CA3048013A1 - Process and drone equipped with a landing/take off assistance system - Google Patents
Process and drone equipped with a landing/take off assistance system Download PDFInfo
- Publication number
- CA3048013A1 CA3048013A1 CA3048013A CA3048013A CA3048013A1 CA 3048013 A1 CA3048013 A1 CA 3048013A1 CA 3048013 A CA3048013 A CA 3048013A CA 3048013 A CA3048013 A CA 3048013A CA 3048013 A1 CA3048013 A1 CA 3048013A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- sensors
- drone
- measurements
- complementary
- game
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 57
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 54
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 18
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims description 3
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims description 2
- 230000004807 localization Effects 0.000 claims description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 6
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 2
- 230000001594 aberrant effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/04—Control of altitude or depth
- G05D1/06—Rate of change of altitude or depth
- G05D1/0607—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft
- G05D1/0653—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft during a phase of take-off or landing
- G05D1/0676—Rate of change of altitude or depth specially adapted for aircraft during a phase of take-off or landing specially adapted for landing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U70/00—Launching, take-off or landing arrangements
- B64U70/90—Launching from or landing on platforms
- B64U70/97—Means for guiding the UAV to a specific location on the platform, e.g. platform structures preventing landing off-centre
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
- B64U2201/10—UAVs characterised by their flight controls autonomous, i.e. by navigating independently from ground or air stations, e.g. by using inertial navigation systems [INS]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U40/00—On-board mechanical arrangements for adjusting control surfaces or rotors; On-board mechanical arrangements for in-flight adjustment of the base configuration
- B64U40/10—On-board mechanical arrangements for adjusting control surfaces or rotors; On-board mechanical arrangements for in-flight adjustment of the base configuration for adjusting control surfaces or rotors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
- B64U50/00—Propulsion; Power supply
- B64U50/10—Propulsion
- B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Toys (AREA)
Abstract
Description
PROCEDE ET DRONE MUNI D'UN SYSTEME D'AIDE A
L'ATTERRISSAGE/DECOLLAGE
La présente invention concerne un procédé et un drone muni d'un système d'aide à l'atterrissage/décollage.
Un drone peut posséder un système de navigation autonome qui contrôle des actionneurs afin de piloter la trajectoire suivie par ce drone. Le terme actionneur est à interpréter au sens large, ce terme pouvant notamment désigner tout organe apte à engendrer le déplacement ou la déformation d'un autre organe et pouvant par exemple comprendre des vérins, des servocommandes, des moteurs...
Ce système de navigation peut être à cet effet relié à un jeu de capteurs. Un tel jeu de capteurs peut comprendre un système de positionnement par satellites fournissant les coordonnées du drone et une centrale inertielle fournissant notamment les angles de tangage, de roulis et de lacet de l'aéronef.
Par sécurité, le jeu de capteurs peut être redondé. Néanmoins, si par exemple des conditions météorologiques perturbent un système de positionnement par satellites, tous les systèmes de positionnement par satellites seront perturbés.
Par ailleurs, les document US2016/335901, W02017/165854, CA2996709 et US2014/032034 sont aussi connus.
La présente invention a alors pour objet de proposer un drone innovant visant à être robuste d'un point de vue sécurité et fiabilité. METHOD AND DRONE PROVIDED WITH AN AID SYSTEM
LANDING / TAKE-OFF
The present invention relates to a method and a drone provided a landing / take-off assistance system.
A drone can have an autonomous navigation system which control of the actuators in order to control the trajectory followed by this drone. The term actuator is to be interpreted broadly, this term which can in particular designate any organ capable of generating the displacement or deformation of another organ and which can example include cylinders, servos, engines ...
This navigation system can be linked for this purpose to a set of sensors. Such a set of sensors may include a system of positioning by satellites providing the coordinates of the drone and an inertial unit providing in particular the pitch angles, roll and yaw of the aircraft.
For safety, the sensor set can be redundant. However, if for example weather conditions disrupt a system positioning systems, all positioning systems by satellites will be disturbed.
In addition, documents US2016 / 335901, W02017 / 165854, CA2996709 and US2014 / 032034 are also known.
The object of the present invention is therefore to propose a drone innovative aiming to be robust from a safety and reliability point of view.
2 Un drone selon l'invention peut être muni d'un système de pilotage automatique comprenant au moins un actionneur de pilotage, le système de pilotage automatique comprenant au moins un calculateur embarqué configuré pour générer un ordre de commande afin de commander ledit au moins un actionneur de pilotage, le système de pilotage automatique comprenant un jeu principal de senseurs embarqués mesurant au moins une valeur d'une donnée relative à la position du drone, éventuellement par rapport à une aire d'atterrissage voire en communication avec ledit au moins un calculateur embarqué, le jeu principal de senseurs comprenant deux senseurs qui incluent respectivement un organe embarqué d'un système de localisation par satellites et une centrale inertielle.
Le drone embarque un jeu complémentaire de senseurs en communication avec ledit au moins un calculateur embarqué, le jeu complémentaire comprenant au moins un senseur fournissant au moins une dite valeur et par exemple une information relative à la position du drone par rapport à une aire d'atterrissage, ledit au moins un senseur du jeu complémentaire et les senseurs du jeu principal de senseurs étant dissimilaires, le calculateur embarqué étant configuré
pour calculer la précision de chaque senseur du jeu principal et du jeu complémentaire et pour générer ledit ordre de commande sur la base par défaut de premières mesures réalisées par le jeu principal de senseurs et au moins d'une deuxième mesure réalisée par le jeu complémentaire de senseurs en cas de meilleures précisions de la deuxième mesure par rapport aux premières mesures.
Le terme dissimilaire signifie que les senseurs concernés fonctionnent selon des principes physiques différents. Deux senseurs dissimilaires mesurent alors la valeur d'un même paramètre de manière différente. 2 A drone according to the invention can be provided with a automatic piloting comprising at least one piloting actuator, the automatic pilot system comprising at least one on-board computer configured to generate a control order in order to control said at least one pilot actuator, the autopilot system including a main set of on-board sensors measuring at least one data value relative to the position of the drone, possibly relative to an area landing or even in communication with said at least one on-board computer, the main set of sensors comprising two sensors which respectively include an on-board organ of a satellite positioning system and an inertial unit.
The drone takes on a complementary set of sensors in communication with said at least one on-board computer, the game complementary comprising at least one sensor providing the minus a said value and for example information relating to the position of the drone relative to a landing area, said at least a complementary game sensor and the main game sensors sensors being dissimilar, the on-board computer being configured to calculate the accuracy of each sensor in the main game and the complementary game and to generate said command order on the default base of first measurements made by the main game sensors and at least a second measurement performed by the game additional sensors in case of better clarifications of the second measurement compared to the first measurements.
The term dissimilar means that the sensors concerned operate on different physical principles. Two sensors dissimilars then measure the value of the same parameter of different way.
3 Pour remplir ses fonctions, le calculateur embarqué peut comprendre un ou plusieurs calculateurs, une ou plusieurs cartes électroniques d'un même équipement, un ou plusieurs segments de code... Selon un exemple, un calculateur complémentaire du calculateur embarqué est relié à chaque senseur du jeu principal et du jeu complémentaire de senseurs, ce calculateur complémentaire étant relié à un calculateur de navigation du calculateur embarqué lui-même relié à chaque actionneur. Selon un autre exemple, chaque senseur du jeu principal et du jeu complémentaire de senseurs est relié à un calculateur de navigation, éventuellement via des filtres usuels. D'autres architectures sont possibles sans sortir du cadre de l'invention.
Dans le cadre d'un vol autonome d'un drone, à savoir sans pilote embarqué et sans pilote à distance, les phases de décollage et d'atterrissage sont de fait les plus critiques. Le drone de l'invention peut permettre de réaliser ces manoeuvres avec un niveau de sécurité
et de fiabilité optimisé.
A cet effet, le drone embarque au moins un jeu complémentaire de senseurs. Par exemple, le jeu complémentaire peut comprendre au moins deux systèmes dissimilaires mesurant la hauteur du drone et/ou au moins deux systèmes dissimilaires mesurant la position du drone par exemple par rapport à une aire d'atterrissage et/ou au moins un système permettant d'évaluer l'attitude du drone. Un même système du jeu complémentaire peut permettre de mesurer la hauteur du drone et/ou la position du drone par rapport à une aire d'atterrissage et/ou les angles d'attitude du drone en roulis, tangage et lacet. 3 To perform its functions, the on-board computer can include one or more computers, one or more cards electronics of the same equipment, one or more segments of code ... According to an example, a complementary calculator of the on-board computer is connected to each sensor in the main game and of the complementary set of sensors, this complementary calculator being connected to a navigation computer of the on-board computer itself even connected to each actuator. According to another example, each sensor of the main set and the complementary set of sensors is connected to a navigation computer, possibly via filters conventional. Other architectures are possible without departing from the framework of the invention.
As part of an autonomous drone flight, i.e. without on-board and unmanned pilot, take-off phases and are the most critical. The invention drone can allow these maneuvers to be carried out with a level of security and optimized reliability.
For this purpose, the drone carries at least one additional game sensors. For example, the complementary game may include at minus two dissimilar systems measuring the height of the drone and / or at least two dissimilar systems measuring the position of the drone for example in relation to a landing area and / or minus a system to assess the attitude of the drone. The same additional play system can measure height of the drone and / or the position of the drone relative to an area landing and / or attitude angles of the drone in roll, pitch and lace.
4 Dès lors, chaque jeu complémentaire de senseurs peut permettre au système de fonctionner malgré plusieurs pannes telles que la perte du système de localisation par satellites et/ou de la centrale inertielle mais aussi de la perte éventuelle d'un des senseurs de ce jeu complémentaire de senseurs.
L'utilisation de senseurs fonctionnant sur des phénomènes physiques totalement différents peut tendre à éviter des pannes communes, par exemple suite à des problèmes météorologiques ou à
des interférences électromagnétiques.
Ainsi, le calculateur embarqué pilote le drone pour suivre une trajectoire selon des méthodes usuelles en utilisant les informations de positionnement fournies par le jeu principal et/ou le jeu complémentaire de senseurs. Par exemple, en vol de croisière les senseurs du jeu principal sont sollicités. Par contre, lors d'un atterrissage la précision du système de positionnement par satellites étant relativement faible pour une information de hauteur, le calculateur embarqué utilise si possible la centrale inertielle et le jeu complémentaire. Éventuellement, le calculateur embarqué peut détecter, par comparaison des données mesurées, la panne d'un senseur particulier et peut alors l'ignorer partiellement ou totalement par la suite.
Les divers senseurs du jeu complémentaire peuvent être redondés et/ou le jeu complémentaire peut lui-même être redondé.
Le drone peut par ailleurs comporter une ou plusieurs des caractéristiques qui suivent. 4 Therefore, each additional set of sensors can allow the system to operate despite several failures such that the loss of the satellite tracking system and / or the inertial unit but also of the possible loss of one of the sensors of this complementary set of sensors.
The use of sensors operating on phenomena totally different physical tend to avoid breakdowns common, for example due to weather problems or electromagnetic interference.
Thus, the on-board computer controls the drone to follow a trajectory according to usual methods using the information positioning provided by the main game and / or the game complementary to sensors. For example, in cruise flight the main game sensors are used. However, during a landing the accuracy of the satellite positioning system being relatively weak for height information, the on-board computer uses the inertial unit and play if possible complementary. Optionally, the on-board computer can detect, by comparison of the measured data, the breakdown of a particular sensor and can then partially or totally ignore it thereafter.
The various sensors of the complementary game can be redundant and / or the complementary game can itself be redundant.
The drone may also include one or more of the following characteristics.
5 Par exemple, ledit au moins un senseur dudit jeu complémentaire peut comporter plusieurs senseurs dissimilaires qui mesurent des valeurs d'au moins un même paramètre.
Selon un aspect, ledit au moins un senseur du jeu complémentaire peut comporter au moins deux capteurs embarqués à
ultrasons d'un système de positionnement par ultrasons ainsi qu'une caméra et qu'un système de télédétection par laser et une radiosonde. Un système de télédétection par laser et une radiosonde peuvent être des sous-ensembles d'un système de détection par laser altimétrique.
Un tel système par ultrasons est par exemple du type du système LOLAS de la société Internest . Un système de télédétection par laser est aussi connu sous l'acronyme LIDAR et l'expression anglaise light detection and ranging .
De manière usuelle, une aire d'atterrissage peut être associée à
un référentiel comprenant trois axes orthogonaux entre eux. Ces trois axes peuvent comprendre deux axes horizontaux et un axe vertical.
Un système de télédétection par laser permet de mesurer une hauteur, à savoir une coordonnée selon l'axe vertical, et une vitesse de descente.
Le système par ultrasons permet de mesurer un décalage par rapport à une aire d'atterrissage, à savoir deux coordonnées selon les axes horizontaux, la radiosonde fournissant une hauteur.
La caméra peut former des images de l'aire d'atterrissage permettant de déterminer par des méthodes d'imagerie usuelles la 5 For example, said at least one sensor of said game complementary may have several dissimilar sensors which measure values of at least one parameter.
According to one aspect, said at least one game sensor additional can include at least two on-board sensors ultrasonic positioning system as well as a camera and that a laser remote sensing system and a radiosonde. A laser remote sensing system and a radiosonde may be subsets of a laser detection system altimetric.
Such an ultrasonic system is for example of the type of LOLAS system from Internest. A system of laser remote sensing is also known by the acronym LIDAR and the English expression light detection and ranging.
Usually, a landing area can be associated with a frame of reference comprising three axes orthogonal to each other. These three axes can include two horizontal axes and one vertical axis.
A laser remote sensing system measures a height, namely a coordinate along the vertical axis, and a speed downhill.
The ultrasonic system measures an offset by relative to a landing area, namely two coordinates according to the horizontal axes, the radiosonde providing a height.
Camera can form images of landing area allowing to determine by usual imaging methods the
6 position du drone dans le référentiel de l'aire d'atterrissage et de déterminer si le drone est à plat par rapport à l'aire d'atterrissage.
Cette architecture est alors redondante, dissimilaire et robuste puisque les divers senseurs fonctionnent sur des principes physiques différents.
Tous ces senseurs peuvent être fusionnés au travers de filtres adéquats au niveau du calculateur embarqué en fonction du type et de la forme des signaux renvoyés par chacun des senseurs.
Cette architecture permet de rester performante en fonction des conditions météorologiques.
L'utilisation de plusieurs familles de senseurs fonctionnant selon des principes physiques différents permet au drone de fonctionner sous différentes conditions environnementales.
Par exemple, de nuit ou en présence de brouillard le système de positionnement par ultrasons et les radiosondes restent efficaces.
En présence de vent ou de bruit importants, le système de télédétection par laser peut permettre de fournir une indication de hauteur fiable.
Par ailleurs, en cas de panne du système de positionnement par .. satellites dans une zone où le jeu complémentaire est actif, ce jeu complémentaire permet d'obtenir la position du drone par rapport à
l'aire d'atterrissage, même en cas de panne d'un senseur du jeu complémentaire. 6 position of the drone in the repository of the landing area and determine if the drone is flat relative to the landing area.
This architecture is then redundant, dissimilar and robust since the various sensors operate on physical principles different.
All these sensors can be merged through filters suitable for the on-board computer, depending on the type and the shape of the signals returned by each of the sensors.
This architecture makes it possible to remain efficient according to weather situation.
The use of several families of functioning sensors according to different physical principles allows the drone to operate under different environmental conditions.
For example, at night or in the presence of fog the ultrasonic positioning and radiosondes remain effective.
In the presence of strong wind or noise, the laser remote sensing can provide an indication of reliable height.
In addition, in the event of a breakdown of the positioning system by .. satellites in an area where the complementary game is active, this game complementary to obtain the position of the drone relative to the landing area, even in the event of a game sensor failure complementary.
7 En cas de panne de la centrale inertielle, les images fournies par la caméra peuvent permettre de maintenir une assiette à plat lors de phases d'approche et de descente verticales du drone.
Selon un aspect, le calculateur embarqué peut être configuré
pour générer ledit ordre de commande sur la base par défaut des premières mesures du jeu principal de senseurs puis dès que le système de positionnement par satellites est moins précis que le système de positionnement par ultrasons sur la base par défaut de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la caméra et de la radiosonde puis de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde et du système de télédétection par laser en cas de panne de la caméra ou de deuxièmes mesures de la caméra et du système de télédétection par laser et de la radiosonde en cas de panne du système de positionnement par ultrasons ou de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde de la caméra en cas de panne du système de télédétection par laser.
Selon un aspect, ledit calculateur embarqué est configuré pour comparer lesdites premières mesures et ladite au moins une deuxième mesure provenant du jeu principal de senseurs et du jeu complémentaire de senseurs, par exemple via un calculateur complémentaire relié à un calculateur de navigation.
Le calculateur embarqué peut par exemple comparer la hauteur mesurée via les images transmises par la caméra, via la radiosonde et via le système de télédétection par laser voire via le système de positionnement par satellites. Si une des hauteurs mesurées est aberrante au regard des autres hauteurs le senseur concerné est ignoré, du moins en ce qui concerne le paramètre de hauteur. Le 7 In the event of a failure of the inertial unit, the images provided by the camera can help keep a plate flat when vertical approach and descent phases of the drone.
According to one aspect, the on-board computer can be configured to generate said order on the default basis of first measurements of the main sensor set then as soon as the satellite positioning system is less accurate than the ultrasonic positioning system based on the default of second measurements of the ultrasonic positioning system and of the camera and the radiosonde then of second measurements of the ultrasound and radiosonde positioning system and laser remote sensing system in case of camera failure or second measurements of the camera and the remote sensing system by laser and radiosonde in case of failure of the positioning by ultrasound or second system measurements camera ultrasound positioning and radiosonde laser remote sensing system failure.
According to one aspect, said on-board computer is configured to compare said first measurements and said at least one second measure from the main set of sensors and the game complementary to sensors, for example via a computer additional connected to a navigation computer.
The on-board computer can for example compare the height measured via the images transmitted by the camera, via the radiosonde and via the laser remote sensing system or even via the satellite positioning. If one of the heights measured is aberrant compared to the other heights the sensor concerned is ignored, at least for the height setting. The
8 même procédé peut être appliqué pour les autres paramètres mesurés.
L'invention vise par ailleurs un procédé de pilotage autonome et automatique d'un drone, et notamment d'un drone selon l'invention.
Selon ce procédé, le calculateur embarqué calcule la précision de chaque senseur du jeu principal et du jeu complémentaire et calcule l'ordre de commande transmis à un actionneur de pilotage en utilisant par défaut des premières mesures du jeu principal de senseurs et au moins une deuxième mesure du jeu complémentaire de senseurs en cas de meilleures précisions de ladite au moins une deuxième mesure par rapport aux premières mesures.
Par exemple, le calculateur embarqué mémorise une trajectoire à suivre et utilise les données mesurées par le jeu principal et le jeu complémentaire de senseurs pour suivre cette trajectoire à l'aide d'une ou plusieurs lois de pilotage mémorisées.
Le calculateur embarqué peut déterminer la précision de chaque senseur de manière statistique sur la base par exemple d'une pluralité de mesures successives réalisées par ce senseur.
Selon un aspect, ledit au moins un senseur dudit jeu complémentaire peut comporter au moins deux capteurs embarqués à
ultrasons d'un système de positionnement par ultrasons, ledit système de positionnement par ultrasons comprenant des capteurs de sol agencés sur une aire d'atterrissage.
Selon un aspect, le calculateur embarqué peut générer ledit ordre de commande sur la base par défaut de premières mesures du jeu principal de senseurs puis dès que le système de positionnement 8 same procedure can be applied for the other parameters measures.
The invention further relates to an autonomous piloting method and automatic of a drone, and in particular of a drone according to the invention.
According to this process, the on-board computer calculates the precision of each sensor of the main game and the complementary game and calculates the control order transmitted to a pilot actuator in by default using the first measures of the main play of sensors and at least a second measure of complementary play sensors in the event of better precision of said at least one second measurement compared to the first measurements.
For example, the on-board computer memorizes a trajectory to follow and uses the data measured by the main game and the game complementary sensors to follow this trajectory using one or more memorized control laws.
The on-board computer can determine the accuracy of each sensor statistically based for example on a plurality of successive measurements made by this sensor.
According to one aspect, said at least one sensor of said game additional can include at least two on-board sensors ultrasound of an ultrasonic positioning system, said ultrasonic positioning system comprising sensors ground arranged on a landing area.
According to one aspect, the on-board computer can generate said order order based on default first measurements of main set of sensors then as soon as the positioning system
9 par satellites est moins précis qu'un système de positionnement par ultrasons sur la base par défaut de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la caméra et de la radiosonde puis de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde et du système de télédétection par laser en cas de panne de la caméra ou de mesures de la caméra et du système de télédétection par laser et de la radiosonde en cas de panne du système de positionnement par ultrasons ou de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons et de la radiosonde de la caméra en cas de panne du système de télédétection par laser.
Selon un aspect, de nuit le procédé peut comporter les étapes suivantes : émission de plusieurs faisceaux lumineux périphériques formant des coins d'un polygone localisé sur une aire d'atterrissage, émission d'un faisceau lumineux central localisé au centre du polygone, détermination avec le calculateur embarqué d'une position du drone par rapport à l'aire d'atterrissage à l'aide d'une image desdits faisceaux lumineux périphériques et central prise par une caméra.
Le polygone n'est pas nécessairement tracé sur l'aire d'atterrissage.
Selon un aspect, pour atterrir sur une aire d'atterrissage mobile, le procédé peut comporter les étapes suivantes : positionnement du drone à la verticale de ladite aire d'atterrissage sur ordre du calculateur embarqué, détermination par le calculateur embarqué
d'une période d'un mouvement de roulis et de tangage de ladite aire d'atterrissage en scrutant avec une caméra deux axes orthogonaux entre eux d'un cercle géométrique de ladite aire d'atterrissage, 9 by satellite is less precise than a positioning system by ultrasound based on default second system measurements positioning system and camera and radiosonde then second measurements of the positioning system by ultrasound and radiosonde and laser remote sensing system in the event of a camera failure or measurements of the camera and the laser remote sensing system and radiosonde in case of failure of the ultrasound or second positioning system ultrasonic positioning system and camera radiosonde in the event of a system failure laser remote sensing.
According to one aspect, at night the process may include the steps following: emission of several peripheral light beams forming corners of a polygon located on a landing area, emission of a central light beam located in the center of the polygon, determination with the on-board computer of a position of the drone in relation to the landing area using an image said peripheral and central light beams taken by a camera.
The polygon is not necessarily drawn on the area landing.
In one aspect, to land on a mobile landing area, the process can include the following steps: positioning of the drone vertical to said landing area by order of on-board computer, determination by on-board computer of a period of a rolling and pitching movement of said area landing by scanning with a camera two orthogonal axes between them of a geometric circle of said landing area,
10 détermination d'un taux de montée et de descente de ladite aire d'atterrissage avec ledit calculateur embarqué, descente du drone vers l'aire d'atterrissage sur ordre du calculateur embarqué pour atteindre l'aire d'atterrissage lorsque cette aire d'atterrissage est .. horizontale et en phase de descente.
Selon un aspect, pour poser le drone sur une aire d'atterrissage comprenant un marquage d'identification, le procédé peut comporter une étape d'identification de l'aire d'atterrissage en scrutant ledit marquage avec une caméra, ledit calculateur embarqué autorisant l'atterrissage si le marquage correspond à un marquage mémorisé de l'aire d'atterrissage ciblée.
L'invention et ses avantages apparaîtront avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit avec des exemples donnés à
titre illustratif en référence aux figures annexées qui représentent :
- la figure 1, une vue schématique de composants d'un drone selon l'invention, - les figures 2 et 3, des schémas explicitant le fonctionnement du drone, - la figure 4, une vue présentant une aire d'atterrissage munie d'un marquage, et - la figure 5, une vue explicitant une procédure d'atterrissage de nuit.
Les éléments présents dans plusieurs figures distinctes sont affectés d'une seule et même référence. 10 determination of a rate of ascent and descent of said area landing with said on-board computer, drone descent to the landing area by order of the on-board computer for reach the landing area when this landing area is .. horizontal and in the descent phase.
According to one aspect, to place the drone on a landing area comprising an identification marking, the method may include a step of identifying the landing area by scanning said marking with a camera, said on-board computer authorizing landing if the marking corresponds to a memorized marking of the targeted landing area.
The invention and its advantages will appear in more detail in the context of the following description with examples given at Illustrative title with reference to the appended figures which represent:
- Figure 1, a schematic view of components of a drone according to the invention, - Figures 2 and 3, diagrams explaining the operation drone, - Figure 4, a view showing a landing area provided a marking, and - Figure 5, a view explaining a landing procedure by night.
The elements present in several separate figures are assigned a single reference.
11 Trois directions X, Y et Z orthogonales les unes par rapport aux autres sont représentées sur les figures 2 à 5 et définissent un référentiel attaché à l'aire d'atterrissage présentée.
La première direction X est dite longitudinale et la deuxième direction Y est dite transversale. La première direction X et la deuxième direction Y définissent un plan d'atterrissage XY.
Enfin, la troisième direction Z est dite en élévation.
La figure 1 illustre un drone 1 selon l'invention. Seuls les éléments nécessaires à la compréhension de l'invention sont décrits pour ne pas alourdir inutilement cette figure 1.
Outre des éléments usuels, le drone 1 comporte au moins un organe de vol pilotable 2 assurant la propulsion et/ou le déplacement de ce drone 1. Selon l'exemple illustré, le drone 1 comporte des organes de vol pilotables 2 prenant la forme de rotors mis en rotation par des moteurs électriques 3. Outre des rotors, des organes de vol pilotables 2 peuvent comprendre des réacteurs, des hélices, des volets, des ailerons...
Pour piloter des organes de vol pilotables 2, le drone 1 comporte un système de pilotage automatique 10, par exemple autonome en vol. Ce système de pilotage automatique 10 comporte un ou plusieurs actionneurs de pilotage 11 configurées pour piloter un ou plusieurs organes de vol pilotables 2. Par exemple, un tel actionneur de pilotage peut prendre la forme d'un moteur électrique 3 entraînant en rotation un rotor, ce moteur pouvant présenter un arbre de sortie ayant une vitesse de rotation ajustable. Selon un autre exemple, un actionneur de pilotage peut prendre la forme d'un vérin 11 Three directions X, Y and Z orthogonal to each other others are represented in FIGS. 2 to 5 and define a frame of reference attached to the presented landing area.
The first direction X is said to be longitudinal and the second direction Y is said to be transverse. The first direction X and the second direction Y define an XY landing plane.
Finally, the third direction Z is said to be in elevation.
Figure 1 illustrates a drone 1 according to the invention. Only the elements necessary for understanding the invention are described so as not to unnecessarily burden this figure 1.
In addition to the usual elements, the drone 1 comprises at least one controllable flight device 2 ensuring propulsion and / or movement of this drone 1. According to the example illustrated, the drone 1 comprises controllable flight components 2 in the form of rotors rotated by electric motors 3. In addition to rotors, flight components controllable 2 can include reactors, propellers, flaps, fins ...
To fly controllable flight components 2, the drone 1 includes an automatic pilot system 10, for example autonomous in flight. This automatic pilot system 10 comprises one or more pilot actuators 11 configured to pilot a or more controllable flight components 2. For example, such a pilot actuator can take the form of an electric motor 3 driving a rotor in rotation, this motor possibly having a shaft output with an adjustable rotation speed. According to another example, a pilot actuator can take the form of a cylinder
12 déplaçant en rotation un aileron ou un volet ou encore une pale autour de son axe de pas collectif...
Pour piloter le drone afin de lui faire suivre une trajectoire, le drone peut comprendre un calculateur embarqué 15 qui est notamment configuré pour transmettre des ordres de commande aux divers actionneurs de pilotage 11. De tels ordres de commande peuvent à titre illustratif prendre la forme de signaux électriques, numériques ou encore optiques transmis aux actionneurs de pilotage 11 par des liaisons filaires ou non filaires. Le calculateur embarqué
peut notamment contrôler les actionneurs de pilotage pour suivre une trajectoire mémorisée dans une mémoire du calculateur embarqué
avant le décollage, voire une trajectoire transmise par une station sol après le décollage puis mémorisée.
A cet effet, le calculateur embarqué peut être relié à divers senseurs pour estimer la position du drone au regard de la trajectoire à suivre afin de suivre cette trajectoire. De plus, le calculateur embarqué peut appliquer au moins une loi de pilotage pour suivre la trajectoire souhaitée en fonction de la position du drone.
Par exemple, une telle loi de pilotage est mémorisée dans une mémoire du calculateur embarqué ou peut être appliquée au travers d'un circuit logique.
Selon un autre aspect, le calculateur embarqué peut comprendre par exemple au moins un processeur et au moins une mémoire et/ou au moins un circuit intégré et/ou au moins un système programmable et/ou au moins un circuit logique, ces exemples ne limitant pas la portée donnée à
l'expression calculateur embarqué . 12 moving a fin or flap or a blade in rotation around its collective pitch axis ...
To pilot the drone in order to make it follow a trajectory, the drone can include an onboard computer 15 which is especially configured to transmit order orders to various control actuators 11. Such control orders may by way of illustration take the form of electrical signals, digital or optical transmitted to the pilot actuators 11 by wired or non-wired links. The on-board computer can in particular control the pilot actuators to follow a trajectory stored in a memory of the on-board computer before takeoff, or even a trajectory transmitted by a station ground after takeoff and then memorized.
For this purpose, the on-board computer can be connected to various sensors to estimate the position of the drone with regard to the trajectory to follow in order to follow this trajectory. In addition, the calculator on-board can apply at least one piloting law to monitor the desired trajectory depending on the position of the drone.
For example, such a control law is stored in a on-board computer memory or can be applied through of a logic circuit.
According to another aspect, the on-board computer can include for example at least one processor and at least one memory and / or at least one integrated circuit and / or at least one system programmable and / or at least one logic circuit, these examples do not not limiting the scope given to the expression calculator on board.
13 Le calculateur embarqué peut selon un aspect comprendre un unique calculateur ou une pluralité de calculateurs. Par exemple, le calculateur embarqué peut comprendre un calculateur de navigation 16 ayant un processeur de navigation pour suivre une trajectoire en fonction de la position du drone et/ou un calculateur complémentaire 17 fusionnant des données relatives à une position du drone dans l'espace et/ou un calculateur d'imagerie 18 élaborant des données de position voire de déplacement à partir d'images captées par une caméra et/ou un calculateur compagnon 19 fusionnant des données de position de diverses natures. Le calculateur complémentaire et le calculateur compagnon représentent plusieurs étages de fusion de données en fonction par exemple de la nature des signaux reçus et du caractère brut ou filtré de ces signaux.
La figure 1 illustre une architecture, mais d'autres architectures sont envisageables sans sortir du cadre de l'invention.
Éventuellement, le calculateur embarqué 15 peut comprendre uniquement un calculateur de navigation pour exécuter le procédé
selon l'invention.
Pour évaluer sa position, par exemple par rapport à une aire d'atterrissage et dès lors à la trajectoire suivie, le drone 1 peut embarquer un jeu principal 20 de senseurs dénommé plus simplement jeu principal . Ce jeu principal comprend au moins deux senseurs, à savoir respectivement un organe embarqué 22 d'un système de localisation par satellites 23 et une centrale inertielle 21. L'organe embarqué 22 transmet des signaux portant une information de position du drone, au travers éventuellement de trois coordonnées dans un référentiel terrestre. La centrale inertielle 21 transmet des signaux portant des informations relatives d'une part à l'angle de 13 The onboard computer may in one aspect include a single computer or a plurality of computers. For example, the on-board computer may include a computer navigation 16 having a navigation processor for tracking a trajectory depending on the position of the drone and / or a computer complementary 17 merging data relating to a position drone in space and / or an imagery calculator 18 developing position or displacement data from images captured by a camera and / or a companion computer 19 merging position data of various natures. The additional calculator and the companion calculator represent multiple stages of data fusion depending for example on the nature of the signals received and the raw or filtered nature of these signals.
Figure 1 illustrates an architecture, but other architectures are possible without departing from the scope of the invention.
Optionally, the onboard computer 15 can include only a navigation computer to execute the process according to the invention.
To assess its position, for example in relation to an area landing and therefore on the trajectory followed, drone 1 can embed a main set 20 of sensors more simply called main game. This main game includes at least two sensors, namely respectively an on-board member 22 of a localization by satellites 23 and an inertial unit 21. The organ on-board 22 transmits signals carrying information position of the drone, possibly through three coordinates in a terrestrial frame of reference. The inertial unit 21 transmits signals carrying information relating on the one hand to the angle of
14 lacet ainsi qu'à l'ange de roulis et à l'angle de tangage du drone de position du drone et, d'autre part à une vitesse angulaire en lacet ainsi qu'à une vitesse angulaire en roulis et à une vitesse angulaire en tangage du drone. Par exemple, l'organe embarqué 22 d'un système de localisation par satellites 23 et une centrale inertielle 21 sont reliés à un calculateur complémentaire 17 du calculateur embarqué ou au calculateur de navigation 16.
De plus, le drone 1 embarque un jeu complémentaire 30 de senseurs dénommé plus simplement jeu complémentaire . Ce jeu complémentaire 30 comprenant au moins un senseur fournissant au moins une valeur d'une information de position faisant aussi l'objet d'une mesure directe ou indirecte du jeu principal. Les senseurs du jeu complémentaire 30 et du jeu principal 20 de senseurs sont dissimilaires.
De plus, des senseurs du jeu complémentaire peuvent aussi mesurer des valeurs d'un même paramètre de manière différente.
Ainsi, plusieurs senseurs du jeu complémentaire peuvent permettre d'établir la position du drone au travers d'au moins une coordonnée. En particulier, les trois coordonnées du drone dans un référentiel peuvent chacune être établie par le biais de mesures réalisées par un senseur du jeu principal, à savoir par le système de positionnement par satellites, et au moins d'un voire deux senseurs du jeu complémentaire.
Les angles d'attitude du drone peuvent aussi être évalués par un senseur du jeu principal, à savoir la centrale inertielle, et au moins un senseur du jeu complémentaire. 14 yaw as well as the roll angle and the pitch angle of the drone position of the drone and, on the other hand at an angular speed in yaw as well as at an angular speed in roll and at an angular speed in pitching the drone. For example, the on-board member 22 of a satellite positioning system 23 and an inertial unit 21 are connected to a complementary computer 17 of the computer on board or to the navigation computer 16.
In addition, drone 1 carries a complementary game 30 of sensors more simply called complementary game. This game complementary 30 comprising at least one sensor providing the minus a value of position information also subject direct or indirect measurement of the main clearance. The sensors of complementary set 30 and main set 20 of sensors are dissimilar.
In addition, complementary play sensors can also measure values of the same parameter differently.
Thus, several sensors of the complementary game can establish the position of the drone through at least one coordinate. In particular, the three coordinates of the drone in a benchmark can each be established through metrics performed by a main game sensor, namely by the positioning by satellites, and at least one or even two sensors of the complementary game.
The attitude angles of the drone can also be evaluated by a main clearance sensor, namely the inertial unit, and at least a complementary game sensor.
15 Ainsi, le jeu complémentaire 30 peut comporter au moins deux capteurs embarqués à ultrasons 34 d'un système de positionnement par ultrasons 35 et/ou une caméra 31 et/ou un système de télédétection par laser 32 et/ou une radiosonde 33 et/ou un système de télédétection par laser altimétrique formant un système de télédétection par laser et une radiosonde.
La caméra 31 peut être reliée à un calculateur d'imagerie 18 capable d'analyser des images par des méthodes usuelles afin de déterminer la position du drone. La calculateur d'imagerie 18 peut être relié à un calculateur complémentaire 17, ou encore peut être une partie d'un calculateur complémentaire 17 voire du calculateur de navigation 16.
La littérature explicite des procédés permettant de localiser un aéronef par rapport à une aire d'atterrissage avec une caméra 31. Un tel procédé peut consister à analyser une forme de l'aire d'atterrissage sur une image.
Selon l'exemple de la figure 2, l'aire d'atterrissage 50 d'un drone peut comprendre un ou plusieurs anneaux qui prennent chacun la forme d'ellipses lorsque le drone n'est pas situé à la verticale de l'aire d'atterrissage. Par exemple, plusieurs anneaux concentriques ayant des couleurs différentes sont utilisés. Selon une méthode, le calculateur d'imagerie détermine à partir d'une image le rapport entre la moitié a d'un grand axe 61 d'une ellipse d'un anneau et la moitié b d'un petit axe 62 de cette ellipse. Si le rapport est égal à 1, le drone est à la verticale de l'aire d'atterrissage. Ce rapport permet d'évaluer le décalage du drone par rapport au centre de l'aire d'atterrissage.
Une méthode dite de scaling permet d'évaluer la hauteur du drone. Une telle méthode de scaling peut consister à déterminer le 15 Thus, the complementary set 30 can include at least two on-board ultrasonic sensors 34 of a positioning system by ultrasound 35 and / or a camera 31 and / or a remote sensing by laser 32 and / or a radiosonde 33 and / or a system remote sensing by altimetric laser forming a system of laser remote sensing and a radiosonde.
The camera 31 can be connected to an imaging computer 18 able to analyze images by usual methods in order to determine the position of the drone. The imaging computer 18 can be connected to a complementary computer 17, or else can be part of an additional computer 17 or even the computer navigation 16.
The literature explains the procedures for locating a aircraft relative to a landing area with a camera 31. A
such a process can consist in analyzing a shape of the area landing on an image.
According to the example of FIG. 2, the landing area 50 of a drone can include one or more rings which each take the shape of ellipses when the drone is not located vertically the landing area. For example, several concentric rings having different colors are used. According to one method, the image calculator determines from an image the relationship between half a of a major axis 61 of an ellipse of a ring and half b of a minor axis 62 of this ellipse. If the ratio is equal to 1, the drone is vertical to the landing area. This report assesses the offset of the drone relative to the center of the landing area.
A so-called scaling method makes it possible to evaluate the height of the drone. One such scaling method may be to determine the
16 nombre de pixels d'une image pour évaluer la hauteur voire la vitesse de descente de l'aéronef.
Toute méthode d'imagerie permettant de positionner un aéronef par rapport à une cible avec une image peut être envisagée.
Dès lors, la caméra permet de positionner le drone dans un référentiel. De plus, l'analyse d'image peut permettre de déterminer que le drone n'est pas à plat, voire peut permettre d'évaluer les angles de gite et de tangage d'une aire d'atterrissage mobile, par exemple sur un navire.
Le système de positionnement par ultrasons 35 comporte au moins un capteur embarqué à ultrasons 34 voire au moins deux capteurs embarqués à ultrasons 34 d'un système de positionnement par ultrasons 35. De plus, ce système de positionnement par ultrasons 35 comporte une pluralité de capteurs de sol 36 agencés sur une aire d'atterrissage 50, par exemple au pourtour de cette aire d'atterrissage.
Chaque capteur de sol peut émettre des ultrasons vers le haut, à savoir vers l'espace. Lorsque le drone entre dans le champ d'émission des ultrasons, les capteurs embarqués reçoivent les ultrasons. Un calculateur compagnon 19 peut en déduire la position du drone par rapport à l'aire d'atterrissage, au moins dans le plan d'atterrissage XY. Éventuellement, une radiosonde 33 est reliée au calculateur compagnon 19 pour fournir une information relative à la hauteur du drone.
Le calculateur compagnon 19 peut être relié à un calculateur complémentaire 17, ou encore peut être une partie d'un calculateur complémentaire 17 voire du calculateur de navigation 16. 16 number of pixels in an image to assess height or speed descent of the aircraft.
Any imaging method for positioning an aircraft relative to a target with an image can be considered.
From then on, the camera makes it possible to position the drone in a repository. In addition, image analysis can help determine that the drone is not flat, or even can assess the heel and pitch angles of a mobile landing area, by example on a ship.
The ultrasonic positioning system 35 comprises at at least one on-board ultrasonic sensor 34 or even at least two on-board ultrasonic sensors 34 of a positioning system 35. In addition, this positioning system by ultrasound 35 includes a plurality of soil sensors 36 arranged on a landing area 50, for example around this area landing.
Each soil sensor can emit ultrasound upwards, namely towards space. When the drone enters the field of ultrasound emission, the on-board sensors receive the ultrasound. A companion computer 19 can deduce the position therefrom of the drone relative to the landing area, at least in the plane landing XY. Optionally, a radiosonde 33 is connected to the companion computer 19 to provide information relating to the height of the drone.
The companion computer 19 can be connected to a computer complementary 17, or can also be part of a calculator 17 or even the navigation computer 16.
17 Par ailleurs, le système de télédétection par laser 32 permet de mesurer une hauteur du drone. Ce système de télédétection par laser 32 peut transmettre un signal porteur de ladite hauteur au calculateur complémentaire 17 voire au calculateur de navigation 16.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 est configuré, par exemple par le biais de ligne de codes d'un programme, pour générer des ordres de commande en utilisant au moins une loi de pilotage et par défaut des premières mesures réalisées par le jeu principal 20 et au moins des deuxièmes mesures réalisées par le jeu complémentaire 30 de senseurs en cas de meilleures précisions des deuxièmes mesures par rapport aux premières mesures. La précision de chaque mesure peut par exemple être calculée par le calculateur embarqué 15 en déterminant une moyenne entre un nombre donné de mesures et l'écart entre d'une part cette moyenne et, d'autre part, les mesures .. maximale et minimale relevées.
La figure 3 illustre une trajectoire 70 à suivre par un drone.
Cette trajectoire 70 comporte plusieurs points de passage 71, 72, 73, 74, 75 reliés par des segments pour aller d'une aire de décollage 71 jusqu'à une aire d'atterrissage 50. L'aire de décollage 71 et l'aire d'atterrissage 50 peuvent former une seule et même aire, le drone décollant de cette aire et atterrissant sur cette même aire.
Au décollage, le drone décolle verticalement et suit un premier tronçon vertical 76 de la trajectoire entre le premier point de passage 71 et le second point de passage 72. Durant ce parcours, le système de positionnement par ultrasons 35 et la radiosonde 33 peuvent être particulièrement précis. Dès lors, leurs mesures sont exploitées par le calculateur embarqué pour suivre la trajectoire 17 Furthermore, the laser remote sensing system 32 makes it possible to measure a height of the drone. This remote sensing system by laser 32 can transmit a carrier signal of said height to additional computer 17 or even the navigation computer 16.
Therefore, the onboard computer 15 is configured, for example through a program code line, to generate control orders using at least one control law and by failure of the first measurements made by the main clearance 20 and at less than the second measurements made by the complementary set 30 sensors in the event of better accuracy of the second measurements compared to the first measurements. The accuracy of each measurement can for example be calculated by the on-board computer 15 in determining an average between a given number of measurements and the difference between this average on the one hand and the measurements on the other .. maximum and minimum recorded.
FIG. 3 illustrates a trajectory 70 to be followed by a drone.
This trajectory 70 comprises several crossing points 71, 72, 73, 74, 75 connected by segments to go from a take-off area 71 to a landing area 50. The take-off area 71 and the area landing 50 can form a single area, the drone taking off from this area and landing on this same area.
On takeoff, the drone takes off vertically and follows a first vertical section 76 of the path between the first point of passage 71 and the second crossing point 72. During this route, the ultrasonic positioning system 35 and radiosonde 33 can be particularly precise. Therefore, their measurements are used by the on-board computer to follow the trajectory
18 mémorisée. De plus, les données de la centrale inertielle 21 sont utilisées pour maitriser l'assiette du drone.
A partir du deuxième point de passage 72, le drone peut suivre un deuxième tronçon horizontal 77 de la trajectoire 70. Le drone sort de la zone de captation des capteurs à ultrasons de l'aire de décollage. Les mesures du système de positionnement par satellites sont exploitées par le calculateur embarqué pour suivre le deuxième tronçon.
A l'approche du troisième point de passage 73, le drone peut entrer dans la zone de captation 90 des capteurs à ultrasons de l'aire d'atterrissage 50.
Selon une option et en référence à la figure 4, l'aire d'atterrissage peut comprendre un marquage 65 d'identification qui lui est propre, par exemple un marquage connu sous l'expression ARuco .
Le calculateur embarqué peut mémoriser le marquage théorique de l'aire d'atterrissage sur laquelle ce drone doit se poser. Dès lors, le calculateur embarqué analyse via le calculateur d'imagerie 16 une image du marquage d'une aire d'atterrissage cible et le compare au marquage théorique mémorisé. En cas de différence, l'atterrissage est annulé. Éventuellement, le drone peut communiquer avec une station sol pour obtenir de nouvelles instructions.
Le marquage 65 d'une aire d'atterrissage peut être obtenu à
l'aide de plaques électroluminescentes susceptibles d'être allumées ou éteintes pour former le code requis. 18 stored. In addition, the data from the inertial unit 21 are used to control the attitude of the drone.
From the second waypoint 72, the drone can follow a second horizontal section 77 of the trajectory 70. The drone leaves of the collection area of the ultrasonic sensors in the area of lift-off. Satellite positioning system measurements are used by the on-board computer to track the second section.
Approaching the third crossing point 73, the drone can enter the capture zone 90 of the area's ultrasonic sensors landing 50.
According to an option and with reference to Figure 4, the area landing can include an identification marking 65 which is clean, for example a marking known by the expression ARuco.
The on-board computer can memorize the theoretical marking of the landing area on which this drone is to land. Since then, the on-board computer analyzes via the imaging computer 16 a image of marking a target landing area and comparing it to memorized theoretical marking. If there is a difference, the landing is canceled. Optionally, the drone can communicate with a ground station for further instructions.
Landing area marking 65 can be obtained at using light-emitting plates that can be lit or off to form the required code.
19 Par ailleurs et en référence à la figure 3, si l'approche est confirmée le drone suit alors un troisième tronçon 78 incliné de la trajectoire 70 pour atteindre le quatrième point de passage 74 situé à
la verticale de l'aire d'atterrissage, puis un quatrième tronçon 79 vertical pour atteindre le dernier point de passage 75 situé au centre de l'aire d'atterrissage.
Durant le parcours du troisième tronçon 78 et du quatrième tronçon 79, le jeu complémentaire du système d'aide au décollage et à l'atterrissage peut prendre le relais au moins du système de positionnement par satellites pour réaliser une approche précise.
Dans le cas nominal, le calculateur embarqué peut piloter le drone pour suivre le troisième tronçon 78 et le quatrième tronçon 79 en fonction des mesures effectuées par la centrale inertielle, le système de positionnement par ultrasons 35 voire la radiosonde 33.
En outre, les images prises par la caméra peuvent permettre de déterminer le centre de la zone de posé mais aussi la hauteur du drone ainsi que la vitesse de descente. Par ailleurs durant le suivi du troisième tronçon 78 en phase d'approche, ce même dispositif permet, au travers du rapport demi grand axe/demi petit axe évoqué
précédemment, de piloter l'inclinaison 95 de l'approche.
En cas de panne d'un des organes du jeu complémentaire, l'approche peut se poursuivre dans de bonnes conditions.
Ainsi, le calculateur embarqué 15 est configuré pour générer les ordres de commande en exploitant les mesures du système de positionnement par ultrasons 35 et de la radiosonde 33 et du système de télédétection par laser 32 en cas de panne de la caméra 31, voire de la centrale inertielle 21 pour assurer l'assiette. 19 Furthermore and with reference to FIG. 3, if the approach is confirmed the drone then follows a third inclined section 78 of the trajectory 70 to reach the fourth waypoint 74 located at the vertical of the landing area, then a fourth segment 79 vertical to reach the last waypoint 75 located in the center of the landing area.
During the route of the third section 78 and the fourth section 79, the complementary play of the take-off aid system and at landing can take over at least from the system of satellite positioning to achieve a precise approach.
In the nominal case, the on-board computer can control the drone to follow the third section 78 and the fourth section 79 depending on the measurements made by the inertial unit, the ultrasonic positioning system 35 or even radiosonde 33.
In addition, the images taken by the camera can allow determine the center of the touchdown area but also the height of the drone as well as the descent speed. Furthermore during the follow-up of the third section 78 in the approach phase, this same device allows, through the half major axis / half minor axis ratio mentioned previously, to pilot the tilt 95 of the approach.
In case of failure of one of the organs of the complementary game, the approach can continue under good conditions.
Thus, the on-board computer 15 is configured to generate the control orders by exploiting the measurements of the ultrasonic positioning 35 and radiosonde 33 and system remote sensing by laser 32 in the event of camera 31 failure, or even of the inertial unit 21 to ensure the attitude.
20 En cas de panne du système de positionnement par ultrasons 35, le calculateur embarqué 15 est configuré pour générer les ordres de commande sur la base de mesures de la caméra 31 et du système de télédétection par laser 32 et de la radiosonde 33.
En cas de panne du système de télédétection par laser 32, le calculateur embarqué 15 est configuré pour générer les ordres de commande sur la base de mesures du système de positionnement par ultrasons 35 et de la radiosonde 33 et de la caméra 31.
Par ailleurs, durant tout le vol, les diverses mesures peuvent être fusionnées pour obtenir pour chaque paramètre une mesure précise. Éventuellement, les diverses mesures peuvent être comparées afin d'exclure si nécessaire une mesure erronée. Par exemple, le calculateur complémentaire 17 compare les diverses mesures et informe les autres senseurs de la défaillance éventuelle d'un de leurs partenaires, voire change le poids des senseurs encore en fonctionnement pour obtenir la meilleure fusion de données.
En outre et en cas de panne du système de positionnement par satellites, tous les senseurs du jeu complémentaire et la centrale inertielle peuvent être utilisés pour piloter le drone.
En cas de panne de la centrale inertielle, tous les senseurs du jeu complémentaire peuvent être utilisés pour piloter le drone, la caméra étant notamment utilisée pour permettre au calculateur embarqué de piloter le drone afin de garder une assiette à plat grâce au repérage des formes environnantes (horizontalité et verticalité).
Par ailleurs, pour atterrir sur une aire d'atterrissage mobile, le calculateur embarqué peut maintenir le drone en vol stationnaire au niveau du quatrième point de passage 74. 20 In case of failure of the positioning system by ultrasound 35, the on-board computer 15 is configured to generate control orders based on measurements from camera 31 and the laser remote sensing system 32 and the radiosonde 33.
In the event of a fault in the laser remote sensing system 32, the on-board computer 15 is configured to generate orders for control based on positioning system measurements by ultrasound 35 and radiosonde 33 and camera 31.
In addition, during the entire flight, the various measures can be merged to obtain a measurement for each parameter precise. Optionally, the various measures can be compared to exclude an erroneous measurement if necessary. Through example, the complementary computer 17 compares the various measures and informs the other sensors of the possible failure of one of their partners, or even changes the weight of the sensors again in operation to obtain the best data fusion.
In addition and in the event of a breakdown of the positioning system by satellites, all the sensors of the complementary game and the central inertial can be used to fly the drone.
In the event of a failure of the inertial unit, all the sensors of the complementary game can be used to pilot the drone, the camera being used in particular to allow the computer onboard to pilot the drone in order to keep a plate flat thanks identifying the surrounding shapes (horizontality and verticality).
In addition, to land on a mobile landing area, the on-board computer can keep the drone hovering at level of the fourth waypoint 74.
21 A l'aide des images saisies par la caméra 32, le calculateur embarqué et par exemple le calculateur d'imagerie 18 peut calculer la période d'un mouvement de roulis et de tangage de l'aire d'atterrissage 50. En particulier, cette période peut être calculée à
l'aide du rapport demi grand axe/demi petit axe évoqué
précédemment. Le temps séparant l'obtention de deux images présentant un cercle parfait selon les deux axes principaux du navire est égal à la valeur de la période en roulis et en tangage.
De plus, le calculateur embarqué détermine un taux de montée et de descente de l'aire d'atterrissage 50, éventuellement au travers d'une fluctuation de la hauteur du drone par rapport à l'aire d'atterrissage, par exemple via les mesures du système de télédétection par laser 32.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 calcule le moment adéquat pour entamer la descente finale afin d'atteindre l'aire d'atterrissage 50 lorsque cette aire d'atterrissage 50 est horizontale et en phase de descente. Cette caractéristique tend à éviter un choc brutal à l'atterrissage. Le calculateur embarqué 15 génère alors les ordres de commande requis pour effectuer la descente vers l'aire d'atterrissage 50 au dit moment requis.
En référence à la figure 5, l'atterrissage peut éventuellement être réalisé de nuit.
Dès lors, des projecteurs ou équivalents émettent plusieurs faisceaux lumineux 51 périphériques au niveau de coins 53 d'un polygone 52 localisé sur l'aire d'atterrissage 50.
De plus, un projecteur ou équivalent émet un faisceau lumineux central 54 localisé au centre 55 de ce polygone 52. 21 Using the images captured by the camera 32, the computer on board and for example the imaging computer 18 can calculate the period of a roll and pitch movement of the area landing 50. In particular, this period can be calculated at using the half major axis / half minor axis ratio mentioned previously. The time between obtaining two images having a perfect circle along the two main axes of the ship is equal to the value of the period in roll and pitch.
In addition, the on-board computer determines a rate of climb and descent from the landing area 50, possibly through a fluctuation in the height of the drone relative to the area landing, for example via the system measurements laser remote sensing 32.
From then on, the on-board computer 15 calculates the appropriate moment to start the final descent to reach the area landing 50 when this landing area 50 is horizontal and in the descent phase. This characteristic tends to avoid shock brutal landing. The on-board computer 15 then generates the command orders required to descend to the area landing 50 at the said required time.
Referring to Figure 5, the landing may optionally be done at night.
Therefore, projectors or equivalent emit several light beams 51 peripherals at the corners 53 of a polygon 52 located on the landing area 50.
In addition, a projector or equivalent emits a light beam central 54 located at the center 55 of this polygon 52.
22 Chaque faisceau lumineux peut être émis dans le domaine des fréquences infrarouge et dans le domaine des fréquences visibles par l'homme.
Les projecteurs peuvent comprendre des diodes électroluminescentes.
La calculateur embarqué 15 et par exemple le calculateur d'imagerie 18 peut analyser les images saisies par la caméra 31 pour calculer le centre du polygone à l'aide de l'emplacement des faisceaux lumineux périphériques et peut vérifier que le faisceau central est positionné au niveau de ce centre La position mesurée peut être comparée par le calculateur embarqué à la position obtenue avec le système de positionnement par ultrasons.
Dès lors, le calculateur embarqué 15 peut estimer la position du drone 1 par rapport à l'aire d'atterrissage 50 à l'aide d'une image desdits faisceaux lumineux périphériques 51 et central 54 prise par la caméra 31. Le calculateur embarqué 15 finit alors l'approche de manière usuelle.
Naturellement, la présente invention est sujette à de nombreuses variations quant à sa mise en uvre. Bien que plusieurs modes de réalisation aient été décrits, on comprend bien qu'il n'est pas concevable d'identifier de manière exhaustive tous les modes possibles. Il est bien sûr envisageable de remplacer un moyen décrit par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. 22 Each light beam can be emitted in the field of infrared frequencies and in the frequency range visible by the man.
Projectors may include diodes emitting.
The on-board computer 15 and for example the computer 18 can analyze the images captured by the camera 31 to calculate the center of the polygon using the location of the peripheral light beams and can verify that the beam central is positioned at this center The measured position can be compared by the computer on-board at the position obtained with the positioning system by ultrasound.
Consequently, the on-board computer 15 can estimate the position of the drone 1 in relation to landing area 50 using an image said peripheral 51 and central 54 light beams taken by the camera 31. The on-board computer 15 then finishes the approach of usual way.
Naturally, the present invention is subject to many variations as to its implementation. Although many embodiments have been described, it is understood that it is not not conceivable to exhaustively identify all modes possible. It is of course conceivable to replace a means described by equivalent means without departing from the scope of this invention.
Claims (11)
ultrasons (34) d'un système de positionnement par ultrasons (35), une caméra (31) ainsi qu'un système de télédétection par laser (32) et une radiosonde (33). 3. Drone according to any one of claims 1 to 2, characterized in that said at least one sensor of said game complementary (30) comprises at least two on-board sensors ultrasonic (34) of an ultrasonic positioning system (35), a camera (31) and a laser remote sensing system (32) and a radiosonde (33).
pour générer ledit ordre de commande sur la base par défaut des premières mesures du jeu principal (20) de senseurs puis dès que le système de positionnement par satellites (23) est moins précis que le système de positionnement par ultrasons (35) sur la base par défaut de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons (35) et de la caméra (31) et de la radiosonde (33) puis de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons (35) et de la radiosonde (33) et du système de télédétection par laser (32) en cas de panne de la caméra (31) ou de deuxièmes mesures de la caméra (31) et du système de télédétection par laser (32) et de la radiosonde (33) en cas de panne du système de positionnement par ultrasons (35) ou de deuxièmes mesures du système de positionnement par ultrasons (35) et de la radiosonde (33) et de la caméra (31) en cas de panne du système de télédétection par laser (32). 4. Drone according to claim 3, characterized in that said on-board computer (15) is configured to generate said order on the default basis of first measurements of the main set (20) of sensors then as soon as the satellite positioning system (23) is less precise than the ultrasonic positioning system (35) on default base second measurements of the positioning system by ultrasound (35) and the camera (31) and the radiosonde (33) and then second measurements of the ultrasonic positioning system (35) and the radiosonde (33) and the laser remote sensing system (32) in case of camera failure (31) or second measurements of the camera (31) and the laser remote sensing system (32) and the radiosonde (33) in the event of a breakdown of the positioning system by ultrasound (35) or second measurements of the ultrasonic positioning (35) and the radiosonde (33) and the camera (31) in the event of failure of the remote sensing system by laser (32).
pour comparer lesdites premières mesures et ladite au moins une deuxième mesure provenant du jeu principal (20) de senseurs et du jeu complémentaire (30) de senseurs. 5. Drone according to any one of claims 3 to 4, characterized in that said on-board computer (15) is configured to compare said first measurements and said at least one second measurement from the main set (20) of sensors and complementary set (30) of sensors.
ultrasons (34) d'un système de positionnement par ultrasons (35), ledit système de positionnement par ultrasons (35) comprenant des capteurs de sol (36) agencés sur une aire d'atterrissage (50). 7. Method according to claim 6, characterized in that said at least one sensor of said game complementary (30) comprises at least one on-board sensor ultrasonic (34) of an ultrasonic positioning system (35), said ultrasonic positioning system (35) comprising soil sensors (36) arranged on a landing area (50).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1800735 | 2018-07-12 | ||
| FR1800735A FR3083882B1 (en) | 2018-07-12 | 2018-07-12 | PROCESS AND DRONE EQUIPPED WITH A LANDING / TAKING-OFF ASSISTANCE SYSTEM |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA3048013A1 true CA3048013A1 (en) | 2020-01-12 |
| CA3048013C CA3048013C (en) | 2021-11-09 |
Family
ID=65031151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA3048013A Active CA3048013C (en) | 2018-07-12 | 2019-06-26 | Process and drone equipped with a landing/take off assistance system |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA3048013C (en) |
| FR (1) | FR3083882B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4015376A1 (en) | 2020-12-21 | 2022-06-22 | Airbus Helicopters | Method for piloting an aircraft with a plurality of dissimilar navigation sensors and aircraft |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9384668B2 (en) * | 2012-05-09 | 2016-07-05 | Singularity University | Transportation using network of unmanned aerial vehicles |
| US20160335901A1 (en) * | 2015-04-07 | 2016-11-17 | Near Earth Autonomy, Inc. | Control of autonomous rotorcraft in limited communication environments |
| AU2016313150A1 (en) * | 2015-08-27 | 2018-03-08 | Dronsystems Limited | A highly automated system of air traffic control (ATM) for at least one Unmanned Aerial Vehicle (Unmanned Aerial Vehicles UAV) |
| US11174021B2 (en) * | 2016-03-24 | 2021-11-16 | Flir Detection, Inc. | Persistent aerial reconnaissance and communication system |
-
2018
- 2018-07-12 FR FR1800735A patent/FR3083882B1/en active Active
-
2019
- 2019-06-26 CA CA3048013A patent/CA3048013C/en active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4015376A1 (en) | 2020-12-21 | 2022-06-22 | Airbus Helicopters | Method for piloting an aircraft with a plurality of dissimilar navigation sensors and aircraft |
| FR3118000A1 (en) * | 2020-12-21 | 2022-06-24 | Airbus Helicopters | method of piloting an aircraft having a plurality of dissimilar navigation sensors and an aircraft |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA3048013C (en) | 2021-11-09 |
| FR3083882B1 (en) | 2021-02-26 |
| FR3083882A1 (en) | 2020-01-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2989154C (en) | System and method for automatically inspecting surfaces | |
| US11656638B1 (en) | Backup navigation system for unmanned aerial vehicles | |
| JP6029446B2 (en) | Autonomous flying robot | |
| US10778967B2 (en) | Systems and methods for improving performance of a robotic vehicle by managing on-board camera defects | |
| EP3361345B1 (en) | A system and a method for assisting landing an aircraft, and a corresponding aircraft | |
| US20170277180A1 (en) | Unmanned surveyor | |
| EP1870789B1 (en) | System for detecting obstacles in the proximity of a landing point | |
| EP3388914A1 (en) | Target tracking method performed by a drone, related computer program, electronic system and drone | |
| US20160027313A1 (en) | Environmentally-aware landing zone classification | |
| US11430101B2 (en) | Unmanned aerial vehicle, inspection method, and storage medium | |
| EP3868652B1 (en) | Information processing system, information processing method, and program | |
| EP3451314A1 (en) | Method and device for avoidance of an object by detection of its proximity to an aircraft | |
| FR3110999A1 (en) | Method and system for the detection and avoidance of obstacles in several detection spaces for aircraft | |
| CA3048013C (en) | Process and drone equipped with a landing/take off assistance system | |
| CN111913493A (en) | Unmanned aerial vehicle landing device and method | |
| US20210229810A1 (en) | Information processing device, flight control method, and flight control system | |
| EP1936330A1 (en) | Method and system for processing and viewing images of the surroundings of an aircraft | |
| EP3866136B1 (en) | Method and system to assist with navigation for an aircraft by detecting maritime objects in order to implement an approach flight, hovering or landing | |
| FR2962838A1 (en) | IMPROVED AIRCRAFT ASSISTING AID METHOD | |
| FR3042035A1 (en) | MOBILE SYSTEM FOR MEASURING HIGH OR HIGH BEARING LIGHTS PER LIGHT AIR VEHICLE | |
| US20240054789A1 (en) | Drone data collection optimization for evidence recording | |
| KR102562599B1 (en) | How to set the optimal landing path for an unmanned aerial vehicle | |
| RU2722599C1 (en) | Method for correcting strapdown inertial navigation system of unmanned aerial vehicle of short range using intelligent system of geospatial information | |
| US20240094726A1 (en) | Verifying flight system calibration and performing automated navigation actions | |
| EP4086819A1 (en) | Method for learning a supervised artificial intelligence intended for identifying a predetermined object in the surroundings of an aircraft |