Dispositivo de control de posición(es) relativa(s) mediante medidas de potencia de la señal, para un ingenio espacial de un grupo de ingenios espaciales en formación.

Dispositivo (D) de control, para un ingenio (Si) espacial de un grupo de ingenios espaciales que tiene por objetodesplazarse según una formación determinada,

que comprende un conjunto de al menos tres antenas (Aj) deemisión/recepción implantadas sobre al menos tres caras de orientación diferentes de dicho ingenio (Si) espacial, yadecuadas para emitir/recibir señales de radiofrecuencia, y medios (MT) de tratamiento dispuestos para estimar lasdirecciones de transmisión de las señales emitidas por los otros ingenios (Si') espaciales del grupo a partir de dichasseñales recibidas por dichas antenas (Aj), caracterizado porque comprende:

- unos medios (MC) de control dispuestos para asignar, a cada antena de emisión/recepción, unas franjas deemisión diferentes y unas franjas de recepción diferentes siguiendo un esquema de reparto temporal en el quelas antenas no emitan simultáneamente,

- unos primeros medios (M1) de medición, dispuestos para determinar la potencia de las señales que recibe cadauna de dichas antenas (Aj) y suministrar unos conjuntos de potencias, cada uno asociado a uno de dichos otrosingenios (Si') espaciales del grupo,

- y unos medios (BD) de memorización aptos para almacenar unos conjuntos de datos cartográficos,representativo cada uno, de las potencias de las señales que recibe cada una de dichas antenas (Aj) en funciónde las direcciones de transmisión establecidas,

- y porque dichos medios (MT) de tratamiento están dispuestos para comparar cada conjunto de potencias quesuministran dichos primeros medios (M1) de medición a los dichos conjuntos de datos cartográficosalmacenados para así estimar cada dirección de transmisión de las señales que emiten los otros ingenios (Si')espaciales del grupo, con respecto a un sistema de referencia vinculado a dicho ingenio (Si) espacial.

Dispositivo de control de posición (es) relativa (s) mediante medidas de potencia de la señal, para un ingenio espacial de un grupo de ingenios espaciales en formación La invención se refiere a grupos de ingenios espaciales, como por ejemplo satélites, que tienen por objeto desplazarse en formación para cumplir colectivamente una misión, y más concretamente para controlar las posiciones relativas de estos ingenios espaciales, los unos con respecto a los otros.

Como saben los expertos en la materia, ciertos grupos de ingenios espaciales, como los satélites, deben situarse los unos con respecto a los otros, con cierta precisión con el fin de cumplir colectivamente una misión. Esta colocación debe efectuarse al principio de la misión, por ejemplo durante la puesta en órbita de los satélites. Aunque, también puede realizarse durante la misión, bien para efectuar una reconfiguración parcial o total del grupo, o bien para paliar un fallo técnico (o una avería del equipo) de al menos uno de los ingenios espaciales.

Con el fin de permitir una colocación de este tipo, se ha propuesto equipar cada ingenio espacial (o al menos los que revisten más importancia en el marco de la misión) con un dispositivo de control que comprenda al menos, en primer lugar, antenas de emisión/recepción, que eventualmente se completan con antenas de recepción, implantadas en caras con orientaciones diferentes del ingenio espacial, y encargadas de emitir/recibir señales de radiofrecuencias (RF) , en segundo lugar, un "sensor de RF" que comprenda concretamente unos primeros medios de medición encargados de estimar diferencias de marcha de las señales recibidas entre antenas y, en tercer lugar, medios de tratamiento encargados de estimar las direcciones de transmisión de las señales que emiten los otros ingenios espaciales del grupo (denominadas en general "ejes de visión") , a partir de las potencias de las señales recibidas.

Un dispositivo de control de este tipo también puede comprender unos segundos medios de medición encargados de estimar cada distancia que separa su ingenio espacial de uno de los otros ingenios espaciales del grupo, a partir de la señales que reciben las antenas y de la señales auxiliares que transmiten los otros ingenios espaciales del grupo y que son representativas de las distancias que las separan respectivamente de su ingenio espacial. En este caso, los medios de tratamiento pueden determinar las posiciones relativas de los ingenios espaciales del grupo, con respecto a un sistema de referencia establecido, a partir de las distancias estimadas y de los ejes de visión estimados.

Por último, si el dispositivo de control comprende medios de análisis, puede detectar los riesgos de colisión entre ingenios espaciales a partir de las posiciones relativas determinadas, e incluso proponer maniobras de evasión de su ingenio espacial, en función de estas posiciones relativas así como reconfigurar eventualmente toda la formación una vez descartadas las averías y los riesgos de colisión.

Cuando se implantan las antenas en lugares elegidos correctamente (por ejemplo limitando los trayectos múltiples) y que los primeros medios de medición aplican un método sólido para eliminar ambigüedades en la medición de las diferencias de marcha, es posible obtener diferencias de marcha de aproximadamente unos milímetros, y por lo tanto de direcciones de transmisión que tengan una precisión de aproximadamente un grado.

Para que el dispositivo de control pueda funcionar en todas las direcciones y por lo tanto determinar cualquier posición relativa, es necesario que cada ingenio espacial tenga varias caras equipadas con tríos de antenas (de las cuales una de emisión/recepción y dos de recepción) . Ahora bien, en primer lugar, la instalación de las antenas sobre los ingenios espaciales es una tarea difícil, en segundo lugar, el número elevado de antenas vuelve más complejo el dispositivo de control, y en tercer lugar, la eliminación de ambigüedades sobre la diferencias de marcha es un proceso complejo, difícilmente compatible con la solidez y el tiempo de reacción necesario en cuestión de detección de colisiones.

Sin lugar a dudas, es posible utilizar otras técnicas para estimar cualquier posición relativa de los ingenios espaciales, como por ejemplo el LIDAR o el RADAR, pero estas técnicas son o bien costosas y complicadas, o bien difíciles de implantar en los ingenios espaciales, en particular cuando se trata de satélites.

También es posible aplicar una técnica de estimación de cualquier posición relativa a base de GPS relativo (« Global Positioning System » -posicionamiento mediante satélites) . Pero esta solución no siempre está adaptada a las misiones de vuelo en formación, bien porque la altitud de la misión es demasiado elevada con respecto a la altitud de la constelación GPS, o bien porque se precisa un medio de posicionamiento adicional o independiente. El documento US-A-6 072 433 propone un sistema de localización autónomo que integra un módulo de emisión de señales GPS en cada receptor de los ingenios espaciales. No obstante, esta técnica requiere suficiente diversidad de ejes de observación y por lo tanto un número importante de ingenios espaciales. Durante un modo de funcionamiento de urgencia, tal como el de anti colisiones, la observación es demasiado débil como para poder eliminar la ambigüedad sobre la portadora.

Dado que ninguna solución conocida aporta una solución satisfactoria, la invención tiene por lo tanto por objeto mejorar la situación.

A este efecto, se propone un dispositivo de control, para un ingenio espacial de un grupo de ingenios espaciales que tiene por objeto desplazarse de acuerdo con una formación establecida, comprendiendo, por un lado, un conjunto de al menos tres antenas de emisión/recepción que tienen por objeto implantarse sobre al menos tres caras de orientación diferente del ingenio espacial y capaces de emitir/recibir unas señales de radiofrecuencia, y por otro lado, unos medios de tratamiento encargados de estimar las direcciones de transmisión de las señales que emiten los otros ingenios espaciales del grupo a partir de las señales que reciben las antenas.

Este dispositivo de control se caracteriza por el hecho de que:

- comprende unos medios (MC) de control dispuestos para asignar, a cada antena de emisión/recepción, unas franjas de emisión diferentes y unas franjas de recepción diferentes siguiendo un esquema de reparto temporal en el que las antenas no emiten simultáneamente, -y que comprende, por un lado, unos primeros medios de medición encargados de determinar la potencia de las señales que reciben cada una de las antenas y de suministrar unos conjuntos de (medidas de) potencias,

asociados cada uno a uno de los otros ingenios espaciales del grupo, y por otro lado, unos medios de memorización encargados de almacenar unos conjuntos de datos cartográficos, representativos cada uno de las potencias de las señales recibidas en función de la dirección de transmisión establecida, y

-que sus medios de tratamiento están encargados de comparar cada conjunto de potencias (suministrada por los primeros medios de medición) a los conjuntos de datos cartográficos almacenados con el fin de estimar cada 20 dirección de transmisión de las señales emitidas por los otros ingenios espaciales del grupo, con respecto a un

sistema de referencias vinculado a su ingenio espacial.

El dispositivo de acuerdo con la invención, puede contar con otras características que pueden tomarse conjunta o separadamente, y en particular:

- sus primeros medios de medición pueden encargarse de efectuar unas mediciones de la relación señal/ruido (S/B) para cada una de las señales recibidas con el fin de determinar su potencia; -puede comprender unos medios de control encargados, en caso de que se asigne una franja temporal de emisión y una franja temporal de recepción (complementarias entre sí) a cada ingenio espacial del grupo, de conformidad con un esquema establecido, de recortar las franjas temporales de emisión y recepción asignadas a su ingenio espacial en un número de subfranjas de emisión y de subfranjas de recepción igual cada uno al número de antenas de emisión/recepción de su ingenio espacial, y de asignar una subfranja de emisión a cada una de las antenas de emisión/recepción de acuerdo con una primera disposición establecida y una subfranja de recepción a cada una de las antenas de emisión/recepción según una segunda disposición establecida. Cada antena de emisión/recepción puede entonces emitir durante la subfranja de emisión que le ha sido asignada y recibir durante la subfranja de recepción que le ha sido asignada. Además, cada conjunto... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (D) de control, para un ingenio (Si) espacial de un grupo de ingenios espaciales que tiene por objeto desplazarse según una formación determinada, que comprende un conjunto de al menos tres antenas (Aj) de emisión/recepción implantadas sobre al menos tres caras de orientación diferentes de dicho ingenio (Si) espacial, y adecuadas para emitir/recibir señales de radiofrecuencia, y medios (MT) de tratamiento dispuestos para estimar las direcciones de transmisión de las señales emitidas por los otros ingenios (Si') espaciales del grupo a partir de dichas señales recibidas por dichas antenas (Aj) , caracterizado porque comprende:

- unos medios (MC) de control dispuestos para asignar, a cada antena de emisión/recepción, unas franjas de emisión diferentes y unas franjas de recepción diferentes siguiendo un esquema de reparto temporal en el que las antenas no emitan simultáneamente, -unos primeros medios (M1) de medición, dispuestos para determinar la potencia de las señales que recibe cada una de dichas antenas (Aj) y suministrar unos conjuntos de potencias, cada uno asociado a uno de dichos otros ingenios (Si’) espaciales del grupo, -y unos medios (BD) de memorización aptos para almacenar unos conjuntos de datos cartográficos, representativo cada uno, de las potencias de las señales que recibe cada una de dichas antenas (Aj) en función de las direcciones de transmisión establecidas, -y porque dichos medios (MT) de tratamiento están dispuestos para comparar cada conjunto de potencias que suministran dichos primeros medios (M1) de medición a los dichos conjuntos de datos cartográficos almacenados para así estimar cada dirección de transmisión de las señales que emiten los otros ingenios (Si’) espaciales del grupo, con respecto a un sistema de referencia vinculado a dicho ingenio (Si) espacial.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos medios (BD) de memorización están dispuestos para almacenar unos conjuntos de datos cartográficos, representativos de potencias normalizadas con respecto a un nivel de referencia, y porque dichos medios (MT) de tratamiento están dispuestos para analizar dichas potencias de cada conjunto de potencias que suministran dichos primeros medios de medición (M1) con el fin de determinar una potencia de referencia, y para aplicar a las señales recibidas procedentes de un mismo ingenio (Si') espacial, durante un tiempo establecido, una ganancia establecida de manera que las potencias de dichas señales recibidas se normalicen con respecto à dicha potencia de referencia.

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque dichos primeros medios (M1) de medición están dispuestos para efectuar unas mediciones de relación señal/ruido para cada una de dichas señales recibidas con el fin de determinar la potencia de cada señal recibida.

4. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1a 3, caracterizado porque los medios (MC) de control están dispuestos para, en caso de asignación de una franja temporal de emisión y de una franja temporal de recepción complementarias a cada ingenio espacial de dicho grupo, de conformidad con un esquema establecido, recortar las franjas temporales de emisión y de recepción asignadas a su ingenio (Si) espacial en un número de subfranjas de emisión y de subfranjas de recepción cada uno igual al número de antenas (Aj) de emisión/recepción de su ingenio (Si) espacial, y asignar unas subfranjas de emisión diferentes a cada una de dichas antenas (Aj) de emisión/recepción según una primera disposición establecida y unas subfranjas de recepción diferentes a cada una de dichas antenas (Aj) de emisión/recepción según una segunda disposición establecida, autorizando entonces a cada antena (Aj) de emisión/recepción a emitir durante la subfranja de emisión que le ha sido asignada y a recibir durante la subfranja de recepción que le ha sido asignada, y abarcando cada conjunto de potencias suministrado unas señales recibidas por dichas antenas (Aj) de emisión/recepción durante sus subfranjas de recepción respectivas.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios (MC) de control están dispuestos para hacer variar dicha primera disposición establecida y/o dicha segunda disposición establecida.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 à 5, caracterizado porque comprende unos segundos medios (M2) de medición dispuestos para estimar cada distancia que separa su ingenio espacial de uno de dichos otros ingenios (Si’) espaciales del grupo a partir de al menos dichas señales recibidas por cada una de dichas antenas (Aj) , y porque dichos medios (MT) de tratamiento están dispuestos para determinar las posiciones relativas de los ingenios espaciales de dicho grupo con respecto a un sistema de referencia establecido a partir de dichas distancias estimadas y de dichas direcciones de transmisión de señales estimadas.

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque dichos segundos medios (M2) de medición están dispuestos para estimar cada distancia que separa su ingenio (Si) espacial de uno de los otros dichos ingenios (Si’) espaciales del grupo a partir de dichas señales recibidas por cada una de dichas antenas (Aj) y de señales auxiliares transmitidas por los dichos otros ingenios (Si’) espaciales del grupo y representativas de las mediciones de distancia correspondientes entre ellos (Si') y dicho ingenio (Si) espacial.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque comprende unos medios (MA) de análisis dispuestos para detectar unos riesgos de colisión a partir de dichas posiciones relativas de los

ingenios espaciales de dicho grupo.

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque dichos medios (MA) de análisis están

dispuestos, en caso de que se detecte un riesgo de colisión, para determinar una maniobra de evasión de dicho 5 ingenio (Si) espacial en función de dichas posiciones relativas de los otros ingenios (Si’) espaciales de dicho grupo.

10. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque comprende unos medios de control dispuestos, tras una maniobra de evasión de colisión, para determinar unas maniobras de reconfiguración nominal de los ingenios (Si) espaciales de dicho grupo en función de sus posiciones relativas después de dicha maniobra de evasión de colisión.

11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque dichas antenas (Aj) de emisión/recepción son aptas para emitir y/o recibir unas señales de radiofrecuencia que se presenten en forma de portadora modulada mediante unos códigos pseudoaleatorios establecidos.

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque dichas antenas (Aj) de emisión/recepción están dispuestas para emitir/recibir las portadoras que presentan una frecuencia perteneciente a una banda de frecuencias establecidas de un grupo que comprende las bandas S, SHF y EHF.

13. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque dicha banda de frecuencias es la banda S.

14. Ingenio (Si) espacial que tiene por objeto desplazarse en formación dentro de un grupo de ingenios espaciales del mismo tipo, caracterizado porque comprende un dispositivo de control (D) de acuerdo con una de las 25 reivindicaciones anteriores.