FR3103617A1 - Ensemble de guidage pour amener un aeronef vers un point de reference ; procede de guidage associe - Google Patents

Ensemble de guidage pour amener un aeronef vers un point de reference ; procede de guidage associe Download PDF

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Abstract

Ensemble de guidage pour amener un aéronef vers un point de référence ; procédé de guidage associé Ensemble de guidage pour amener un aéronef (1) vers un point de référence (O), caractérisé en ce qu’il comporte : une balise active (100) propre à émettre un premier signal électromagnétique selon un premier cône d’émission, définit par un sommet coïncidant avec le point de référence, un premier angle d’ouverture et un premier axe correspondant à une direction d’émission (Z) ; et un radar multifaisceaux (50), embarqué à bord de l’aéronef (1), fonctionnant en réception et propre à réaliser des mesures d’écartométrie sur un signal reçu depuis la balise active (100), le radar multifaisceaux (50) comportant une antenne adaptée pour une réception selon au moins deux cônes de réception spatialement séparés. Figure pour l'abrégé : Figure 1

Description

Ensemble de guidage pour amener un aéronef vers un point de référence; procédé de guidage associé
L’invention a pour domaine celui des dispositifs et des procédés de guidage d’un aéronef vers un point de référence.
On souhaiterait disposer de moyens permettant de guider un aéronef jusqu’à un point de référence afin de s’en approcher au plus près, c’est-à-dire avec une précision de guidage de l’ordre de la dizaine de centimètres, de préférence de l’ordre de la dizaine de millimètres.
Une telle précision est par exemple requise pour l’atterrissage sur le pont d’un navire d’un hélicoptère de taille réduite, en particulier un hélicoptère autonome de type drone.
On connait des systèmes de radionavigation, par exemple pour la navigation maritime, qui mettent en œuvre une pluralité de bouées émettrices, dont les positions géographiques sont connues. Un récepteur, embarqué à bord d’un navire, détermine alors, à partir des signaux reçus, la distance qui le sépare de chaque bouée et, par triangulation, détermine la localisation absolue du navire.
Une variante de ces systèmes consiste à déterminer la localisation du navire par la mesure d’une différence de phase entre les signaux synchronisés émis par différentes bouées.
Cependant, la précision de ces systèmes, qui est ajustée aux besoins de la navigation maritime, n’est que de l’ordre du mètre.
On connait également les systèmes ILS (pour «Instrument Landing System» en anglais), qui sont constitués de balises positionnées sur une piste pour fournir une information relative à la direction d’atterrissage de l’aéronef par rapport à la piste. Un tel système guide un aéronef au moment de l’atterrissage pour qu’il atterrisse le long de l’axe de la piste, avec une incidence maitrisée. Un tel système n’est pas adapté pour amener un aéronef sur un point de référence avec une précision élevée.
Une alternative aux systèmes ILS est présentée dans les documents FR 2894347 et FR 2878336. Un dispositif de détection et de localisation, au sol, exploite une onde émise par un émetteur embarqué à bord de l’aéronef, pour effectuer une localisation de l’aéronef destinée à améliorer la précision de la mesure de positon angulaire de l’aéronef par rapport à la piste.
Le but de la présente invention est par conséquent de répondre à ce besoin en proposant notamment une alternative aux systèmes connus.
Pour cela l’invention a pour objet un ensemble de guidage pour amener un aéronef vers un point de référence, caractérisé en ce qu’il comporte: une balise active propre à émettre un premier signal électromagnétique selon un premier cône d’émission, définit par un sommet coïncidant avec le point de référence, un premier angle d’ouverture et un premier axe correspondant à une direction d’émission ; et un radar multifaisceaux, embarqué à bord de l’aéronef, fonctionnant en réception et propre à réaliser des mesures d’écartométrie sur un signal reçu depuis la balise active, le radar multifaisceaux comportant une antenne adaptée pour une réception selon au moins deux cônes de réception spatialement séparés.
L’invention met avantageusement à profit le principe de l’écartométrie, qui est par ailleurs connu dans le domaine radar pour le suivi de cible.
Suivant des modes particuliers de réalisation l’ensemble de guidage comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- la balise active est propre à émettre, en outre, au moins un second signal électromagnétique selon un second cône d’émission, le sommet du second cône d’émission coïncidant avec le point de référence, l’axe du second cône d’émission coïncidant avec la direction d’émission, et un second angle d’ouverture, le second angle d’ouverture étant strictement supérieur au premier angle d’ouverture premier cône d’émission, le second signal et le premier signal étant séparables l’un de l’autre selon une propriété prédéfinie, le radar multifaisceaux étant propre à séparer, dans le signal reçu de la balise active, une contribution du premier signal et une contribution du second signal et à réaliser des mesures d’écartométrie à partir de la contribution du premier signal et/ou de la contribution du second signal.
- la propriété prédéfinie étant une fréquence, la balise active est propre à émettre le premier signal selon une première fréquence caractéristique et le second signal selon une seconde fréquence caractéristique, la seconde fréquence étant différente de la première.
- le radar multifaisceaux présente une configuration dite parallèle dans laquelle les axes des cônes de réception sont parallèles entre eux ou une configuration dite divergente dans laquelle les axes des cônes de réception divergent à partir d’un centre de l’antenne du radar.
- l’antenne du radar multifaisceaux comporte quatre antennes élémentaires, chaque antenne élémentaire étant associée à un cône de réception.
L’invention a également pour objet un procédé de guidage pour amener un aéronef vers un point de référence, en utilisant un ensemble de guidage conforme à l’ensemble de guidage précédent, consistant, dans une phase d’atterrissage, à rapprocher l’aéronef du point de référence le long de la direction d’émission de la balise active, en contrôlant une position de l’aéronef dans un plan perpendiculaire à la direction d’émission en fonction de mesures d’écartométrie réalisées périodiquement par le radar multifaisceaux à partir du signal électromagnétique reçu de la balise active.
Suivant des modes particuliers de réalisation, le procédé de guidage comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou suivant toutes combinaisons techniquement possibles:
- lorsque, dans la phase d’atterrissage, la distance entre l’aéronef et le point de référence est inférieure à une altitude limite caractéristique du premier cône d’émission de la balise active et que les mesures d’écartométrie ne peuvent plus être réalisées à partir du premier signal électromagnétique émis par la balise active, la phase d’atterrissage se poursuit en réalisant les mesures d’écartométrie à partir du second signal électromagnétique émis par la balise active dans le second cône d’émission.
- dans une phase d’approche, le procédé consiste à rapprocher l’aéronef de la direction d’émission de la balise active selon un plan sensiblement perpendiculaire à la direction d’émission, en réalisant périodiquement des mesures d’écartométrie.
- dans la phase d’approche, les mesures d’écartométrie sont réalisées sur le second signal émis dans le second cône d’émission, puis, lorsque les mesures d’écartométrie sur le second signal ne sont plus pertinentes, les mesures d’écartométrie sont réalisées sur le premier signal émis dans le premier cône d’émission.
L’invention a également pour objet un aéronef, caractérisé en ce qu’il embarque un dispositif parmi un radar multifaisceaux et une balise active d’un ensemble de guidage conforme à l’ensemble de guidage précédent.
L’invention et ses avantages seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d’un mode de réalisation particulier, donné uniquement à titre d’exemple illustratif non limitatif, cette description étant faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels:
La figure 1 est une représentation schématique de l’atterrissage d’un aéronef sur une piste en mettant en œuvre un ensemble de guidage selon l’invention, qui comporte une balise active de marquage du centre de la piste et un radar multifaisceauxà bord de l’aéronef ;
La figure 2 est une représentation schématique d’un mode de réalisation de la balise active de la figure 1 ;
La figure 3 est une représentation schématique d’un mode de réalisation du radar multifaisceaux de la figure 1;
La figure 4 et [Fig 5] la figure 5 sont des représentations géométriques permettant d’expliquer les mesures d’écartométrie réalisées par un radar multifaisceaux à partir du signal émis par une balise active ;
La figure 6 est une illustration d’une phase d’approche du procédé de guidage selon l’invention permettant de positionner le radar multifaisceaux à l’aplomb de la balise active; et,
La figure 7 est une illustration d’une phase d’atterrissage du procédé de guidage selon l’invention permettant de rapprocher le radar multifaisceaux de la balise active.
En se référant à la figure 1, un ensemble de guidage est utilisé lors de l’atterrissage d’un aéronef 1 sur une piste 2, de manière à amener l’aéronef 1 sur un point de référence O avec une précision élevée.
Un repère (O, X Y Z) est associé à la piste 2 de sorte que son origine coïncide avec le point de référence O. Le plan de la piste 2 est défini par les axes X et Y, tandis que la direction perpendiculaire à la piste 2, correspond à l’axe Z, qui est ici considéré comme vertical.
L’ensemble de guidage comporte une balise active 100 et un radar multifaisceaux 50.
La balise active 100 permet de marquer le point de référence O. La balise active 100 est par exemple implantée dans la piste 2.
Le radar multifaisceaux 50 est embarqué à bord de l’aéronef 1. Le radar multifaisceaux 50 est par exemple fixe par rapport à l’aéronef 1.
Un repère (O’, X’ Y’ Z’) est associé au radar multifaisceaux 50. Pour simplifier la présente description, une fois l’aéronef posé sur la piste 2 dans la position recherchée, le repère (O’, X’ Y’ Z’) coïncide avec le repère (O, X Y Z).
Comme représenté sur la figure 2, la balise active 100 intègre une antenne 120 comportant trois éléments rayonnants 121, 122 et 123.
Chaque élément rayonnant est propre à émettre un signal électromagnétique caractéristique, selon un faisceau d’émission de forme sensiblement conique. Les différents faisceaux d’émission possèdent la même origine et un axe commun. Cet axe commun, ou direction d’émission de la balise active, correspondant à l’axe Z.
Plus précisément, le premier élément rayonnant 121 est propre à émettre un premier signal électromagnétique, à une première fréquence caractéristique f1, à l’intérieur d’un premier cône d’émission 111. Le premier cône d’émission 111 est tel que son sommet coïncide avec le point de référence O et que son axe coïncide avec l’axe Z. Ce premier cône d’émission 111 se caractérise par un angle d’ouverture .
Le second élément rayonnant 122 est propre à émettre un second signal électromagnétique à une seconde fréquence caractéristique f2, à l’intérieur d’un second cône d’émission 112. Le second cône d’émission 112 est tel que son sommet coïncide avec le point de référence O et que son axe coïncide avec l’axe Z. Il se caractérise par un second angle d’ouverture , strictement supérieur au premier angle d’ouverture .
Le troisième élément rayonnant 123 est propre à émettre un troisième signal électromagnétique, à une troisième fréquence caractéristique F3, à l’intérieur d’un troisième cône d’émission 113. Le troisième cône d’émission 113 est tel que son sommet coïncide avec le point de référence O et que son axe coïncide avec l’axe Z. Il se caractérise par un troisième angle d’ouverture strictement supérieur au second angle d’ouverture .
Il est à noter que la figure 2 est schématique. La distance séparant les éléments rayonnants les uns des autres est suffisamment petite pour que l’on puisse considérer les faisceaux émis par chacun de ces éléments rayonnants comme superposés les uns aux autres.
La chaine d’alimentation de l’antenne 120 intègre un générateur 170 propre à produire un signal d’alimentation du type peigne de fréquences: il comporte une première composante à la première fréquence caractéristique f1, une seconde composante à la seconde fréquence caractéristique f2, et une troisième composante à la troisième fréquence caractéristique f3.
En aval du générateur 170, un diviseur de puissance 160, sépare le signal d’alimentation en trois signaux d’alimentation élémentaires identiques.
Chaque signal d’alimentation élémentaire est appliqué en entrée d’une ligne d’alimentation, dont la sortie est connectée à un élément rayonnant associé.
Chaque ligne d’alimentation comporte un filtre suivi d’un amplificateur pour mettre en forme le signal d’excitation de l’élément rayonnant associé.
Plus précisément, le premier filtre 151 permet de sélectionner, dans le signal d’alimentation élémentaire, la première composante de fréquence f1. Cette dernière est amplifiée par l’amplificateur 141 avant d’être appliquée au premier élément rayonnant 121.
Le second filtre 152 permet de sélectionner, dans le signal d’alimentation élémentaire, la seconde composante de fréquence f2. Cette dernière est amplifiée par l’amplificateur 142 avant d’être appliquée au second élément rayonnant 122.
Le troisième filtre 153 permet de sélectionner, dans le signal d’alimentation élémentaire, la troisième composante de fréquence f3. Cette dernière est amplifiée par l’amplificateur 143 avant d’être appliquée au troisième élément rayonnant 123.
En se référant à la figure 3, le radar multifaisceaux 50 intègre une antenne 60. Le plan antennaire de l’antenne 60 correspond au plan X’Y’ et son centre géométrique, à l’origine O’.
L’antenne 60 comporte par exemple quatre antennes élémentaires, chaque antenne élémentaire étant propre à capter des signaux électromagnétique selon un faisceau de réception conique.
Plus précisément, dans le mode de réalisation de la figure 2, les points d’implantation des antennes élémentaires sur le plan antennaire correspondent aux sommets d’un carré de centre O’ et de côté de longueur .
L’antenne élémentaire 52A, respectivement 52B, 52Cet 52D, collecte les signaux selon un cône de réception 51Ad’axe A, respectivement un cône de réception 51Bd’axe B, un cône de réception 51Cd’axe C et un cône de réception 51Dd’axe D.
Les axes des cônes de réception sont parallèles entre eux et à l’axe Z’. Ils sont cependant distincts de l’axe Z’ et orientés vers les côtes négatives pour pouvoir capter le signal émis par la balise active 100.
Les différents cônes de réception présentent le même angle d’ouverture .
Le radar multifaisceaux 50 est par exemple un radar fonctionnant en émission / réception, qui n’est pas dédié au guidage, mais peut être utilisé pour réaliser d’autres tâches au cours du vol de l’aéronef 1. En revanche, lorsque le radar multifaisceaux 50 est utilisé pour le guidage, il fonctionne uniquement en réception.
Ainsi, le radar multifaisceaux 50 comporte quatre voies d’émission/réception identiques, respectivement 54A, 54B, 54Cet 54D. Chaque voie est associée à l’une des antennes élémentaires.
Chaque voix comporte une ligne d’émission et une ligne de réception connectées à l’antenne élémentaire associée via un circulateur 55.
La ligne d’émission n’est pas présentée plus en détail puisque elle n’est pas utilisée pour le guidage.
Une ligne de réception reçoit en entrée le signal collecté par l’antenne élémentaire correspondante. Elle intègre de manière classique:
- un mélangeur de fréquences 56 pour la transposition du signal en bande de base, celle-ci étant caractérisée par une fréquence intermédiaire;
- une unité d’amplification et de filtrage 57 pour isoler le signal utile à l’intérieur de la bande de base; et,
- un convertisseur analogique/numérique 58 pour coder le signal filtré.
Le signal numérisé en sortie de chaque ligne de réception est appliqué en entrée d’un calculateur 59.
Le calculateur 59 est convenablement programmé de manière à réaliser périodiquement des mesures d’écartométrie et générer en sortie un signal de guidage S.
Via par exemple une interface homme/machine adaptée, le signal de guidage S est porté à la connaissance du pilote de l’aéronef 1 pour que ce dernier puisse en tenir compte dans la manière de manœuvrer son appareil au cours de l’atterrissage. En variante, le signal de guidage S est transmis à un dispositif autopilote pour un atterrissage automatique de l’aéronef 1.
Le principe des mesures d’écartométrie réalisées par le calculateur 59 est illustré par les figures 4 et 5, pour le cas particulier où l’on ne considère qu’un unique cône d’émission, par exemple le premier cône d’émission 111.
La situation représentée à la figure 4 correspond au cas où le radar multifaisceaux 50 se situe à l’aplomb de la balise active 100 (l’axe Z’ coïncidant alors avec l’axe Z). De plus, le plan antennaire X’Y’ est parallèle au plan XY de la piste 2.
Sont représentés le premier cône d’émission 111 de la balise 100 et les quatre cônes de réception 51A, 51B, 51Cet 51Ddu radar 50 .
La figure 5 représente une section de ces différents cônes selon un plan intermédiaire 3 parallèle au plan XY de la piste 2. Le plan intermédiaire 3 est solidaire de l’aéronef 1, c’est-à-dire que la distance entre le plan intermédiaire 3 et le plan X’Y’ est constante.
L’intersection d’un cône avec le plan intermédiaire 3 se fait selon un cercle.
Lorsque l’altitude de l’aéronef 1 est élevée, les sections des cônes de réception 51A, 51B, 51Cet 51Dse situent à l’intérieur de la section du cône d’émission 111.
Lorsque l’altitude de l’aéronef 1 diminue, c’est-à-dire lorsque le radar 50 se rapproche de la balise active 100, le diamètre de la section du cône d’émission 111 diminue progressivement.
Autour d’une altitude limite H1, la section du cône d’émission 111 est tangent aux différentes sections des cônes de réception 51A, 51B, 51Cet 51D. Ceci est représenté en traits pleins sur la figure 5.
Lorsque l’altitude de l’aéronef 1 continue à diminuer, le diamètre de la section du cône d’émission 111 réduit de sorte que les sections des cônes de réception 51A, 51B, 51Cet 51Dfinissent par sortir et se retrouver à l’extérieur du périmètre de la section du cône d’émission 111.
Pour les altitudes supérieures à l’altitude limite H1, des mesures d’écartométrie permettent d’aligner l’axe Z’ de l’aéronef sur l’axe Z de la balise.
Comme illustré sur la figure 5 en traits pointillés pour le cas de l’altitude limite H1, dès que l’axe Z’ du radar n’est plus aligné sur l’axe Z de la balise, la section du cône d’émission 111 est décalée par rapport au repère (O’, X’ Y’), de sorte que tout ou partie de certaines des sections des cônes de réception 51A, 51B, 51Cet 51Dsortent du périmètre de la section du cône d’émission 111. Il existe alors une différence entre l’amplitude des signaux captés par chacune des antennes élémentaires du radar 50. La détermination de cette différence permet une évaluation du désalignement des axe Z et Z’.
Le calculateur 59 est ainsi propre à calculer périodiquement les grandeurs:
Où , , et sont les amplitudes des signaux captés respectivement par les antennes élémentaires 51A, 51B, 51Cet 51D.
Le rapport de la grandeur sur la grandeur est proportionnelle à l’écart entre O’ et O selon l’axe X et le rapport de la grandeur sur la grandeur est proportionnelle à l’écart entre O’ et O selon l’axe Y.
Ainsi, la recherche, à chaque instant, du minimum de chacun de ces deux rapports permet le centrage de l’aéronef 1 sur la direction d’émission de la balise active 100.
Les mesures d’écartométrie permettent donc de corriger la position de l’aéronef 1 afin d’aligner l’axe Z’ sur l’axe Z, tout en réduisant progressivement l’altitude de l’aéronef 1.
Cependant, comme indiqué ci-dessus, en-deçà de l’altitude limite H1, il n’est plus possible de réaliser les mesures d’écartométrie à partir du premier signal, les antennes élémentaires du radar 50 n’étant plus «éclairées» par le premier faisceau conique de la balise 100 .
Or l’altitude limite H1pour le premier cône d’émission 111 est donnée par la relation suivante:
Où est la distance entre le centre d’une antenne élémentaire et le point O’ dans le plan antennaire du radar 50.
A constant, on constate ainsi qu’il convient d’augmenter l’angle d’ouverture du cône d’émission pour réduire l’altitude limite.
Ceci est pris en compte dans le mode de réalisation actuellement préféré, pour lequel la balise active 100 émet des signaux dans des cônes d’émission de plus en plus ouverts.
Ainsi, dès que les mesures d’écartométrie ne peuvent plus être effectuées au moyen du premier signal (l’aéronef se trouvant à une altitude inférieure à l’altitude limite H1associée au premier cône d’émission 111), elles sont effectuées au moyen du second signal, émis dans un second cône d’émission 112 ayant une plus grande ouverture que le premier cône d’émission 111.
De manière similaire, dès que les mesures d’écartométrie ne peuvent plus être effectuées au moyen du second signal (l’aéronef se trouvant à une altitude inférieure à une altitude limite H2associée au second cône d’émission 112), elles sont effectuées au moyen du troisième signal, émis dans un troisième cône d’émission 113, ayant une plus grande ouverture que le second cône d’émission 112.
Le procédé de guidage selon l’invention va maintenant être décrit en référence aux figures 6 et 7, qui sont des vues selon un plan vertical XZ.
Au point de référence O, la balise active 100 émet simultanément trois signaux, à des fréquences caractéristiques différentes (respectivement f1, f2 et f3), dans trois cônes d’émission coaxiaux issus du point O (respectivement 111, 112 et 113).
La figure 6 illustre une phase d’approche du procédé de guidage permettant d’aligner l’axe Z’ du radar 50 avec l’axe Z de la balise 100 par un déplacement selon la direction F1 de l’aéronef 1.
Dans cette phase d’approche, l’aéronef 1 s’approche de la piste 2.
Le radar 50 accroche le troisième signal émis dans le troisième cône démission 113, présentant la plus grande ouverture.
Par écartométrie sur ce troisième signal, l’aéronef 1 est guidé pour, à altitude sensiblement constante, se rapprocher de l’axe Z du troisième cône d’émission 113.
En poursuivant son déplacement, le radar 50 finit par accrocher le second signal émis dans le second cône d’émission 112. A partir de ce moment, les mesures d’écartométrie sont réalisées, non plus sur le troisième signal (ce qui ne serait plus discriminant), mais sur le second signal.
Le guidage de l’aéronef, toujours à une altitude sensiblement constante, peut se poursuivre pour le rapprocher davantage de l’axe Z du second cône d’émission 112.
En poursuivant son déplacement, le radar 50 finit par accrocher le premier signal émis dans le premier cône 111, ce qui permet alors de réaliser les mesures d’écartométrie, non plus sur le second signal, mais sur le premier signal.
L’aéronef 1 est ainsi progressivement amené sur la direction d’émission de la balise active 100, à l’aplomb du point de référence O
La figure 7 illustre la phase suivante du procédé de guidage. Il s’agit de la phase d’atterrissage proprement dite, permettant, tout en conservant l’alignement sur la direction d’émission de la balise active 100, d’approcher l’aéronef 1 du point de référence O. L’aéronef se déplace selon la direction F2.
Dans cette phase d’atterrissage, l’altitude de l’aéronef 1 est progressivement réduite tout en régulant la position de l’aéronef transversalement à l’axe Z en utilisant les mesures d’écartométrie réalisées à partir du premier signal émis dans le premier cône 111.
L’aéronef 1 finit par atteindre l’altitude limite H1associée au premier cône d’émission 111.
Pour pouvoir poursuivre le guidage de l’aéronef en-deçà de l’altitude limite H1, le radar multifaisceaux 50 utilise alors le second signal émis dans le second cône d’émission 112 pour réaliser les mesures d’écartométrie.
Ceci permet d’assujettir la position de l’aéronef le long de l’axe Z jusqu’à atteindre l’altitude limite H2associée au second cône d’émission 112.
Pour pouvoir approcher l’aéronef encore plus près du point de référence O, en-deçà de l’altitude limite H2, le radar multifaisceaux 50 utilise le troisième signal émis dans le troisième cône d’émission 113 pour réaliser les mesures d’écartométrie.
Ceci permet tout en guidant l’aéronef le long de l’axe Z, de l’amener jusqu’à l’altitude limite H3associée au troisième cône d’émission 113.
L’aéronef 1 se trouvant alors à proximité du point de référence O, il suffit de couper le moteur de l’aéronef 1 pour qu’il se pose sur la piste 2 à proximité immédiate du point de référence 0.
En choisissant correctement la valeur des angles d’ouverture des cônes d’émission, ainsi que les paramètres caractéristiques du radar multifaisceaux (notamment la distance séparant les antennes élémentaires), il est possible de guider l’aéronef jusqu’à quelques millimètre du point de référence.
Avec ces valeurs, le système venant d’être décrit permet l’atterrissage d’un drone de petite taille à 10 mm du point de référence O. Ceci correspond à la précision recherchée.
De manière générale, l’antenne de la balise active comporte au moins un cône d’émission. La multiplication des cônes d’émission améliore la précision du guidage.
Dans un mode de réalisation, l’antenne comporte un unique cône d’émission, dont l’ouverture est ajustable, notamment en fonction de la distance séparant l’aéronef à guider du point de référence.
L’homme du métier connaît d’autres architectures de la chaîne d’alimentation du ou des éléments rayonnants de l’antenne, que celle décrite à la figure 2.
De manière générale, le radar multifaisceaux comporte une antenne intégrant au moins deux antennes élémentaires, séparées l’une de l’autre le long d’une direction de séparation. Le procédé de guidage s’effectue alors dans un plan défini par l’axe d’émission de la balise active et la direction de séparation du radar.
Dans le mode de réalisation présenté ci-dessus, les antennes élémentaires sont distantes les unes des autres dans le plan antennaire et les axes des cônes de réception sont parallèles entre eux. En variante de cette configuration dite parallèle, l’antenne du radar multifaisceaux est configurée de manière à ce que les antennes élémentaires soient proches les unes des autres dans le plan antennaire et que les axes des cônes de réception soient divergents (configuration divergente).
L’homme du métier connaît d’autres architectures de l’électronique associée à l’antenne du radar multifaisceaux, que celle décrite à la figure 3.
Au lieu que les différents signaux émis par la balise active soient caractérisés par une fréquence particulière, une autre propriété du signal peut être utilisée pour permettre une discrimination entre chacun des signaux émis. Par exemple, chaque signal pourrait être produit avec une modulation d’amplitude caractéristique, une modulation de phase caractéristique, une modulation de fréquence caractéristique, ou une polarisation (rectiligne, circulaire gauche ou circulaire droite) caractéristique.
Les différents signaux émis par la balise active peuvent être émis simultanément ou successivement.
Le signal électromagnétique émis par la balise active peut être un signal dans le spectre infrarouge, dans le spectre optique, dans le spectre radio, ou tout autre spectre électromagnétique adapté en fonction de l’application envisagée.
Dans une autre variante de réalisation, c’est le radar multifaisceaux qui marque le point de référence et la balise active qui est embarquée à bord de l’aéronef. Pour guider le déplacement de l’aéronef à partir des mesures d’écartométrie effectuées par le radar, il convient alors d’établir une liaison de communication entre le radar et l’aéronef pour que le pilote et/ou le système de pilotage de l’aéronef puisse recevoir les données nécessaires au guidage.
Par aéronefs, on entend tout type d’avions, d’hélicoptères, de dirigeables, ou plus généralement tout type d’engins volants manœuvrables.

Claims (10)

  1. Ensemble de guidage pour amener un aéronef (1) vers un point de référence (O), caractérisé en ce qu’il comporte:
    - une balise active (100) propre à émettre un premier signal électromagnétique selon un premier cône d’émission (111), définit par un sommet coïncidant avec le point de référence, un premier angle d’ouverture ( ) et un premier axe correspondant à une direction d’émission (Z) ;
    - un radar multifaisceaux (50), embarqué à bord de l’aéronef (1), fonctionnant en réception et propre à réaliser des mesures d’écartométrie sur un signal reçu depuis la balise active (100), le radar multifaisceaux (50) comportant une antenne (60) adaptée pour une réception selon au moins deux cônes de réception (51A, 51B, 51C, 51D) spatialement séparés.
  2. Ensemble de guidage selon la revendication 1, dans lequel la balise active (100) est propre à émettre, en outre, au moins un second signal électromagnétique selon un second cône d’émission (112), le sommet du second cône d’émission coïncidant avec le point de référence (O), l’axe du second cône d’émission coïncidant avec la direction d’émission (Z), et un second angle d’ouverture ( ), le second angle d’ouverture étant strictement supérieur au premier angle d’ouverture ( ) du premier cône d’émission (111), le second signal et le premier signal étant séparables l’un de l’autre selon une propriété prédéfinie, le radar multifaisceaux (50) étant propre à séparer, dans le signal reçu de la balise active (100), une contribution du premier signal et une contribution du second signal et à réaliser des mesures d’écartométrie à partir de la contribution du premier signal et/ou de la contribution du second signal.
  3. Ensemble de guidage selon la revendication 2, dans lequel, la propriété prédéfinie étant une fréquence, la balise active (100) est propre à émettre le premier signal selon une première fréquence caractéristique et le second signal selon une seconde fréquence caractéristique, la seconde fréquence étant différente de la première.
  4. Ensemble de guidage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le radar multifaisceaux (50) présente une configuration dite parallèle dans laquelle les axes des cônes de réception sont parallèles entre eux ou une configuration dite divergente dans laquelle les axes des cônes de réception divergent à partir d’un centre de l’antenne du radar.
  5. Ensemble de guidage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’antenne (60) du radar multifaisceaux (50) comporte quatre antennes élémentaires (52A, 52B, 52C, 52D), chaque antenne élémentaire étant associée à un cône de réception (51A, 51B, 51C, 51D).
  6. Procédé de guidage pour amener un aéronef (1) vers un point de référence (O), en utilisant un ensemble de guidage conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 5, consistant, dans une phase d’atterrissage, à rapprocher l’aéronef du point de référence le long de la direction d’émission (Z) de la balise active (100), en contrôlant une position de l’aéronef dans un plan perpendiculaire à la direction d’émission en fonction de mesures d’écartométrie réalisées périodiquement par le radar multifaisceaux (50) à partir du signal électromagnétique reçu de la balise active (100).
  7. Procédé de guidage selon la revendication 6, dans lequel, l’ensemble de guidage étant conforme à la revendication 2, lorsque, dans la phase d’atterrissage, la distance entre l’aéronef (1) et le point de référence (O) est inférieure à une altitude limite (H1) caractéristique du premier cône d’émission (111) de la balise active (100) et que les mesures d’écartométrie ne peuvent plus être réalisées à partir du premier signal électromagnétique émis par la balise active (100), la phase d’atterrissage se poursuit en réalisant les mesures d’écartométrie à partir du second signal électromagnétique émis par la balise active (100) dans le second cône d’émission (112).
  8. Procédé de guidage selon la revendication 6 ou la revendication 7, consistant, dans une phase d’approche, à rapprocher l’aéronef (1) de la direction d’émission (Z) de la balise active (100) selon un plan sensiblement perpendiculaire à la direction d’émission (Z), en réalisant périodiquement des mesures d’écartométrie.
  9. Procédé de guidage selon la revendication 8, dans lequel, l’ensemble de guidage étant conforme à la revendication 2, dans la phase d’approche, les mesures d’écartométrie sont réalisées sur le second signal émis dans le second cône d’émission (112), puis, lorsque les mesures d’écartométrie sur le second signal ne sont plus pertinentes, les mesures d’écartométrie sont réalisées sur le premier signal émis dans le premier cône d’émission (111).
  10. Aéronef (1), caractérisé en ce qu’il embarque un dispositif parmi un radar multifaisceaux (50) et une balise active (100) d’un ensemble de guidage selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
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