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Système considéré
Évaluation de la fiabilité en fin de vie d’une constellation de satellites avec AltaRica 3.0
RE451 v1 RECHERCHE ET INNOVATION

Système considéré
Évaluation de la fiabilité en fin de vie d’une constellation de satellites avec AltaRica 3.0

Auteur(s) : Benoît SAINT-GEORGES, David MAILLAND

Relu et validé le 18 déc. 2025 | Read in English

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Présentation

1 - Système considéré

  • 1.1 - Aperçu du système
  • 1.2 - Antenne active

2 - Approche Model-Based Safety Assessment (MBSA)

3 - Expérimentation

4 - Conclusion

5 - Glossaire

6 - Sigles, notation et symboles

Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article présente une nouvelle approche pour l’évaluation de la fiabilité et de la capacité de performance en fin de vie d’une constellation de satellites inspirée d’une constellation de communication de référence de Thales Alenia Space (TAS). Ce travail a été réalisé dans le cadre d’une coopération entre les équipes fiabilité système de TAS et des étudiants du parcours Sciences et Défis du Spatial de l’École polytechnique au cours de l’année scolaire 2020-2021. Le projet a été coordonné par David Mailland (TAS) et a bénéficié du support de Michel Batteux (IRT-SystemX).

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Auteur(s)

INTRODUCTION

Le secteur spatial a récemment vu le nombre de projets de constellations exploser. Le développement de tels programmes, d’une plus grande ampleur et dont les temps de développement sont significativement plus courts, impose aux industriels de pouvoir suivre une cadence bien différente de celles correspondant à des projets plus classiques. La spécificité de telles constellations est l’importation de technologies non propres au spatial. Un des défis est alors de correctement évaluer la fiabilité de ces technologies et des produits les utilisant. Les acteurs industriels, tel Thales Alenia Space (TAS), explorent alors de nouveaux moyens de répondre à cette demande.

Dans ce contexte et dans l’optique d’aider au développement de futurs projets de constellations de communication ou de navigation, cela a du sens d’essayer de nouvelles méthodes d’analyse liées au Model-Based Safety Assessment (MBSA).

Cette approche Model-Based pour l’analyse de fiabilité d’un système gagne peu à peu la confiance des ingénieurs et est toujours sujette à de nombreux développements. Il s’agit d’une méthode complémentaire aux traditionnelles études de fiabilité et de sécurité : elle vise l’obtention plus rapide de résultats équivalents mais aussi la création de nouveaux outils d’analyse.

Le MBSA consiste à modéliser la propagation d’échecs au sein d’un système en utilisant un langage spécifique. Cette méthode relativement récente permet une coopération renforcée entre les ingénieurs systèmes et les ingénieurs fiabilité au travers de l’utilisation de modèles communs, notamment dans le contexte des programmes de constellations.

Les objectifs de cette étude sont d’abord d’évaluer l’intérêt de la méthode MBSA dans le contexte d’un programme de télécommunication et ensuite d’étudier les opportunités offertes par une telle approche, notamment via l’outil AltaRica.

Points clés

Domaine : technique d’évaluation de la fiabilité

Degré de diffusion de la technologie : émergence

Technologies impliquées : outils MBSA (AltaRica)

Domaines d’application : systèmes industriels complexes

Principaux acteurs français (liste non exhaustive) :

  • Institut : IRT-SystemX, développeur AltaRica

  • Universités : École polytechnique

Contact :  https://www.irt-systemx.fr/en/projets/oar/

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re451

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1. Système considéré

Cette section présente une description d'un système de télécommunication à base d'un réseau de satellites et une description du rôle d'une antenne active de chaque satellite.

1.1 Aperçu du système

Un programme de constellation de communication type vise à fournir des services de télécommunication dans le monde entier grâce à un réseau de satellites interconnectés et redondants ainsi qu’à un segment sol. Un tel système comprend tous les moyens de contrôle des satellites mais aussi les moyens de connexion entre les utilisateurs et le réseau.

Une constellation type est composée d’un certain nombre de satellites, à une altitude donnée, organisés autour de différents plans orbitaux sur lesquels orbitent les satellites principaux. En général ces satellites communiquent avec leurs voisins d’une même orbite ou sur de plans adjacents via des antennes appelées cross-links. Les satellites communiquent aussi avec les utilisateurs au travers d’une antenne active composée d’un certain nombre de faisceaux. Des satellites de secours sont mis à disposition sur une orbite parking ou au sol.

D’un point de vue pratique ces systèmes permettent de relier différents utilisateurs sans passer par un réseau terrestre. Les utilisateurs peuvent ainsi accéder au service indépendamment de leur position sur Terre, à l’inverse des systèmes de communication classique.

HAUT DE PAGE

1.2 Antenne active

L’antenne active de chaque satellite constitue une partie critique du système. Elle est faite d’un réseau d’émetteurs. Chaque émetteur (émetteur élémentaire EE) peut être considéré comme une antenne élémentaire avec son propre profil d’émission. La création du faisceau RF est réalisée grâce à ce réseau d’émetteurs, contrôlables en amplitude et phase, fournissant ainsi un gain maximal dans une direction choisie (technique du faisceau directionnel).

Plus de détails sur les antennes actives types de TAS sont disponibles dans ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - LAFOND (J.-C.), VOURCH (E.), DELEPAUX (F.), LEPELTIER (P.), BOSSHARD (P.), DUBOS (F.), FEAT (C.), LABOURDETTE (C.), NAVARRE (G.), BASSALER (J.-M.) -   Thales Alenia Space multiple beam antennas for telecommunication satellites.  -  In : The 8th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP 2014). The Hague, Netherlands : IEEE, p. 186-190. isbn : 978-88-907018-4-9. doi : 10.1109/EuCAP.2014.6901723 (2014).

  • (2) - RAUZY (A.-B.) -   Guarded transition systems : A new states/events formalism for reliability studies.  -  En In : Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part O : Journal of Risk and Reliability 222.4, p. 495-505. ISSN : 1748-006X, 1748-0078. doi : 10.1243/1748006XJRR177 (2008).

  • (3) - PROSVIRNOVA (T.) -   AltaRica 3.0 : a Model-Based approach for Safety Analyses.  -  In : Thèse de l'École Polytechnique (2014).

  • (4) - BILBA (T.), MAILLAND (D.), DUMONT (L.), SCHAFF (M.) -   Expérimentation de la méthodologie MBSA au domaine Spatial.  -  In : Lambda-Mu, 22e Congrès de Maîtrise des Risques et Sûreté de fonctionnement (2020).

  • (5)...

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