 25 la station-sol alimente un système d'information géographique. Advantageously, the data module of the ground station feeds a geographic information system.
De préférence, le module d'exploitation des données de la station-sol comprend une fonction de traitement d'images. Preferably, the data module of the ground station includes an image processing function.
30 L'invention concerne également un système modulable de pilotage et d'exploitation d'une plateforme volante miniature à intelligence embarquée permettant la mise en oeuvre de l'un des procédés définis ci-dessus, le système modulable comportant un segment embarqué 20 comprenant notamment un premier module de radio-télécommunication et un bloc d'automatisation, ainsi qu'une station-sol comprenant notamment une entrée permettant d'intégrer des données de mission, un module de commande de la plateforme volante, un module d'exploitation des données recueillies par la plateforme volante et un deuxième module de radio- télécommunication communicant avec le premier module de radio-télécommunication. Le segment embarqué comporte en outre un bloc micro-avionique regroupant au moins une centrale inertielle 6 axes et un capteur de pression dynamique. i0 Avantageusement, la centrale inertielle 6 axes comporte des capteurs sous forme de microsystèmes d'éléments électromécaniques (MEMS). The invention also relates to a modular system for piloting and operating a miniature flying platform with embedded intelligence that makes it possible to implement one of the methods defined above, the modular system comprising an embedded segment comprising in particular a first radio-telecommunication module and an automation block, as well as a ground station comprising in particular an input for integrating mission data, a control module of the flying platform, a data exploitation module; collected by the flying platform and a second radio-telecommunication module communicating with the first radio-telecommunication module. The onboard segment further comprises a micro-avionics block including at least one 6-axis inertial unit and a dynamic pressure sensor. Advantageously, the 6-axis inertial unit comprises sensors in the form of microsystems of electromechanical elements (MEMS).
15 De préférence, le bloc micro-avionique comporte une unité de géolocalisation. Preferably, the micro-avionics block comprises a geolocation unit.
Avantageusement, le segment embarqué comporte en outre une charge utile permettant de recueillir des données d'observation. De préférence, la charge utile comporte une caméra. Advantageously, the embedded segment further includes a payload for collecting observation data. Preferably, the payload comprises a camera.
Avantageusement, la station-sol comporte une seconde unité de géolocalisation. 25 Le fait de coupler un capteur dynamique avec une centrale inertielle 6 axes sur une plateforme volante miniature est inhabituel. En effet, le capteur dynamique est généralement intégré sur des plateformes volantes à voilure fixe, tandis que la centrale inertielle est adaptée aux 30 plateformes volantes à voilure tournante. Combiner ces deux capteurs sur un même dispositif permet d'acquérir des données de navigation portant à la fois sur le pilotage d'une plateforme volante à voilure fixe et d'une plateforme à voilure tournante. 20 25 30 Le bloc d'automatisation, en sélectionnant les données de navigation selon les données de mission et plus particulièrement selon le type de voilure utilisée par la plateforme volante, permet au système de pilotage de s'adapter à tous les types de plateformes volantes miniatures. Ainsi, seules les données de navigation utiles pour le pilotage du drone miniature dans le cadre de la mission sont utilisées par le système. Advantageously, the ground station comprises a second geolocation unit. Coupling a dynamic sensor with a 6-axis inertial unit on a miniature flying platform is unusual. Indeed, the dynamic sensor is generally integrated on flying platforms with fixed wing, while the inertial unit is adapted to 30 flying platforms with rotary wing. Combining these two sensors on the same device makes it possible to acquire navigation data relating to both the piloting of a fixed-wing flying platform and a rotary-wing platform. The automation block, by selecting the navigation data according to the mission data and more particularly according to the type of wing used by the flying platform, allows the control system to adapt to all types of flying platforms. thumbnails. Thus, only navigation data useful for piloting the miniature UAV as part of the mission are used by the system.
L'avantage des microsystèmes d'éléments io électromécaniques, utilisés dans la centrale inertielle, réside dans leur faible masse et leur plage de mesure élevée. The advantage of microsystems of electromechanical elements used in the inertial unit lies in their low mass and high measurement range.
Les données d'observation sont de natures différentes selon le domaine d'application du système de pilotage et d'exploitation. 15 Permettre au bloc d'automatisation de contrôler l'acquisition des données d'observation selon les données de mission provenant de la station-sol augmente le champ d'application du système de commande, sans avoir besoin de modifier le segment embarqué. The observation data are of different natures according to the field of application of the control and exploitation system. Enabling the automation block to control the acquisition of observational data according to mission data from the ground station increases the scope of the control system without the need to modify the onboard segment.
Le système d'orientation de la caméra permet, dans le cadre de la mission, d'orienter l'objectif de la caméra dans une direction spécifique ou bien de suivre le mouvement d'un objet par rapport à la plateforme volante. The camera's orientation system allows, as part of the mission, to direct the lens of the camera in a specific direction or to follow the movement of an object with respect to the flying platform.
Enfin, la seconde unité de géolocalisation située sur la station-sol permet de positionner en temps réel la plateforme volante par rapport à la station-sol, tout en offrant la possibilité d'avoir une station-sol mobile. Finally, the second geolocation unit located on the ground station makes it possible to position the flying platform in real time relative to the ground station, while offering the possibility of having a mobile ground station.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture qui suit d'exemples de réalisation détaillés, en référence aux figures qui représentent respectivement : - la figure 1, une vue schématique d'un exemple de réalisation d'un système modulable de pilotage et d'exploitation de plateforme volante miniature selon l'invention ; et -la figure 2, un organigramme détaillé du segment embarqué et de la station-sol intégrés au système modulable de pilotage et d'exploitation de la plateforme volante miniature de la figure 1. Other characteristics and advantages of the invention will emerge on reading the following detailed examples of embodiment, with reference to the figures which respectively represent: FIG. 1, a schematic view of an exemplary embodiment of a modular system piloting and operating miniature flying platform according to the invention; and FIG. 2, a detailed flowchart of the on-board segment and the ground station integrated in the modular system for piloting and operating the miniature flying platform of FIG. 1.
La figure 1 représente une vue schématique d'un exemple de réalisation d'un système modulable de pilotage et d'exploitation d'une io plateforme volante miniature 10 selon l'invention. Le système modulable de pilotage et d'exploitation est composé d'un segment embarqué 100 positionné sur la plateforme volante 10 miniature et d'une station-sol 200. FIG. 1 represents a schematic view of an exemplary embodiment of a modular system for piloting and operating a miniature flying platform 10 according to the invention. The modular control and operating system is composed of an embedded segment 100 positioned on the miniature flying platform 10 and a ground station 200.
Dans cet exemple de réalisation, la plateforme volante 10 15 miniature est un aéromodèle à voilure fixe, optimisé pour des vols à basses vitesses et capable de décoller sur une zone restreinte. Cette plateforme volante est équipée d'actionneurs pour se diriger, d'un moteur électrique et d'une batterie lui assurant une autonomie supérieure à 30 minutes de vol. In this exemplary embodiment, the miniature flying platform is a fixed wing model aircraft, optimized for flying at low speeds and capable of taking off over a restricted area. This flying platform is equipped with actuators for direction, an electric motor and a battery giving it a range greater than 30 minutes of flight.
20 Le segment embarqué 100 est positionné sur la plateforme volante 10. Ce segment embarqué 100 communique avec la station sol 200 par le biais d'un premier module de radio-télécommunication 102. The on-board segment 100 is positioned on the flying platform 10. This on-board segment 100 communicates with the ground station 200 via a first radio-telecommunication module 102.
La station-sol 200 est un élément mobile transportable et 25 manipulable par un opérateur. La station-sol a notamment pour but de transmettre des informations relatives au scénario d'une mission vers le segment embarqué 100. Ces informations sont transmises par le biais de données dites données de mission 202. The ground station 200 is a mobile element that can be transported and manipulated by an operator. The ground station is intended in particular to transmit information relating to the scenario of a mission to the embedded segment 100. This information is transmitted through data called mission data 202.
30 La station-sol 200 comprend une unité de contrôle 210 reliée à un écran de visualisation 212. L'unité de contrôle 210 et l'écran de visualisation 212 sont agencés dans un ordinateur portable 214 ou bien, selon une variante, dans une tablette tactile. 30 La figure 2 présente un organigramme détaillé du segment embarqué 100 appartenant au système modulable de pilotage et d'exploitation de plateforme volante 10 miniature de la figure 1. The ground station 200 comprises a control unit 210 connected to a display screen 212. The control unit 210 and the display screen 212 are arranged in a portable computer 214 or, alternatively, in a tablet touch. FIG. 2 shows a detailed flowchart of the onboard segment 100 belonging to the miniature flying platform piloting and operating system 10 of FIG.
Le segment embarqué 100 comprend un bloc de micro-avionique 104 présentant plusieurs capteurs de navigation, une charge utile 106 permettant d'acquérir des informations d'observation spécifiques à un scénario de mission et un bloc d'automatisation 108 gérant les flux d'information au sein du segment embarqué et permettant notamment d'actionner les équipements de pilotage de la plateforme volante 10. Embedded segment 100 includes a micro-avionics block 104 having a plurality of navigation sensors, a payload 106 for acquiring observation information specific to a mission scenario and an automation block 108 that manages information flows. within the embedded segment and in particular to operate the flying platform piloting equipment 10.
Le bloc micro-avionique 104 comprend plusieurs capteurs qui recueillent des informations de navigation sous la forme de données dites données de navigation 112. Dans l'exemple de réalisation présenté sur les figures 1 et 2, le bloc micro-avionique 104 comprend : The micro-avionics block 104 comprises several sensors that collect navigation information in the form of data called navigation data 112. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the micro-avionics block 104 comprises:
- une centrale inertielle six axes, 20 un capteur de pression statique, -un capteur de pression dynamique, un module de géolocalisation fonctionnant par exemple avec le système EGNOS, un système de contrôle de l'état des batteries, et 25 un système d'alimentation des périphériques à basse consommation. a six-axis inertial unit, a static pressure sensor, a dynamic pressure sensor, a geolocation module operating for example with the EGNOS system, a system for monitoring the state of the batteries, and a system for monitoring power supply of low power devices.
La centrale inertielle 6 axes regroupe un accéléromètre 3 axes, un gyroscope 3 axes et un magnétomètre 3 axes. Ces capteurs sont avantageusement composés de microsystèmes d'éléments électromécaniques. Selon un exemple de réalisation, le gyroscope 3 axes et l'accéléromètre 3 axes correspondent au modèle ADIS 16350 de la société ANALOG DEVICE. 30 Dans l'exemple de réalisation présenté sur les figures 1 et 2, le bloc micro-avionique 104 comprend : The 6-axis inertial unit includes a 3-axis accelerometer, a 3-axis gyroscope and a 3-axis magnetometer. These sensors are advantageously composed of microsystems of electromechanical elements. According to an exemplary embodiment, the 3-axis gyroscope and the 3-axis accelerometer correspond to the model ADIS 16350 of the company ANALOG DEVICE. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the micro-avionics block 104 comprises:
- une centrale inertielle six axes, - un capteur de pression statique, -un capteur de pression dynamique, - un module de géolocalisation 114 fonctionnant par exemple avec le système EGNOS, - un système de contrôle de l'état des batteries, et io - un système d'alimentation des périphériques à basse consommation. a six-axis inertial unit, a static pressure sensor, a dynamic pressure sensor, a geolocation module 114 operating for example with the EGNOS system, a system for monitoring the state of the batteries, and a power supply system for low power devices.
La centrale inertielle 6 axes regroupe un accéléromètre 3 axes, un gyroscope 3 axes et un magnétomètre 3 axes. Ces capteurs sont avantageusement composés de microsystèmes d'éléments 15 électromécaniques. The 6-axis inertial unit includes a 3-axis accelerometer, a 3-axis gyroscope and a 3-axis magnetometer. These sensors are advantageously composed of microsystems of electromechanical elements.
Selon un exemple de réalisation, le gyroscope 3 axes et l'accéléromètre 3 axes correspondent au modèle ADIS 16350 de la société ANALOG DEVICE. 20 Le magnétomètre est composé de capteurs magnétiques permettant de définir l'orientation de la plateforme volante 10 miniature selon les trois axes de l'espace. À titre indicatif, le magnétomètre utilisé peut associer un modèle HMC 1052 et un modèle HMC 1051 de la société 25 HONEYWELL. According to an exemplary embodiment, the 3-axis gyroscope and the 3-axis accelerometer correspond to the model ADIS 16350 of the company ANALOG DEVICE. The magnetometer is composed of magnetic sensors for defining the orientation of the miniature flying platform 10 along the three axes of the space. As an indication, the magnetometer used can associate a model HMC 1052 and a model HMC 1051 of the company 25 HONEYWELL.
Enfin, les capteurs de pression statique et dynamique utilisés dans la centrale inertielle sont respectivement des modèles MPX 5100 AP et MPX 5100 DP de la société MOTOROLA. Le bloc de micro-avionique est également composé d'une charge utile 106 formée de plusieurs capteurs qui fournissent, en temps réel, des informations relatives aux observations faites par le drone dans le cadre de la mission. Ces informations ont vocation à être transmises à la station-sol 200 sous la forme de données d'observation 126. Finally, the static and dynamic pressure sensors used in the inertial unit are, respectively, MPX 5100 AP and MPX 5100 DP models from MOTOROLA. The micro-avionics block is also composed of a payload 106 formed of several sensors that provide, in real time, information relating to the observations made by the drone as part of the mission. This information is intended to be transmitted to the ground station 200 in the form of observation data 126.
La charge utile 106 comprend une caméra positionnée sur une tourelle motorisée (non représentée). La tourelle motorisée permet de régler l'orientation de l'objectif de la caméra selon deux axes et donc de déterminer la direction d'observation de la charge utile 106. The payload 106 includes a camera positioned on a motorized turret (not shown). The motorized turret makes it possible to adjust the orientation of the camera lens along two axes and thus to determine the direction of observation of the payload 106.
La charge utile est également équipée d'un émetteur haut débit fonctionnant dans la bande des 2,4 Ghz et permettant de transmettre les données d'observations 126 recueillies lors de la mission. Cet émetteur haut débit, permet d'obtenir un flux de données plus important que celui procuré par les modules de radio-télécommunication 102,218. The payload is also equipped with a broadband transmitter operating in the 2.4 Ghz band and transmitting observations data 126 collected during the mission. This broadband transmitter, allows to obtain a larger data flow than that provided by the radio-telecommunication modules 102,218.
Avantageusement, la charge utile 106 comprend également d'autres éléments tels qu'un capteur chimique, un capteur thermique ou bien un radar. Advantageously, the payload 106 also comprises other elements such as a chemical sensor, a thermal sensor or a radar.
Les données d'observation 126 provenant de la charge utile contiennent, en sus des valeurs de mesure et du flux vidéo, des données temporelles et spatiales permettant à la station-sol d'exploiter ces données d'observation 126. The observation data 126 from the payload contains, in addition to measurement values and the video stream, temporal and spatial data enabling the ground station to exploit these observation data 126.
Enfin, le bloc d'automatisation 108 comprend un contrôleur permettant la gestion de l'ensemble des périphériques appartenant au segment embarqué 100 en fonction des données provenant de la station-sol 200 et des données de navigation 112 provenant du bloc de micro-avionique 104. Finally, the automation block 108 comprises a controller allowing the management of all the devices belonging to the on-board segment 100 as a function of the data coming from the ground station 200 and the navigation data 112 coming from the micro-avionics block 104 .
Notamment, le bloc d'automatisation 108 permet de gérer le pilotage du drone en activant les actionneurs, le moteur électrique et les batteries de la plateforme volante. 5 2922666 Il Le bloc d'automatisation 108 comprend en outre des correcteurs, par exemple des correcteurs à actions proportionnelles, intégrale et dérivée qui ont pour but de stabiliser et de réguler de façon automatique la plateforme volante 10 miniature. Ce type de correcteur comporte trois types de corrections pouvant être combinés : In particular, the automation block 108 makes it possible to manage the piloting of the drone by activating the actuators, the electric motor and the batteries of the flying platform. The automation block 108 further includes correctors, for example proportional, integral and derivative action correctors which are intended to automatically stabilize and regulate the miniature flying platform. This type of corrector has three types of corrections that can be combined:
- une correction proportionnelle, l'erreur est alors multipliée par un gain ; io - une correction intégrale, l'erreur est intégrée sur un intervalle de temps ; - une correction dérivée, l'erreur est dérivée sur un intervalle de temps. - a proportional correction, the error is then multiplied by a gain; io - an integral correction, the error is integrated over a time interval; - a derivative correction, the error is derived over a time interval.
La figure 2 présente un organigramme détaillé de la station-sol 200 appartenant au système modulable de pilotage et d'exploitation de 15 plateforme volante 10 miniature de la figure 1. FIG. 2 shows a detailed flowchart of the ground station 200 belonging to the modular miniature flying platform operating and operating system of FIG.
L'unité de contrôle 210 comprend un module de commande 230 contenant des informations relatives aux scénarios de missions ainsi qu'un module d'exploitation 232 des données recueillies par le segment 20 embarqué 100. The control unit 210 comprises a control module 230 containing information relating to the mission scenarios as well as an operating module 232 of the data collected by the onboard segment 100.
Le module de commande 230 transmet des données dites données de mission 234 au segment embarqué 100. Les données de mission sont de trois catégories différentes. 25 Tout d'abord, les données de mission 234 comprennent des informations relatives au type de plateforme volante utilisée. Lors du paramétrage de la station-sol 200, l'utilisateur entre les caractéristiques techniques de la plateforme volante 10. Ces caractéristiques portent sur le 30 type de voilure et sur les informations intrinsèques de l'engin volant (masse, matrice d'inertie, etc.). 20 25 30 Les données de mission 234 comprennent également des paramètres de vol, qui correspondent à des informations spatiales telles que des points de passage définissant l'attitude et la trajectoire du drone pendant la mission (par exemple, altitude, latitude et longitude) et des informations temporelles. The control module 230 transmits data called mission data 234 to the on-board segment 100. The mission data is of three different categories. First, the mission data 234 includes information relating to the type of flying platform used. During the setting up of the ground station 200, the user enters the technical characteristics of the flying platform 10. These characteristics relate to the type of wing and the intrinsic information of the flying machine (mass, inertia matrix, etc.). The mission data 234 also includes flight parameters, which correspond to spatial information such as waypoints defining the attitude and trajectory of the drone during the mission (for example, altitude, latitude and longitude) and temporal information.
En pilotage automatique, l'utilisateur entre les points de passage dans l'unité de contrôle 210 par l'intermédiaire d'un dispositif de pointage ou d'un clavier. Il peut avantageusement visualiser ces points de passage sur une carte affichée sur l'écran de visualisation 212. In autopilot, the user enters the waypoints in the control unit 210 via a pointing device or a keyboard. It can advantageously display these points of passage on a map displayed on the display screen 212.
Lors de la mission, il peut arriver que le drone soit soumis à des évènements imprévus qui ne sont pas compris dans le scénario programmé pour la mission. L'utilisateur peut donc à tout moment reprendre le contrôle du drone en revenant à un pilotage manuel assisté. Dans ce mode, l'utilisateur contrôle le pilotage du drone par l'intermédiaire de la manette de commande 220. During the mission, it may happen that the drone is subject to unforeseen events that are not included in the scenario programmed for the mission. The user can therefore at any time regain control of the drone by returning to an assisted manual steering. In this mode, the user controls the piloting of the drone via the joystick 220.
En pilotage manuel assisté, les données de mission 234 correspondent à des ordres de haut niveau, de type déplacement à droite, à gauche, en montée ou en descente. Ces données de mission 234 sont alors directement transmises au bloc d'automatisation 108 qui les traduit en commande système sur les actionneurs. In assisted manual driving, the mission data 234 corresponds to high-level orders, of the right-hand, left-hand, uphill or descent type. These mission data 234 are then directly transmitted to the automation block 108 which translates them into system control on the actuators.
Enfin, les données de mission 234 comprennent des données relatives à l'utilisation de la charge utile 106 intégrée au segment embarqué 100. Finally, the mission data 234 includes data relating to the use of the payload 106 integrated in the on-board segment 100.
La station-sol 200 comporte également un module d'exploitation 232 qui reçoit des données de mission 234 provenant du module de commande 230 et des données d'observations 126 et de navigation 112 provenant du segment embarqué 100. À partir de ces données, le module d'exploitation 232 met en oeuvre plusieurs programmes permettant d'analyser ces données 234, 126, 110 pour extrapoler des informations ou bien pour intégrer ces données 234, 126, 110 dans des bases de données externes. The ground station 200 also includes an operating module 232 which receives mission data 234 from the control module 230 and observation data 126 and navigation data 112 from the on-board segment 100. From these data, the operating module 232 implements several programs making it possible to analyze these data 234, 126, 110 to extrapolate information or to integrate these data 234, 126, 110 in external databases.
Le module d'exploitation 232 permet de mettre en oeuvre un programme de modélisation 3D de l'environnement survolé par le drone. Le programme de modélisation 3D utilise notamment la réalité virtuelle à partir de données statiques, telles que des systèmes cartographiques et/ou des systèmes d'information géographique à deux ou trois dimensions. De préférence, ces données statiques sont mises à jour régulièrement pas l'utilisateur. The operating module 232 makes it possible to implement a 3D modeling program of the environment overflown by the drone. The 3D modeling program uses virtual reality from static data, such as cartographic systems and / or two- or three-dimensional geographic information systems. Preferably, this static data is updated regularly by the user.
Les données de mission 234 ainsi que les données d'observation 104 et éventuellement de navigation 112 sont intégrées dans ce programme de modélisation 3D. Ainsi, le programme de modélisation 3D peut enrichir les systèmes cartographiques et les systèmes d'information géographique avec les données recueillies lors de la mission. The mission data 234 as well as the observation data 104 and possibly the navigation data 112 are integrated in this 3D modeling program. Thus, the 3D modeling program can enrich cartographic systems and geographic information systems with the data collected during the mission.
Selon un autre aspect, le module d'exploitation 232, permet de préparer, suivre, simuler et revisionner la mission effectuée par le drone. In another aspect, the operating module 232, allows to prepare, monitor, simulate and review the mission performed by the drone.
Enfin, le module d'exploitation 232 met en oeuvre un programme de fouille de données à partir du traitement des images recueillies lors de la mission afin d'apporter des outils d'aide à la perception de l'environnement. Finally, the operating module 232 implements a data mining program based on the processing of the images collected during the mission in order to provide tools to help the perception of the environment.
Les résultats de ces programmes d'exploitation sont avantageusement communiqués au module de commande 230 qui peut les intègrer pour actualiser les données de mission 234, et notamment pour manoeuvrer la plateforme volante 10 et la charge utile 106. The results of these operating programs are advantageously communicated to the control module 230 which can integrate them to update the mission data 234, and in particular to maneuver the flying platform 10 and the payload 106.
Selon un exemple d'utilisation du module d'exploitation 232, celui-ci combine les images recueillies par la charge utile 106 et les données statiques, pour en extraire des informations permettant, par exemple, de détecter, reconnaître, identifier une cible, la positionner dans son environnement. Selon le type de mission réalisée, la cible peut, par exemple, être un humain, un animal, une fissure sur un ouvrage d'art, un nuage de pollution, etc. According to an example of use of the operating module 232, the latter combines the images collected by the payload 106 and the static data, to extract information making it possible, for example, to detect, recognize, identify a target, the position in his environment. Depending on the type of mission performed, the target may, for example, be a human, an animal, a crack on a work of art, a cloud of pollution, etc.
Avantageusement, la charge utile 106, et notamment la caméra, sont asservies pour suivre la cible. Advantageously, the payload 106, and in particular the camera, are slaved to follow the target.
Une méthode de fonctionnement du système modulable de pilotage et d'exploitation de plateforme volante miniature de la figure 1 va maintenant être décrit. A method of operation of the miniature flying platform piloting and operating system of Figure 1 will now be described.
Tout d'abord, l'utilisateur entre, dans le module de commande 230, des informations relatives au scénario de la mission telles que la nature de la plateforme volante 10 utilisée, les points de passage du drone, la nature et le fonctionnement de la charge utile 106. First, the user enters, in the control module 230, information relating to the scenario of the mission such as the nature of the flying platform 10 used, the passage points of the drone, the nature and operation of the payload 106.
Avantageusement, l'unité de contrôle 210 contient plusieurs scénarios préenregistrés parmi lesquels l'utilisateur peut choisir. Advantageously, the control unit 210 contains several pre-recorded scenarios from which the user can choose.
Ces informations sont traduites en données de mission 234 puis transférées de la station-sol 200 au segment embarqué 100 par le biais des premier et deuxième modules de radio-télécommunication 102,218. Le bloc d'automatisation 108 du segment embarqué 100 récupère les informations relatives au scénario de la mission et définit les asservissements permettant l'exécution automatique de la mission. This information is translated into mission data 234 and then transferred from the ground station 200 to the on-board segment 100 via the first and second radio telecommunication modules 102,218. The automation block 108 of the on-board segment 100 retrieves the information relating to the scenario of the mission and defines the servocontrols allowing the automatic execution of the mission.
Selon le type de plateforme volante 10 utilisée lors de la mission, le bloc d'automatisation 108, par le biais du calculateur et d'un programme de pilotage automatique, récupère certaines données de navigation 112. Ces données de navigation 112 correspondent aux données nécessaires au pilotage de la plateforme volante 10 utilisée pour la mission. Depending on the type of flying platform 10 used during the mission, the automation block 108, via the computer and an autopilot program, retrieves certain navigation data 112. This navigation data 112 corresponds to the necessary data. piloting the flying platform 10 used for the mission.
Grâce à ces données de navigation 112 (géolocalisation, vitesse, position, roulis, tangage, cap, données environnementales) et aux données de mission 234 définissant les points de passage et la trajectoire du drone au cours de la mission, le bloc d'automatisation 108 manoeuvre les actionneurs et le moteur électrique permettant de piloter la plateforme volante 10. With this navigation data 112 (geolocation, speed, position, roll, pitch, heading, environmental data) and mission data 234 defining the points of passage and the trajectory of the drone during the mission, the automation block Maneuvering the actuators and the electric motor for controlling the flying platform 10.
Par ailleurs, le bloc d'automatisation 108 contrôle également le fonctionnement de la charge utile 106. Il choisit ainsi, selon les données de mission 234, les données d'observations 126 à transmettre à la station-sol 200 et détermine la période d'acquisition et de transfert de ces données d'observation 126. Furthermore, the automation block 108 also controls the operation of the payload 106. It thus chooses, according to the mission data 234, the observation data 126 to be transmitted to the ground station 200 and determines the period of time. acquisition and transfer of these observational data 126.
Avantageusement, le bloc d'automatisation 108 contrôle 20 également le mécanisme d'orientation de la caméra contenue dans la charge utile 106. Advantageously, the automation block 108 also controls the camera orientation mechanism contained in the payload 106.
Ces données d'observations 126 sont régulièrement transmises à la station sol 200 par le biais de l'émetteur haut débit. 25 Enfin, le bloc d'automatisation 108 dialogue également avec la station-sol 200 par le biais des premier et second modules de radio-télécommunication 102,218. Les données transmises par le bloc d'automatisation 108 à la station-sol 200 correspondent principalement aux 30 données de navigation 112 provenant du bloc de micro-avionique 106. Ces données renseignent, par exemple, la station-sol 200 sur l'attitude et l'ordonnancement de la plateforme volante 10 au cours de la mission. 5 Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes du dispositif susmentionné sans sortir du cadre de l'invention. Il est possible de réaliser une distribution des blocs et modules différentes, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. These observation data 126 are regularly transmitted to the ground station 200 via the broadband transmitter. Finally, the automation block 108 also communicates with the ground station 200 via the first and second radio telecommunication modules 102, 218. The data transmitted by the automation block 108 to the ground station 200 corresponds mainly to the navigation data 112 from the micro-avionics block 106. These data indicate, for example, the ground station 200 on the attitude and the scheduling of the flying platform 10 during the mission. It is understood that one skilled in the art is able to realize different variants of the aforementioned device without departing from the scope of the invention. It is possible to make a distribution of different blocks and modules, without departing from the scope of the invention.
Par ailleurs, le bloc d'exploitation des données 232 pourrait 10 en partie être intégré sur le segment embarqué pour communiquer plus rapidement avec le bloc d'automatisation (108). On the other hand, the data exploitation block 232 could in part be integrated on the embedded segment to communicate more quickly with the automation block (108).
Il est également possible d'intégrer le segment embarqué 100 du système de pilotage et d'exploitation de plateforme volante selon 15 l'invention sur plusieurs plateformes volantes 10. Ainsi, toutes les plateformes volantes 10 sont commandées par une unique station-sol 200 qui peut organiser les missions de façon complémentaires. It is also possible to integrate the onboard segment 100 of the flying platform operating and operating system according to the invention on several flying platforms 10. Thus, all the flying platforms 10 are controlled by a single ground station 200 which can organize the missions in a complementary way.
La communication entre la station-sol 200 et le segment 20 embarqué 100 peut se faire par tout autre moyen que la radio-télécommunication, notamment par communication satellite. 10 15 20 The communication between the ground station 200 and the embedded segment 100 can be done by any means other than radio-telecommunications, in particular by satellite communication. 10 15 20
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