Brevet FR2000936A1 — publié le 19690919

La présente invention concerne d'une manière générale l'électronique et plus particulièrement un système électronique utilisable pour des télécommunications par sonar„ Bien que les sj^stème Existants de télécommunication radio-électriques utilisent séparément des transmissions simultanées décalées spatialement ou en fréquence, la transmission d'un signal sonar en milieu aquatique présente des difficultés importantes à la multiplicité des trajectoires et aux interférences diverses de 1'environnement . Pour la télécommande de plusieurs stations sous-marines à partir d'un point de commande unique, il est nécessaire que les télécommunications se fassent avec un degré élevé de fiabilité. La présente invention réalise ceci en appliquant à la fois un décalage spatial et en fréquence par l'émission simultanée d'un signal sur deux fréquences différentes et sa réception sur deux antennes séparées dans l'espace de manière que les deux fréquences puissent être reçues par chaque antenne. L'emploi de ces techniques de combinaisons complexes permet d'accroître la probabilité d'une sortie correcte indiquant les ordres reçus. Cependant, il est possible d'accroître encore la fiabilité par l'émission d'une tonalité d'alerte qui est propre à une station réceptrice particulière. Cette tonalité d'alerte sert à déclencher l'alimentation des autres circuits,, En l'absence de la réception de la tonalité d'alerte sur au moins l'une des antennes, l'appareil ne fonctionne pas. le coefficient de fiabilité de l'appareil est amélioré par une distance de Hamming supérieure à 1 entre les codes de signalisation servant à déterminer la fonction à commander dans l'appareil récepteur„ Ainsi, bien que ces techniques de transmission simultanées soient utilisées, des erreurs peu nombreuses n'engendreront pas de sortie erronée mais plutôt une simple absence de fonctionnement de l'appareil. Après chaque opération de commande, l'appareil émet un signal de réponse sur deux fréquences différentes indiquant la nouvelle position ou valeur de la fonction commandée et qui est reçu par deux antennes séparées à la station de commande. La présente invention a donc pour but de fournir un système perfectionné de télécommunications aquatiques» Selon la présente invention, un appareil de télécommunication assurant une télécommande fiable en milieu aquatique d'une station située à distance d'une station de commande à émission complexe, comprend en combinaison un émetteur de station de commande constitué par un dispositif d'émission d'un premier signal d'alerte, un •b 5 10 15 20 25 30 35 40 01844 2 2000936 dispositif d'émission d'un second signal codé à une■fréquence donnée et un dispositif d'application dudit signal codé à une fréquence différente de ladite fréquence donnée ; un récepteur de la station à distance constitué par une .série de transducteurs récepteurs, une première série de détecteurs de signaux connectés respectivement à chacun desdits transducteurs pour déclencher une source d'alimentation de ladite station à la réception du premier signal, une seconde série de détecteurs de signaux codés reliés à chaque transducteur récepteur 5 un premier combinateur de réception simultanée connecté à chaque détecteur de signal codé pour fournir un signal codé unique de sortie qui soit représentatif des signaux reçus par ladite série de détecteurs, des décodeurs connectés de manière à recevoir le signal de sortie dudit combinateur et fournissant une sortie représentative d'une fonction de comnande particulière indiquée par le signal reçu, et une série de commandes reliées au décodeur et sensibles à un signal de commande individuel de ce dernier ; un émetteur d'état de la station à distance constitué par un détecteur de l'état de la dernière commande actionnée fournissant une sortie représentative de cet état, un codeur relié au détecteur pour fournir une première et une seconde impulsion de sortie séparées dans le temps en fonction de l'état détecté, et un émetteur émettant à partir de la station à distance des impulsions à une première et à une seconde fréquence dont la synchronisation dépend des impulsions fournies par le codeur ; et un récepteur à la station de commande constitué par une série de transducteurs récepteurs recevant les signaux de réponse d'état émis par les stations à distance, une troisième série de détecteurs connectés à chacun de ces transducteurs récepteurs de manière que chaque détecteur de la troisième série soit sensible à une fréquence différente et fournisse une sortie représentative des signaux reçus à sa fréquence de fonctionnement, tin second combinateur relié à chaque détecteur de la troisième série de manière à fournir à partir des signaux reçus de ces détecteurs un signal de sortie u-nique représentatif de l'état détecté ; et un dispositif d'affichage connecté au second combinateur pour fournir une sortie représentative de l'état détecté0 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif mais nullement limitatif une forme de réalisation conforme à l'invention. Sur ces dessins, 01844 3 2000936 la figure 1 est un schéma synoptique de la station de commande. la figure 2 est un schéma synoptique de la station télécommandée,, Sur la figure 1, un panneau de commande et d'affichage 10 fournit une sortie à un codeur d'ordre 12 et reçoit des entrées d'un générateur de synchronisation 14 et d'un décodeur de réponse 16„ le générateur de synchronisation 14 fournit également des signaux de synchronisation au codeur 12 et au décodeur 16. Le codeur 12 applique des sorties à un générateur de tonalité d'alerte 18, à un premier modulateur de fréquence 20 et à un second modulateur de fréquence 22. Chacun des blocs 18, 20 et 22 applique une entrée à un amplificateur d'addition 24 dont la sortie est appliquée par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance 26 à un commutateur émission-réception 28. Le commutateur 28, lorsqu'il est en position d'émission, applique une sortie à un transducteur 30, alors que lorsqu'il est en position de réception il applique l'entrée venant du transducteur 30 à un pré-amplificateur 32. Le pré-amplificateur 32 applique par l'intermédiaire d'un convertisseur de fréquence 34 une sortie à deux détecteurs de fréquence différente 36 et 38. Les sorties des détecteurs 36 et 38 sont appliquées à un combinateur 40 dont la sortie est appliquée au décodeur 16. Un second transducteur 42 applique des signaux par Tin pré-amplificateur 44 sûivi d'un convertisseur de fréquence 46, à une paire de détecteurs de fréquence 48 et 50» Les sorties des détecteurs de fréquence 48 et 50 sont chacune appliquées au combinateur 40□ Dans une forme de l'invention les détecteurs de fréquence 36 et 48 sont tous deux réglés à la même fréquence, de même que les détecteurs 38 et 50„ Sur la figu-re 2, un premier transducteur ou antenne 60 applique des signaux à un convertisseur de fréquence 62 à travers un préamplificateur 64. La sortie du convertisseur 62 est appliquée à un détecteur de tonalité d'alerte 66 ainsi qu'à un premier et à un second détecteurs de fréquence 68 et 70. Un second transducteur ou antenne 72 applique des signaux à un commutateur émission-récepteur 74, lorsqu'il est en position de réception, puis par un pré-amplificateur 76 à un convertisseur de fréquence 78„ Une sortie du convertisseur 78 est appliquée à un premier et à un second détecteur de fréquence 80 et 82 ainsi qu'à un détecteur de tonalité d'alerte 84. Les sorties des détecteurs 66 et 84 sont appliquées à un système de commande d'alimentation 86 qui est relié à une batterie 69 01844 4 2000936 d'accumulateurs 88 ou à toute autre source d'alimentation de manière à fournir une sortie à la réception d'une tonalité d'alerte par les détecteurs 66 et 84. Cette alimentation est appliquée aux circuits voulus (les connexions ne sont pas représentées) disposés en aval 5 " des convertisseurs 62 et 78 dans la station à distance. Les sorties des détecteurs 68, 70, 80 et 82 sont toutes appliquées à un combinateur 90 dont la sortie est elle-même appliquée à un décodeur d'ordre 92. Le décodeur 92 échange bilatéralement des signaux avec un générateur de synchronisation 94. Le décodeur 92 applique également des 10 signaux à une interface de comnande binaire 96 et à une interface de commande par incréments 98. Les deux blocs d'interface convertissent les signaux numériques du décodeur 92 en signaux appropriés à la commande d'une fonction particulière. Le générateur de synchronisation 94 fournit les signaux de synchronisation aux interfaces 9-S et 98 15 ainsi qu'à une interface de détection d'état 100 et une interface d'état binaire 102. Les interfaces 100 et 102 reçoivent les informations d'état des diverses fonctions et retransmettent ces informations à un codeur d'état 104 qui reçoit également les signaux de synchronisation du générateur 94. Le codeur 104 applique des signaux 20 de sortie à deux modulateurs 106 et 108 dont les sorties sont appliquées à un amplificateur d'addition 110. La sortie de l'amplificateur 110 est appliquée par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance 112 au commutateur émission-réception 74. Lorsque le commutateur 74 est en position d'émission, les signaux de l'amplificate-or 112 25 sont appliqués au transducteur 72. Les différents convertisseurs de fréquence mentionnés ci-dessus peuvent être de divers types,, Un exemple de circuit est donné page 103 figure 3-9 d'un livre intitulé : "Frequency Changers" de Irving M. G-ottlieb, publié par ¥. Sams Co Inc. et Bobbs-Merrill Co. 30 Inc. De même, les détecteurs peuvent être de différents types dont en trouvera des exemples dans un livre intitulé "Transistors in Radio and Télévision", par Milton S. Kiver publié par MeG-raw-Hill Book Co. Inc., 1956. Les cireia-ca utilisables pour la présente invention sont décrits aux pages , : c> st 189. Les combinateurs 40 et 90 35 peuvent être de différents types comme décrit par exemple dans un article pages 1075 à 1102 des Débats de l'IRE en Juin 1959. Cet article est intitulé "Linear Diversity Combining Techniques" et son auteur est D.G-0 Brennan. Les autres circuits du système étant tout à fait classiques et à la portée de n'importe quel technicien ne 40 seront pas autrement décrits» ,1844 ; 2000936 En f onctionr.easntune fonction particulière à commander est choisie à partir du panneau 10. Ce chois peut simplement consister à déterminer l'état d'un paramètre de la station à distance telle que la température ou dimension, peut concerner une fonction binaire ou modification d'état telle que l'ouverture ou la fermeture d'un interrupteur, ou encore concerner une fonction progressant par incréments telle que la modification de l'ouverture d'un diaphragme d'une valeur à une autre parmi une série de telles valeurs. L'opération étant choisie, le circuit de commande est actionné par le codeur d'ordre. Tout d.'abord un générateur de tonalité d'alerte applique au transducteur 30 un signal indiquant la station particulière à interroger ou à commander. Comme indiqué précédemment, une tonalité unique est affectée à chaque station à distance» Après un court retard, un ordre identique est appliqué à chacun des modulateurs 20 j et 22„ Ces ordres peuvent être binaires ou numériques et les sorties peuvent être du type à accrochage de décalage de fréquence. En d'autres termes un "un" est une certaine fréquence alors qu'un "zéro" est une fréquence proche mais différente. Dans une forme pratique de réalisation, où les fréquences de base des deux modulateurs étaient différentes d'environ 1 KHz, les fréquences un et zéro de chaque modulateur étaient séparées par moins de 100 Hz. En se reportant à la figure 2, on voit que théoriquement les signaux émis par le transducteur 30 sont reçus par les transducteurs 60 et 72 qui reçoivent chacun les deux fréquences. Chacun des signaux est appliqué par les pré-amplificateurs 64 et 76 et les convertisseurs de fréquence 62 et 78 correspondants aux divers détecteurs 68, 70, 80 et 82. Cependant, si une tonalité d'alerte n'a pas été reçue par l'un ou l'autre des transducteurs 60 et 72, les détecteurs de tonalité d'alerte 66 et 84 n'ont pas appliqué de signal au système 86 commandant l'alimentation des autres circuits. Les signaux s'arrêtent donc à ce point. Cependant, si le signal de tonalité d'alerte a été reçu par au moins l'un des détecteurs 66 et 84, les autres circuits de commande sont sous tension. Dans ce cas, le combinateur 90 choisit le meilleur des deux signaux ou utilise un autre système de sélection pour déterminer le signal qui est le plus probablement correct, et l'applique au décodeur 92. Comme on l'a vu précédemment, les conditions d'environnement et de trajectoires multiples en milieu aquatique ne peuvent être déterminées avec précision. Alors qu'un signal éaiis sur une certaine fréquence peut être empêché d'atteindre les deux transducteurs 60 et 72, un signal de fréquence différente peut atteindre l'un ou l'autre ou les deux transducteurs. De plus, bien qu'il n'y ait que de l'eau entre l'émetteur et chacun des transducteurs, l'environnement peut être de nature telle' que seul,l'un des transducteurs reçoit un si-5 gnal. D'autres obstacles tels que des bancs de poissons, etc, peuvent interférer avec la réception d'un signal par l'un des transducteurs. Ainsi, bien que dans de nombreux cas les quatre signaux soient reçus, il y aura des cas où un seul signal sera reçu. Dans ces cas, le combinateur 90 n'a aucune difficulté à choisir le meilleur signal, ÎO Cependant, lorsqu'un signal reçu n'est que marginal, le combinateur doit examiner les divers signaux pour déterminer celui qui est le plus probablement correct„ Il est à noter que l'atténuation complète des signaux peut être due à l'interférence des trajectoires multiples du signal dans 15 différentes directions. Ce phénomène provoque une atténuation périodique, Pour obtenir les meilleures conditions de fonctionnement du système, les transducteurs 60 et 70 doivent être distants de plusieurs longueurs d'ondes à la fréquence de fonctionnement. Outre l'émission simultanée, le signal d'ordre est émis avec 20 une certaine redondance. Comme on l'a vu précédemment, une tonalité d'alerte propre à chaque station est utilisée. Le signal codé peut en outre contenir un code unique affecté à la station. Un mot de fonction est ensuite émis pour indiquer la fonction à commander. Dans une forme pratique de l'invention, quatre bits seulement étaient 25 utilisés pour indiquer seize fonctions différentes et trois autres bits servaient à la détection des erreurs. D'autres bits de détection d'erreurs peuvent être utilisés. Ce procédé d'amélioration de la fiabilité par des bits supplémentaires est connu sous le nom de "méthode de Hamming" dont la description est donnée par exemple pa-30 ges 7 et 8 d'un livre de W. Wesley Petersen, intitulé "Error Correc-ting Codes", publié en 19620 Le signal d'ordre codé est ainsi décodé dans le décodeur 92 et transmis à la fonction appropriée par les interfaces 96 ou 98. L'interface 96 sert pour les ordres binaires tels que les interrup-35 teurs alors que l'interface 98 sert pour toutes les fonctions de commande variables. Le décodeur 92 applique un signal de sortie au générateur de synchronisation 94 pour déclencher la fonction de détection après l'application de l'ordre à la fonction correspondante. Le signal détecté est ensuite appliqué aux deux modulateurs 40 106 et 108. Ce signal est appliqué à chacun des modulateurs sous 69 01844 7 2000936 forme de deux fréquences différentes dont le décalage est représentatif de la fonction détectéè. Ce décalage dans le temps peut être fixe dans le cas d'une fonction binaire ou variable dans le cas d'une fonction modifiée par incréments. Les signaux sont alors re-5 transmis à la station de commande par les transducteurs 72 et 60. Comme on l'a pour la. réception des signaux dans la station à distance de la figure 2, la station de commande de la figure 1 reçoit les signaux de réponse par ces transducteurs espacés 30 et 42 et les foplinu-e aux détecteurs de fréquence qui assurent leur recom-10 binaison de sorte que l'information de réponse peut être affichée sur le panneau 10. En l'absence de réception d'un signal de réponse après une durée prédéterminée, le panneau d'affichage indique une erreur qui avertit l'opérateur que la station à distance n'a pas reçu le signal d'ordre ou que le signal de réponse a été perdu. L'opé-15 rateur procède alors à une vérification pour déterminer la présence d'un défaut éventuel. En résumé, on voit donc que la présente invention utilise l'émission simultanée avec décalage en fréquence et spatial pour combiner les avantages des deux systèmes au cours de la propagation de 20 l'ordre et de la réponse. En outre, l'emploi d'un signal codé spécial permet de détecter les erreurs à chaque stade du fonctionnement. Cette détection d'erreur est assurée par l'affectation d'une tonalité unique et d'un code unique à chaque station à distance. De plus, des bits supplémentaires permettent d'augmenter la distance de 25 Hamming de chaque mot pour réduire sensiblement toute possibilité d'erreur à la réception» Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qjL'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre 69 01844 8 2000936 REVENDICATIONS 1. Appareil de télécommunications permettant la télécommande fiable en milieu aquatique d'au moins une station à distance à partir d'une station de commande selon la technique de l'émission si-5 multanée, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un émetteur de station de commande constitué par un dispositif d'émission d'un premier signal d'alerte, un dispositif d'émission d'un second signal codé à une fréquence donnée et un dispositif d'application dudit signal codé à une fréquence différente de ladite fréquence 10 donnée ; un récepteur de la station à distance constitué par une série de transducteurs récepteurs, une première série de détecteurs de signaux connectés respectivement à chacun desdits transducteurs pour déclencher une source d'alimentation de ladite station à la réception du premier signal, une seconde série de détecteurs de si-15 gnaux codés reliés à chaque transducteur récepteur ; un premier combinateur de réception simultanée connecté à chaque détecteur de signal codé pour fournir un signal codé unique de sortie qui soit représentatif des signaux reçus par ladite série de détecteurs, des décodeurs connectés de manière à recevoir le signal de sortie dudit 20 combinateur et fournissant une sortie représentative d'une fonction de commande particulière indiquée par le signal reçu, et une série de commandes reliées au décodeur et sensibles à un signal de commande individuel de ce dernier ; un émetteur d'état de la station à distance constitué par un détecteur de l'état de la dernière commande ac-25 tionnée fournissant une sortie représentative de cet état, un codeur relié au détecteur pour fournir une première et une seconde impulsion de sortie séparées dans le temps en fonction de l'état détecté, et un émetteur émettant à partir de la station à distance des impulsions à une première et à une seconde fréquence dont la synchronisation 30 dépend des impulsions fournie" • • le codeur ; et un récepteur à la station de commande constitue pui- une série de transducteurs récepteurs recevant les signaux de réponse d'état émis par les stations à distance, une troisième série de détecteurs connectés à chacun de ces transducteurs récepteurs de manière que chaque détec-35 teur de la troisième série soit sensible à une fréquence différente et fournisse une sortie représentative des signaux reçus à sa fréquence de fonctionnement, un second combinateur relié à chaque détecteur de la troisième série de manière à fournir à partir des si ;1B44 ,:00Q93ô gnaux reçus de ces détecteurs un signal de sortie unique représentatif de l'état détecté ; et un dispositif d'affichage connecté au second combinateur pour fournir une sortie représentative de l'état détecté. 5 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit récepteur de station à distance comprend au moins deux ensembles séparés sensibles chacun à des signaux d'alerte de fréquence différente, ladite station de commande émettant des signaux d'alerte correspondant de manière univoque à chaque station à distance ; 10 et lesdites stations à distance comportant chacune des fonctions binaires et par incréments parmi ladite série-de commandes. 3. Appareil permettant d'améliorer la fiabilité des télécommunications en milieu aquatique entre une station de commande et plusieurs stations télécommandées par la technique de l'émission simul-15 tanée, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une série de stations aquatiques à distance; un dispositif d'émission d'ordre permettant d'émettre à partir de la station de commande un signal sonar d'alerte propre à une station à distance donnée et pris parmi une série de tels signaux, suivis de signaux sonars codés contenant 20 un code propre à ladite station à distance donnée ; un détecteur de tonalité d'alerte situé dans chacune desdites stations à distance pour commander l'alimentation des autres circuits de la station à la réception de la tonalité d'alerte propre à la station ; une série de récepteurs situés à chacune des stations à distance pour alimen-25 ter en courant les autres circuits de la station à la réception de la tonalité d'alerte propre à la station ; une série de récepteurs situés à chaque station à distance et recevant les signaux codés après avoir été mis sous tension par le détecteur de tonalité d'alerte et combinant les signaux codés reçus pour fournir à la sortie un 30 signal de commande si une première partie du code correspond au code de la station ; une série de dispositifs commandés situés dans chaque station à distance et sensibles chacun à un signal de commande appliqué par la sortie des récepteurs en fonction de la suite du code ; un émetteur de station à distance émettant deux impulsions dé-35 calées à des fréquences sonar différentes, ledit décalage entre les deux impulsions étant représentatif de l'état du premier dispositif de commande actionné ; une série de récepteurs montés dans la station de commande pour recevoir lesdites impulsions décalées ; et un 69 01844 10 2000936 combinateur recevant les signaux desdits récepteurs pour fournir une sortie représentative de l'état du dernier dispositif de commande actionné. 4. Procédé permettant d'augmenter la fiabilité d'un système de 5 télécommunications numériques en milieu aquatique par des émissions simultanées décalées spatialement et en fréquence, caractérisé en ce qu'il consiste à émettre à partir d'une station de commande un premier signal de déclenchement ; à émettre à partir de ladite station de commande un second signal à décalage de fréquence accroché après 10 l'émission du premier signal ; à émettre à partir de ladite station de commande simultanément avec ledit second signal un troisième signal codé à décalage de fréquence accroché à une fréquence de base différente de la fréquence de base du second signal mais de code identique ; à recevoir le premier signal à une station aquatique à dis-15 tance par une série de transducteurs ; à provoquer une alimentation en courant à la réception dudit premier signal par au moins l'un des transducteurs de la série ; à recevoir les second et troisième signaux à chacun des transducteurs de la série ; à combiner de manière complexe les second et troisième signaux reçus pour obtenir un 20 seul quatrième signal codé de sortie ; à réaliser une fonction de commande représentative du code dudit quatrième signal ; à émettre à partir de la station aquatique à distance une paire d'impulsions à des fréquences différentes dont le décalage est représentatif de l'état de la fonction commandée précédemment ; à recevoir ladite 25 paire d'impulsions à la station de commande par une série de transducteurs ; et à combiner de manière complexe les paires d'impulsions reçues pour constituer une sortie représentative de l'état d'une fonction commandée. 5. le procédé défini dans la revendication 4 et appliqué à 30 une série de stations aquatiques à distance ayant chacune une série de fonctions de commande, ledit procédé étant caractérisé en outre en ce qu'il consiste à émettre le' premier signal à une fréquence propre à une station à distance donnée ; et à coder les second et troisième signaux pour ladite station à distance et à coder les se-35 cond et troisième signaux pour une fonction de commande particulière.