Brevet FR2077653A1 — publié le 19711105

i 2077653 L'invention se rapport»- à la détermination du trajet parcouru par un véhiculëj p&r rapport à une surface de référence^ en vti] isant les inforrr-itions obtenues sur sa vitesse par la mesure des décala.'es de fr>.iuer.ce d'ondes &cous tique? ou électromagnétiques dûs à '.'effet Loppler-5'izeav.. L*inv5x:ti'?n a'applique en particulier à la déterauratioTî M*a„et parcouru par un véhicule se déplaçant dans cv sur 'eau pir rapport au sol immergé pris comme surface de référence. Parmi les moyens utilisés pour effectuer cetce déterminatio;i d ;ns le domaine oe la navigation dan3 ou sur l'eau, on peut citer les lochs sorxts-tourc :i hélice qui mesurent directement le trajet parcouru par rapport i 1* m ce d'eau et également les lochs à dépression ou les lochs magnétique g qui n?-surent la vitesse relative dû véhicule par rapport à la masse d'eau. L'irttgra tJon de la vitesse, dans ce dernier cas, donne la mesure du trajet parcouru. Des méthodes plus récentes ont été développées en application de l'eifet Doppler bien connu selon lequel la vitesse relative d'un véhicul" dépend lu décalage entre la fréquence d'une onde acoustique émise à par:.il- dr véhicule et celle de l'onde reçue après réflexion sur un obstacle. Un ou plusieurs transducteurs-émetteurs envoient d'une faccr continue ies ondes ultra-sonores de fréquence constante vers le fond iesner^é et selon des directions obliques par rapport à la verticale du véhicule. Un ou plusieurs transducteurs-récepteurs, qui peuvent être couplés entre eux, reçoivent les ondes ultra-sonores rétrodiffusées. Ces récepteurs sont couplés à un dispositif qui détecte l'écart entre la fréquence de l'onde émise et celle de l'onde reçue et fournit la vitesse et l'espace parcouru par le véhicule. Ces dispositifs ne fonctionnent de façon satisfaisante que lorsque l'épaisseur d'eau entre le véhicule et le fond est relativement faible. Pour des raisons d'encombrement, les récepteurs de vibrations sont le plus souvent disposés au voisinage des émetteurs de vibrations et reçoivent, de ce fait, les rayonnaments seconaaires et directs provenant de ces derniers. Lorsque les ondes acoustiques rétrodiffusées par le fond sont trop affaiblies, elles sont masquées et brouillées par ces rayonnements directs. Une. méthode connue pour obvier à ces inconvénient consiste à BAD ORIGINAL 70 03645 2 2077653 émettre des ondes acoustiques de façon discontinue. L'intervalle de temps d'émission est suivi d'un intervalle de temps d'écoute, désigné encore par le terme de fenêtre d'écoute, pendant lequel les récepteurs ne captent que les ondes rétrodiffusées par le fond. La distance entre le véhicule et le fond n'étant pas connue avec précision, la durée du trajet aller et retour des ondes émises est aléatoire. L'intervalle de temps d'émission doit alors être choisi assez court, pour éviter tout chevauchement à la réception entre les ondes émises et leurs échos. La mesure de glissement de fréquence dû à l'effet Doppler, est effectuée sur des trains d'ondes de courte durée et se trouve, de ce fait, entachée d'imprécision. L'objet de la présente invention est de fournir une méthode de navigation utilisant l'effet Doppler et permettant d'éviter les inconvénients ci-dessus mentionnés et un dispositif adapté aux exigences particulières résultant de la mise en oeuvre de la méthode, La méthode selon l'invention consiste à émettre des ondes de fréquence déterminée vers la surface de référence et selon une direction oblique par rapport à la verticale, à recevoir les onde3 réfléchies par cette surface, à transformer les ondes reçues en grandeurs électriques et à évaluer pendant une étape de réception l'espace parcouru,en utilisant la différence entre la fréquence des ondes émises et des ondes reçues. La méthode selon l'invention est caractérisée en ce que on émet une séquence de trains d'ondes de durée 0 constante et de période de répétition T prédéterminée. L'émission est interrompue à l'instant d'arrivée des ondes réfléchies par la surface de référence, le nombre n de trains d'ondes émis étant un nombre entier. La durée d'émission est donc maintenue à sa valeur maximale compatible avec la distance entre le véhicule et la surface. . On prolonge l'étape d'émission par une étape de réception dont, la durée dépend de n. La précision des mesures, effectuées à partir des trains d'ondes reçus augmente avec la durée d'émission et sera de ce fait maintenue à une valeur optimale. L'invention se caractérise' en outre en ce qu'on maintient un rapport constant et indépendant de n entre la période de répétition T^p de deux séquences consécutives et l'intervalle de temps d'émission effectif n6. BAD ORIGINAL 70 03645 5 2077653 La constance de ce rapport évite un changement d'écholle pour l'appareil de mesure utilise' air,si que toute variation de la précision des ret ires en fonction de la profondeur d'eau. Un exemple d'application de la méthode consiste à faire précéder l'émission des trains d'ondes d ' un sî-nal de reconnaissance ricr.t l'-'cho c.-.t aisément identifiable dans l'étape de réception et à prévoir, dans l'intervalle de temps entre deux émissions successives de trains d'ord.-s, un intervalle d'écoute pour détecter l'écho éventuel du signal de reconnaissance et pour ouvrir l'étape de réception,dans cette éventualité. Les avantages de la méthode apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente la position d'un faisceau d'émission d'ondes acoustiques par rapport au véhicule dans le ca3 particulier d'application à un véhicule marin, - la l'ifTure 2 représente le chronogramme d'un cycle d'émission-réception selon une première variante de la méthode, - la fijure 3 représente les chronogrammes d'un cycle d'émission-réception selon une seconde variante préférée de la méthode, - la figure ^ représente la position de la fréquence d'émission des trains d'ondes et celle de la fréquence d'émission du signal de reconnaissance dans la bande passante des transducteurs émetteurs et récepteurs, - la figure 5 représente schématiquement le dispositif pour la mise en oeuvre de la variante de la méthode illustrée à la figure 3, - la figure 6 représente les chrono-ramrnes des divers signaux engendrés pour la coordination des opérations effectuées par le dispositif de la figure 5, - la figure 7 représente schématiquement les éléments constitutifs du dispositif de coordination des opérations effectuées par le dispositif de la figure 5. - la figure 8 représente les chronogrammes des signaux engendrés par les éléments constitutifs du dispositif de coordination illustré à la figure 7. Si l'on se reporte à la figure 1, on voit la position du faisceau d'émission par rapport au véhicule utilisé. L'axe du lobe d'émission est orienté obliquement par rapport à la verticale oz et dirigé par exemple vers l'avant du véhicule. BAD ORIGINAL 70 03645 4 2077653 On désigne par p l'angle formé par la direction du faisceau d'émission avec la verticale, par p la projection du vecteur vitesse À? du véhicule sur l'axe du faisceau d'émission. On rappelle que si Af est l'écart entre la fréquence des ondes 5 acoustiques émises et celle des ondes reçues après rétrodiffusion, p est lié à cet écart par la relation : p - _i.Af (1) 2 dans laquelle X est la longueur d'onde des ultrasons émis dans l'eau. La projection p étant égale à V sinp , la vitesse du véhicule est liée à Af par la 10 relation : A V ** Af (p) 2 sinp V ' en tenant compte de la relation (1). On pourra utiliser plusieurs transducteurs-émetteurs .et transducteurs-récepteurs fixés à la coque d'un bateau dans le cas particulier d'une utilisa-15 tion du dispositif sur un véhicule marin. Les transducteurs émetteurs et récepteurs, distincts ou confondus, pourront par exemple être disposés selon un mode connu de façon symétrique par rapport à la verticale, deux d'entre eux étant placés dans le plan passant par l'axe de roulis et deux autres dans le plan passant par l'axe de tangage. 20 Une première variante de la méthode sera décrite en se référant aux figures 1 et 2. Lorsque la distance verticale Z du véhicule à la surface qui diffuse les ondes est connue, par exemple à l'aide d'un écho-sondeur, on règle la durée d'émission T„ de façon que ; S* 25 TE K ~T— ™ Tar (?) 0 (Cos $c AR représente la durée du trajet aller et retour des ondes acoustiques suivant l'axe du faisceau et e la vitesse de propagation du son dans l'eau. La phase d'émission E comprend l'émission d'un train d'ondes Eq de fréquence f précédée d'un signal de reconnaissance E. de fréquence différente o . t 30 ou non de f et située dans la bande passante des transducteurs émetteurs et récepteurs. Ce signal sera ci-après désigné par tonalité. Ce signal de BAD ORIGINAL 70 03645 5 2077653 reconnaissance pourra être avantageusement composé d'une combinaison de plusieurs fréquences f'^ f'^ f'^ ... f'n suivant un code ou une modulation connue. Les récepteurs ne sont rendus sensibles qu'à partir de l'instant Tg + AT . Pendant l'intervalle AT arrivent aux récepteurs des signaux parasites résultant des échos proches tels que ceux engendrés par des réflexions sur la surface de l'eau, la coque ou éventuellement sur un dôme de protection des transducteurs et également des émissions directes en provenance des é.net-teurs et dûes à la traînée des trains d'ondes émis. Dès la réception de la tonalité, on connecte un dispositif de mesure aux circuits de réception pendant un intervalle de temps : TM - TE + A3? (4) Pendant un intervalle de temps supplémentaire AT, sont captés à la réception tous les échos des ondes émises suivant des axes différents de l'axe principal du faisceau d'émission. Ce dernier a une ouverture non nulle et comprend des lobes secondaires situés de part et d'autre du lobe principal. Les ondes émises selon des directions comprises dans ces lobes secondaires sont affectées de glissements de fréquence Doppler différents de ceux observés sur les ondes émises selon l'axe principal et contribuent à la mesure statistique de la vitesse et du déplacement du véhicule. Pendant l'intervalle de temps T^ le dispositif de mesure détecte le glissement de fréquence dû à l'effet Doppler par démodulation synchrone et compte, par exemple, le nombre de fois où ce signal a une amplitude nulle. L'étape d'émission de durée T„ est suivie de l'intervalle d'attente a AT et de l'intervalle de réception T^ calculé par la relation (1) à partir des mesures exactes effectuées sur T^, et AT. L'intervalle de répétition de deux émissions successives est alors : tREP - tE + AT + tM (5) ou. encore. T^, , 2 T„ (6) en tenant compte de la .relation (4)., BAD ORIGINAL 70 03645 6 2077653 En bref, la première variante de la méthode est résumée par les opérations suivantes : - on ajuste la période d'émission T„ sur l'intervalle de temps T.0 d'aller et & AR retour des ondes émises, - on effectue la mesure du glissement de fréquence Doppler sur les ondes reçues après réception de la tonalité, - on effectue cette mesure pendant un intervalle de temps égal à la durée d'émission T„ augmentée de l'intervalle de temps constant AT, - on interrompt la mesure et on redéclenche une nouvelle phase d'émission avec une période de répétition égale au double de la durée de la mesure T„ . M La première variante de la méthode a été expliquée en considérant que la profondeur d'eau sous le véhicule était connue et permettait de régler la durée de l'émission à une valeur convenable. Une seconde variante préférée de la méthode sera décrite par référence à la figure 3 et concerne le cas où la profondeur d'eau est inconnue et où l'arrivée des ondes rétrodiffusées est aléatoire. L'invention permet, de façon entièrement automatique x - de prolonger la durée d'émission jusqu'au début de l'arrivée des ondes rétrodif fusées et ainsi d'accroître la précision des mesures au maximum possible, - de maintenir un rapport constant entre la durée effective d'émission et l'intervalle de temps de répétition entre deux phases d'émission successives. Les différentes étapes de la méthode selon l'invention sont les suivantes : - on émet,à un instant t pris comme origine des temps, un signal de reconnaissance constitué par un premier train d'ondes de durée T ci-après désigné par tonalité ; - après un délai d'attente ô éventuel et non nécessaire, on émet un train d'ondes E^, à la fréquence f pendant un intervalle de temps 8 (graphe 3a). Cette émission est suivie d'un délai d'attente A0 pendant lequel^ peuvent se manifester des échos parasites j - on sensibilise le récepteur pendant une durée t pour détecter l'écho éventuel du siganl de tonalité (graphe 3b). On désignera ci-après l'intervalle t par BAD ORfGiNAL 70 03645 7 2077653 durée de veille. Les valeurs de 0 ,A0et t sont ajustées pour que 0+AO+t = T (7) - Si aucun écho n'est reçu pendant l'intervalle t de veille c'est à dire si 5 la profondeur est suffisante pour que l'intervalle de temps T d'aller et retour des ondes soit supérieur à l'intervalle qui s'est- écoulé depuis le début t des opérations d'émission, on émet à l'instant 2T + 8 un second train d'orales à la fréquence f et de durée 0 ; - Après l'arrêt de cette émission E^ et l'attente A0, on sensibilise le récep-10 teur pendant un nouvel intervalle de veille t j - Si l'écho S1 du train d'ondes de tonalité est reçu pendant ce second intervalle de veille t (graphe 3c), on interrompt l'émission et on prolonge le délai de sensibilisation t des récepteurs d'une quantité supplémentaire T^, appelée étape de réception ou fenêtre de mesure (graphe 3d) ; 15 - on connecte alors le dispositif de mesure qui compte par exemple le nombre de fois où le signal basse-fréquence, obtenu par démodulation synchrone des ondes E1 reçues, a une amplitude nulle, c'est à dire le nombre de périodes du signal compris dans l'intervalle de mesure effectif. Si aucun écho n'est détecté pendant le second intervalle de veille, 20 on émet de nouveaux trains d'ondes E^, E^ etc... . Plus généralement on désigne par n le nombre de trains d'ondes , ... En émis à la suite du signal S de tonalité et par E1^ E'„ ... E'n les trains d'ondes reçus. La phase d'émission dure (n + 1) T + 6 , et la longueur de la fenêtre de mesure Tp est choisie suffisante pour capter les échos 25 dûs aux trains d'ondes émis selon des axes différents de l'axe principal. L'intervalle de répétition T^p entre deux phases d'émission successives étant choisi à 3nT, l'intervalle Tp est calculé par la relation s TREP " (n+1)T + 6 + TF (8) Compte tenu de la valeur de TDr,_ » JnT, on en déduit la valeur de rlr«" 30 t par la relation i P BAD ORIGNAL 70 03645 8 2077653 -i- (2n-l) (9) La longueur de cette fenêtre varie en fonction de n c'est à dire en fonction de la profondeur. On vérifie que cette fenêtre a une durée suffisante pour encadrer les n échos E'^ , E'g ... E'n . Avec la valeur choisie pour T_„_ , le facteur d'échelle F défini rtcLr par le rapport de T„__ à la durée d'émission effective nfi est constant, indé- nhr pendant de la durée d'émission et égal à s F «2L (10) 0 Le chemin parcouru par le véhicule pendant la période de répétition TREp est obtenu en multipliant par F le nombre de passages à zéro du signal, compté pendant le temps d'émission effectif, puis par le facteur ^ (cf 2sinft relation 2). On voit aisément que la précision de la mesure sera d'autant meilleure que la durée d'émission effective n0 sera plus proche de la valeur de l'intervalle de répétition Tjy?p c'est à dire que le facteur F sera le plus voisin de 3. Toutefois, on ne sortira pas du cadre de l'invention en choisissant ralement un intervalle de 1 est un nombre entier supérieur à 3. plus généralement un intervalle de temps de répétition Tn„_ égal à pnT où p ruir Dans ce cas, le facteur multiplicatif k à pour expression : F » i-L (11) 0 Si l'on se rapporte à la figure 4, on désigne par f et f les fré- A. 13 quences délimitant la bande passante tt des transducteurs centrée sur la fréquence f utilisée à l'émission. On désigne en outre par f et f, les fré-o m M quences des ondes émises à la fréquence f et décalées par l'effet Doppler maximal, correspondant à la plus grande vitesse possible du véhicule porteur et par r la largeur de la bande centrée sur f et limitée par f et f. . . o _ m K La fréquence f1 du train d'ondes de tonalité précédant l'émission sera choisie dans la bande passante des transducteurs, de façon qu'une bande de fréquence limitée par f'm et f'M et de largeur ("centrée sur f ne coupe BAD ORIGINAL 70 03645 9 2077653 pas l'intervalle f , f„ . m M. Ainsi, une émission à la fréquence f', affectée d'un décalage de fréquence quelconque, se trouvera à la réception hors de l'intervalle f , f,, et m M sera, de ce fait, parfaitement identifiable. 5 L'identification du signal de tonalité sera facilitée s'il est cons titué, comme dans le dispositif de mise en oeuvre, par n trains d'ondes (n étant •> un nombre quelconque) émis simultanément à des fréquences différentes (f*^ , f' ... f'n) choisies avec des limitations identiques à celles du choix de f' . On ne sortirait pas toutefois du cadre de l'invention en choisissant 10 vin signal de tonalité différent par exemple soit un signal de fréquence f , soit cr un signal de fréquence f modulé en fréquence. La description et le fonctionnement du dispositif préféré de mise en œuvre de la méthode représenté schématiquement à la figure 5 seront illustrés par les chronogrammes de la figure 6. 15 Le dispositif comprend un ensemble d'émission I, un ensemble de ré ception II un ensemble de calcul et de visualisation III et un séquenceur IV coordonnant les différentes fonctions réalisées dans ces ensembles. L'ensemble d'émission I est constitué d'une part par n oscillateurs (la, lb ... In) (n est un nombre quelconque) accordés sur des fréquences diffé-20 rentes (f'^ , f'g ... f'n) et qui engendrent le signal complexe de tonalité et d'autre part par un oscillateur 2 accordé sur la fréquence fQ. Le groupe d'oscillateurs la, lb ... In est relié par le conducteur 17 au transducteur émetteur-récepteur d'ultrasons 3 par l'intermédiaire d'un relais K^ . Le séquenceur IV envoie un signal k^ qui actionne le relais 25 pendant un intervalle de temps T et avec une période de répétition T_„_ (graphe ruir 6a de la figure 6). L'oscillateur 2 est relié également au transducteur 3 par le conducteur 18, par l'intermédiaire d'un relais Kg. Après un délai de garde 6 facultatif, le séquenceur IV commande par un signal kg les fermetures successives de 30 Kg avec une période de répétition T et pendant des intervalles 0 . Pendant ces intervalles, les n trains d'ondes , Eg ... sont engendrés (graphe 6b de bad orfqwat n 03645 10 2077653 la figure 6), Le dispositif de réception II comprend une chaîne d1amplification et de détection du glissement de fréquence résultant de l'effet Doppler. Les signaux électriques produits par le transducteur 3 sont arnpli-5 fiés dans un amplificateur à haute fréquence 4, dont la bande passante centrée sur la fréquence f est suffisante pour laisser passer les fréquences constituant le signal complexe de tonalité décalé par effet Doppler, puis dans un amplificateur à gain programmé 5. . Ce dernier pourra être par exemple constitua par un amplificateur 10 opérationnel d'un type connu muni d'un ensemble de résistances de valeurs bien déterminées de contre-réaction. Le gain de l'amplificateur *5 est commandé par une tension programme g (graphe 6h de la figure 6) émise par le séquenceur XV à travers le conducteur de liaison 21. La tension g croît par paliers à partir de l'instant d'é-15 mission du premier train d'ondes E^ jusqu'à l'instant de détection de l'écho de la tonalité. Le gain demeure ensuite fixe jusqu'à l'instant de début de la séquence d'émission suivante où le gain revient à sa valeur initiale minimale. . de tra,:et La croissance de gain devant suivre 1 amortissement en fonction du temps/des ondes acoustiques dans l'eau, la tension y croît par échelons 'quantifiés qui 20 n'ont - pas nécessairement une hauteur constante. La sortie de l'amplificateur 5 est connectée à un démodulateur synchrone 6,. recevant'par le conducteur 22 l'oscillation de fréquence f produite par l'oscillateur 2, qui produit un.signal dont la fréquence correspond à l'écart de fréquence résultant de l'effet Doppler. 25 Le détecteur 6 est connecté à un,limiteur de niveau 7 qui réduit les modulations d'amplitude parasites. Le limiteur 7 peut être sans inconvénient placé en amont du détecteur 6. La sortie du limiteur 7 est connectée à deux relais K, et K„ . Le 3^4 relais est fermé par des impulsions (graphe 6c de la figure b) provenant 30 du séquenceur XV par le conducteur 24. Ces impulsions k., ont une durée t ' - - . J (intervalle de veille) et sont envoyées par le séquenceur entre deux émissions E successives avec une période de répétition T. bad original 70 03645 11 2077653 En aval du relaie K.^, est nlecé un filtre passe-bande 8a qui ne lais se passer que la bande de fréquences correspondant aux échos démodulés du signal de tonalité. Un détecteur d'énergie Ça d'un type connu, connecté au filtre 8a, pr duit une impulsion r^ (graphe 6e de la figure 6) dès qu'il détecte un signal pendant une des impulsions k^ . Cette impulsion r^ est envoyée par le conducteur ?.6 sur le séquenceur IV qui : a) interrompt l'envoi des impulsions k d'émission et des impulsions k^ de fer meture du relais K, , 3 b) maintient le gain de l'amplificateur 5 à la valeur atteinte et lui interdit toute progression ultérieure , c) commande la fermeture du relais K;, par une impulsion en créneau k^ (graphe 6f de la figure 6) à travers le conducteur 25. Cette impulsion, qui n'esô autre que celle correspondant à la fenêtre de mesure, dure jusqu'à la fin de la période de répétition IL,,-. iibr En aval du relais est placé un filtre passe-bas 8b qui ne laisse passer que les fréquences comprises dans la bande fm , f (cf figure 4) . Le filtre 8b est connecté à un détecteur de passages à zéro çb de l'amplitude des signaux basse-fréquence. L'ensemble de comptage et de visualisation III comprend tout d'abord Un compteur de distance horizontale 10, connecté au détecteur 9b, qui co.-.pte le nombre de passages à zéro de l'amplitude détectée pendant l'intervalle de temps de réception effective n0 . Ce compteur 10 est connecté à un élément ne visualisation 12 par l'intermédiaire d'un multiplicateur d'échelle 11 aui multiplie le nombre de passades à zéro, d'une part par le coefficient d'échelle F et d'autre part par un coefficient é^al à ^ (pest l'angle d'incli::aison 2sin , des faisceaux émis par rapport L'ensemble III corr.porte é-alement un ensemble de coir.nteurs peur la détermination de la distance du véhicule a la surface de référence. Cet ensemble go corpooe d'un ccrpteur approximatif 15 connecté au séquenceur IV par le conducteur Jl, au détecteur r à la borne de so?',tie du séquenceur IV produisant les impulsions k^.par le conducteur 33. Ce compteur 15 est déclenché par une impulsion de remise k zéro bad oriéhsal 70 03645 12 2077653 (RAZ) émise avec une période T_„_ au début de chaque phase d'émission et corr.ote rîjar le nombre d'impulsions kg émises. Ce comptage permet de déterminer le nombre n de trains d'ondes E, , E_ ... E émis et par conséquent l'intervalle ds temns 1 2 n t^ = nT (graphe 6g de la figure 6). 5 Le calcul est précisé en déterminant l'intervalle de temps tg (gra phe 6g) entre l'émission du dernier train d'ondes En et la réception de l'écho du premier train d'ondes E'^ c'est à dire l'intervalle de temps entre l'impulsion r^ et la détection de Ce calcul est effectué par un compteur 13 déclenché par l'impulsion 10 à travers le conducteur 32 et arrêté par l'arrivée du signal dans 3e dé tecteur 9b auquel il est connecté par le conducteur 27. L'intervalle de temps tg est mesuré par comptage des impulsions produites par une horloge 14 pendant 1'Intervalle de temps de fonctionnement du compteur 13. 15 Le résultat affiché aux compteurs 15 et 13 est ensuite transféré dans un appareil de visualisation 16 après multiplication dans un changeur d'échelle 30 transformant les indications de temps en indicatlonsde distance verticale. Enfin, la fermeture du relais 5^ assure la mise en route du séquenceur IV et la remise à zéro des compteurs du dispositif à l'instant initial de 20 début des opérations. Dans le dispositif décrit, les commutations sont assurées, à titre d'exemple, par des relais électromécaniques K^ , Kg , Kj et K^. On peut également, sans sortir du cadre de l'invention,utiliser des relais électroniques. Le fonctionnement du séquenceur IV sera illustré par les chronogram-25 mes de la figure 7. Le séquenceur IV représenté schématiquement à la figure 8 comprend tout d'abord un générateur de base de temps constitué par un oscillateur >!+ qui produit un signal sinusoïdal mis en forme rectangulaire dans un écreteur 35 dont la sortie est connectée à un diviseur de fréquence 36. Le signal pro-30 duit à la sortie de ce diviseur (graphe 7a) sert de base de temps à quatre générateurs 37» 38, 39 et ^0. BAD ORIGNAL 70 03645 13 2077653 Le générateur 37 produit un créneau de largeur T avec une pcri.odo de répétition TREp (graphe 7c). Le générateur 33 produit un créneau de largeur 2ï avec une perioae de répétition T-™ (graphe 7f). rtbr 5 Le générateur 39 auto-entretenu par une bouche de réaction produit un créneau 8 (t) de largeur 0 avec une période de répétition T (graphe ?d). Le générateur 40, également auto-entretenu, produit un créneau 0(t-t) de largeur 0 et de période de répétition T (graphe Je) décalé de t par rapport à celui représenté par le graphe 6d. 10 Les générateurs 37 et 38 distincts pourront être remplacés par un générateur unique produisant sur deux sorties différentes deux créneaux T et 2T. De même les générateurs 39 et 40 distincts pourront également être remplacés par un générateur unique produisant sur deux sorties différentes les 15 signaux 0(t) et 0(t-t) répétitifs. Le premier créneau Eq du signal 0(t) est émis avec un retard ô par rapport à l'instant origine. Pour des raisons de simplicité, ce décalage 6 est choisi égal à t . Le générateur 37 commande, pendant un intervalle T à partir de l'ins-20 tant d'origine, la fermeture du relais et l'émission de la tonalité. Le signal k^, conjugué du signal émis par le générateur 37 > et le signal émis par le générateur 39 sont mélangés dans une porte ET 41 qui produit le signal répétitif kp dont le premier créneau commence à l'instant T +6 après l'instant d'origine (graphe 7g). 25 Les signaux éï et~0"(t)j conjugués des signaux produits par les géné rateurs 38 et-3?jsont mélangés dans une porte ET 42 avec le signal 0(t-t) produit par le générateur 40. Le signal k^ à la sortie de la porte El1 42 se présente sous la forme de créneaux de largeur t et de période de répétition T (graphe 7h). Il est 50 utilisé pour actionner le relais K, pendant les périodes de veille. ■*' bad original " 70 03645 14 2077653 Le signal 2T, conjugué du signal émis par le rénérateur 38, est-~c'-langé dans une porte ET 43 avec le signal 0(t) produit par le frénérateur y~:-. Cette porte délivre un signal en forme de créneau de largeur 0'2t de période de répétition T,décalé d'un intervalle de temps 2T +§ car rapport à l'instant d'origine,c'est à dire simultanément à l'émission du créneau EQ» Si n est le nombre de créneaux E émis, (n est égal à 2 sur la figure 8), la porte ET 4 3 va émettre (n-1) impulsions. Le séquenceur comporte également une bascule bistable 45 dont une des sorties est reliée par le conducteur 451 aux entrées des portes ET 41, 42 et 43 et dont l'autre sortie actionne, par le conducteur 452, le relais K„» «+ Cette bascule 45 est actionnée par le signal de sortie d'une porte ET 44 commandée par l'arrivée simultanée des signaux et r^ (graphe 7j) par la porte 42 et par le détecteur Qa (figure 5) au moment de l'arrivée de la tonalité (graphe 7J). Lorsque la bascule 45 est actionnée, les portes ET 41, 42 et 43 se ferment, entraînant ainsi la fin de la phase d'émission,et le relai3 se ferme également,marquant ainsi le début de la fenêtre de réception (graphe 7k). Pour des raisons de simplicité, on donne au retard 6 une valeur t . Le premier créneau du signal e(t-t) (graphe 7e) est de largeur0 , le début du second créneau et la fin du signal sont simultanés et le début du troisième créneau et le fin du signal 2k^ sont également simultanés (graphe 7f). Dans ce cas, l'étape d'émission comprise entre l'instant d'origine et le début de la fenêtre de mesure a une durée (n+l)T. L'étape de réception et- donc la fenêtre de mesure doit durer (2n-l)T pour obtenir une période de répétition Ti,™, = 3'nT. ruir Cet intervalle de temp3 est engendré par un ensemble branché à la sortie de la porte 43 et qui comprend successivement un compteur 46 dans lequel sont comptabilisés les (n-1) signaux E, un multiplicateur 47 qui produit à sa sortie un signal correspondant à (2n-2)E et un additionneur 48 qui ajoute systématiquement / Uen îi^àe* comptage et produit à sa sortie un signal •correspondant à (2n-l)E. Le générateur 39 est connecté par le conducteur 391 à un compteur 4g par l'intermédiaire d'une porte ET 51 ouverte à l'instant (n+ljT par le signal r^. Le compteur C^ comptabilise les signaux E successifs BAD ORIGINAL 70 03645 15 2077653 produits par le générateur 39. Un circuit de coïncidence 50 connecté entre l'additionneur 48 et le compteur 49 produit un signal de remise à zéro (RIZ) (graphe 7b) lorsque ce dernier a comptabilisé (2n-l) créneaux E. Ce signal RAZ remet à zéro les 5 compteurs 46 et 49 par les conducteurs 501 et 502 et par le conducteur 503/ à travers une porte OU 52, positionne la bascule bistable 45 de façon à ouvrir le relais et à débloquer les portes ET 41, 42 et 43. Le signal de remise à zéro est fourni aux quatre générateurs 37» 38, 39 et 40 par le conducteur 531 à travers une porte OU 53 et détermine l'ins-10 tant initial d'un nouveau cycle d'émission et de réception. Les deux portes OU 52 et 53 sont également connectées à un relais 54 dont la fermeture assure le déclenchement et le retour à zéro des différents compteurs au début des opérations. Le séquenceur IV comprend, enfin, un circuit de génération d'un pro-15 gramme de gain à échelons quantifiés relié à l'amplificateur 5 par le conducteur 21 (Fig. 5). Ce circuit comporte un convertisseur numérique-analogique 54 connecté à la borne de sortie du compteur 46 et un générateur de programme de gain 55 connecté à la sortie du convertisseur. 20 Ces deux éléments produisent un programme de gain dont les varia tions s'effectuent aux instants successifs auxquels la porte ET 43 délivre des impulsions. Le mode de branchement de ce circuit n'est pas limitatif. Selon le programme de gain choisi, on connectera ce circuit en un point du dispositif 25 où sont engendrées n ou (n+1) impulsions pendant la phase d'émission,selon que l'on désire que le gain augmente dès l'émission du premier train d'ondes ou dès l'émission de la tonalité. L'invention a été décrite dans le cas particulier où la mesure des décalages de fréquence est effectuée sur des ondes acoustiques émises à partir 30 d'un véhicule se déplaçant dans ou sur l'eau. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en l'apoliquant par exemple à un véhicule se déplaçant dans un mien utilisant lieu quelconque et / des ondes élastiques ou électromagnétiques. bad or""~'m4l 70 03645 is 2077653 Plus généralement le cadre de l'invention sera défini en se. rapportant aux revendications annexées. BAD ORIGINAL 70 03645 17 2077653 REVENDICATIONS 1.- Méthode de détermination de l'espace parcouru par un véhicule par rapport à une surface de référence, comportant une étape d'émission d'ondes de fréquence déterminée vers ladite surface et selon une direction oblique par rapport à la verticale, une étape de réception des ondes réfléchies par ladite surface,pen-5 dant laquelle on transforme les ondes reçues en grandeurs électriques et on évalue l'espace parcouru en utilisant la différence entre la fréquence des. ondeB émises et des ondes reçues, caractérisée en ce que : a) on émet une séquence constituée de n trains d'ondes ayant chacun une durée, constante et de période de répétition T prédéterminée, 10 b) on interrompt l'étape d'émission à l'arrivée des ondes réfléchies par ladite surface, le nombre n de trains d'ondes émis étant un nombre entier, c) on prolonge l'étape d'émission par une étape de réception dont la durée dépend du nombre n, d) on malntlont un rapport constant ot indépendant du nombre n entro la période de répétition T^gp de deux séquenc de temps d'émission effectif nff . 15 de répétition TnEp de deux séquences d'émission consécutives et l'intervalle 2.- Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'on fait précéder la séquence d'émission des trains d'ondes par l'émission d'un signal de reconnaissance . 20 3.- Méthode selon la revendication 2 caractérisée en ce que le signal de reconnaissance a une durée T égale à la période de répétition des trains d'ondes, 4.- Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rapport entre la période de répétition T.,-.- et l'intervalle de temps d'émission effective nfi rlbiir est proportionnel au rapport entre la période de répétition T de deux trains 25 d'ondes successifs et la durée 0 de chaque train d'ondes, 5.- Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce que le rapport entre la période de répétition T™- et l'intervalle de temps d'émission effective n0 rlur est égale à trois fois le rapport entre la période de répétition T de deux trains d'ondes successifs et la durée 0 de chaque train d'ondes. bad original * 70 03645 18 2077653 6.- Méthode selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'on intercale un intervalle de temps de réception entre les intervalles de temps d'émission de deux trains d'ondes successifs pour la détection de l'arrivée de l'écho des trains d'ondes émis. 5 7.- Méthode selon la revendication 2 caractérisée en ce qu'on intercale un intervalle de temps de réception entre les intervalles de temps d'émission de deux trains d'ondes successifs pour la détection de l'arrivée de l'écho du signal de reconnaissance et en ce qu'on fait débuter l'étape de réception a près détection de l'écho dudit signal pendant ledit, intervalle. 10 8.- Méthode selon la revendication 7 caractérisée en ce que le signal de reconnaissance a une durée T égale à la période de répétition de deux trains d'ondes successifs. 9.- Dispositif pour la mise en oeuvre de la méthode selon les revendications 5 et 8 comprenant un ensemble d'émission, un ensemble de.réception, un ensem- 15 ble de mesure de distances et un séquenceur pour coordonner les opérations effectuées par ces dits ensembles,caractérisé en ce que : a) l'ensemble d'émission comporte un oscillateur pour l'émission des trains d'ondes, au moins un oscillateur pour l'émission du signal de reconnaissance et des moyens de commutation mettant séquentiellement les oscillateurs en 20 relation électrique avec au moins un transducteur-émetteur, b) l'ensemble de réception comporte une chaîne de démodulation, connectée au transducteur-récepteur et produisant des signaux de fréquence égale à la différence entre les fréquences des ondes émises et des ondes reçues, une chaîne de détection du signal de reconnaissance connectée de façon intermittente à la 25 chaîne de démodulation pendant lesdits intervalles de temps de réception par un premier moyen de commutation commandé par le séquenceur et une chaîne de détection des trains d'ondes reçus connectée à la chaîne de démodulation pendant ladite étape de réception par un second moyen de commutation commandé par le séquenceur, 30 c) l'ensemble de mesure comporte des moyens de comptage et des moyens de transformation de ladite différence de fréquence en unités de distance, connectés à la sortie de la chaîne de détection des trains.d'ondes reçus. 10.- Dispositif selon la revendieatidn 9 caractérisé en.ce que la chaîne de détection des trains d'ondes reçus comporte un détecteur des passages à une BAD ORIGINAL 70 03645 is ^ 2077653 valeur d'amplitude nulle des oscillations constituant -lesdits trains d'cnies. 11.- Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que le séquenceur est connecté à la sortie de la chaîne de détection du signal de reconnaissance comporte des moyens de ,-je et/coirunande.à la réception de ce dit signal^lâ mise en service de ladite cnaî- •5 ne de détection des trains d'ondes reçus. 12.- Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble de compteurs pour la mesure de l'intervalle de temps séparant les instants de début, respectivement d'émission et de réception du premier train d'ondes émis. 10 13.- Dispositif selon la revendication 12 caractérisé en ce que l'ensemble de compteurs comporte un premier compteur commandé par le séquenceur et connecté à la borne de sortie de la chaîne de détection du signal de reconnaissance pour la mesure de l'intervalle de temps séparant l'instant de début dp l'étape de mesure de l'instant d'émission du premier train d'ondes , un second comp-15 teur connecté à la borne de sortie de la chaîne de détection du signal de reconnaissance et à la borne de sortie de la chaîne de détection des trains d'ondes reçus, pour la mesure de l'intervalle de temps séparant l'instant de réception du premier train d'ondes émis et l'instant de début de l'étape de mesure,et des moyens de sommation et de transformation desdits intervalles en unités de borne de 20 distance, connectés à la/sortie des deux compteurs.. 14.- Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que la chaîne de démodulation comporte un amplificateur à gain variable connecté au séquenceur qui fournit un programme de gain croissant par échelons aux instants d'émission des trains d'ondes successifs. 25 15.- Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que la chaîne de détection du signal de reconnaissance comporte un détecteur de signal produisant une impulsion à la réception de ce dit signal de reconnaissance. 16.- Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que le séquenceur comporte des moyens de génération de signaux de durée T et de signaux de durée 30 2T avec une période de répétition T,,™ , des moyens"de génération d'un premier de répétition signal répétitif de durée 6 et de période/7 vz d un second signal identique à ce dernier et retardé d'un intervalle égal audit intervalle de temps de réception, des moyens de combinaison du signal de durée T et du premier signal BAD OF'^'^AL 70 03645 20 2077653 répétitif produisant un premier signal de commande du moyen de commutation sc-so-cié à l'oscillateur pour l'émission des trains d'ondes, des moyens de combinaison des signaux de durée T et 2T avec le second signal répétitif produisant un second signal de commande du-moyen de commutation associé à ladite chaîne de 5 détection du signal de reconnaissance, des moyens de combinaison du signal de durée 2T et du premier signal répétitif produisant un troisième signal de commande répétitif, de période de répétition T et commençant à l'instant d'émission du second train d'ondes, un système de blocage, commandé par l'arrivée du signal de reconnaissance,.qui bloque lesdits moyens de combinaison et commande la 10 fermeture du moyen de commutation associé à la chaîne de détection des trains d'ondes reçus, un appareil délivrant une impulsion de recalage à l'instant de fin de l'étape de mesure, connecté à la borne de sortie des moyens de combinaison produisant le troisième signal de commande et des moyens, connectés également à cette dernière borne de sortie, produisant un programme de gain qui va-15 rie aux instants d'émission dudit troisième signal de commande. 17.- Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que l'appareil dé- ~ombres livrant les impulsions de recalage comporte un premier compteur soramant'ies / d'impulsions successives du troisième signal de commande, un multiplicateur connecté au premier compteur et doublant le nombre d'impulsions affiché, un addi-20 tionneur connecté au multiplicateur pour le retranchement d'une impulsion, un second compteur connecté au moyen de génération du premier signal répétitif à travers une porte ET débloquée par l'arrivée du signal de reconnaissance, un circuit de coïncidence connecté à la borne de sortie de l'additionneur et à la borne de sortie du second compteur comparant le nombre d'impulsions affiché au 25 second compteur et les impulsions délivrées à la borne de sortie dudit addi-. tionneur et engendrant lesdites impulsions de recalage en cas de coïncidence. 18.- Dispositif selon la revendication 16 caractérisé en ce que le système de blocage comporte une bascule bi-stable, ayant une borne de sortie connectée aux bornes d'entrée desdits moyens de combinaison et une borne de sortie connectée 30 au moyen de commutation associé à la chaîne de détection des trains d'ondes, ladite bascule étant actionnée par le ..signal de recaïage et par le détecteur du signal de reconnaissance. 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