Brevet FR2131832A1 — publié le 19721117

La présente invention concerne un dispositif de balisage d'une trajectoire. I1 existe divers modes de balisage d'une trajectoire ; par exemple, l'un d'entre eux consiste en des boucles conductrices situées le long de la trajectoire ; ces boucles conductrices sont détectées par un dispositif comprenant une source de courant alternatif et un récepteur : ladite source induit un courant électrique dans la boucle conductrice et il se produit un couplage inductif avec ledit récepteur. Une information est alors présente à la sortie du récepteur. I1 existe d'autres dispositifs de balisage, par exemple de type optique, magnétique, électrostatique ou sonore. La présente invention a pour objet un dispositif de balisage nouveau auquel sont associés des moyens nouveaux de reconnaissance des balises constituant ledit balisage. Le dispositif de balisage selon l'invention est caractérisé par le fait qutil comprend au moins un ensemble d'écrans réflecteurs situés le long de ladite trajectoire susceptibles de polariser une onde hertzienne. Plus particulièrement, le dispositif de balisage comprend deux ensembles d'écrans réflecteurs polarisant une onde hertzienne selon deux types de polarisation distincts. Selon une forme particulière de réalisation de l'invention, le dispositif de balisage est caractérisé par le fait que ladite onde hertzienne est une onde radioélectrique polarisée circulairement, les écrans dudit premier ensemble polarisant ladite onde linéairement selon une première direction, les écrans dudit second ensemble polarisant ladite onde linéairement selon une seconde direction distincte de la première. Le dispositif de balisage selon l'invention a en outre et de préférence l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes - lesdits écrans réflecteurs sont tous identiques et comprennent un réseau métallique orienté selon une direction unique, les écrans dudit premier ensemble étant disposés par rapport aux écrans dudit second ensemble de manière que les réseaux métalliques portés par les écrans dudit premier ensemble soient orthogonaux aux réseaux métalliques portés par les écrans dudit second ensemble, - ledit réseau métallique que comporte chaque écran réflecteur comprend une pluralité de lames ou de fils métalliques parallèles a une direction donnée et maintenus par un support rigide non polarisant. L'invention a en outre pour objet un système pour reconnaître les écrans réflecteurs constituant le balisage, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens d'émission en direction desdits écrans d'une onde hertzienne et des moyens de réception sélective des ondes polarisées par lesdits écrans. Le système selon l'invention a de préférence l'une et/ou l'autre des caractéristiques suivantes - lesdits moyens d'émission comprennent un modulateur relié à une source d'impulsions haute fréquence, reliée à un émetteur a polarisation circulaire, - ledit émetteur à polarisation circulaire comprend une antenne à fentes rayonnantes émettant une onde polarisée circulairement, - lesdits moyens de réception sélective comprennent des antennes réceptrices à fentes à polarisation linéaire, les directions de polarisation des deux antennes réceptrices étant distinctes et eorresporldant aux dites première et seconde directions de polarisation des écrans réilecteurs, - chaque antenne réceptrice est reliée à un circuit de détection radioélectrique comprenant un détecteur synchrcne, - chacun des deux dits détecteurs synchrones-est relié à un circuit logique délivrant en sortie deux types de signaux, les signaux du premier type correspondant à la reconnaissance d'écrans du premier type, les signaux du second type correspondant à la reconnaissance d'écrans du second type. Enfin, ledit système est situé sur un mobile suivant la trajectoire balisée. Il est décrit ci-après, à titre ae illustratif, un exemple nullement limita tif de réalisation de l'invention, en référence au dessin annexé dans lequel la figure I représente une vue schématique des radiateurs d'émission et de réception dont est muni le mobile ainsi que des écrans placés le long de la trajectoire; - la figure 2 représerte un schéma du circuit électrique associé au fonction nement des organes précédents; - la figure 3 représente un exemple d'écran réflecteur servant de balise; -- la figure 4 représente le -tralet suivi par l'onde émise et réfléchie; - la figure 5 représente les lobes principaux et secondaires d'énergie correspondant 2 l'onde émise. Sur la figure 1, la source radioélectrique reliée au radiateur I n'est pas représentée. Cette source radioélectrique sera avantageusement composée d'oscillateurs à transistors fonctionnant à la fréquence choisie. Dans un exemple de réalisation, la fréquence sera choisie entre 2 et 4 GHz pour diverses raisons relatives à l'environnement, à l'efficacité des sources radio-électriques, à la fiabilité du dispositif; la plage de fréquences sus-indiquée n'est nullement limitative, le dispositif selon ltinvention fonctionnant à d'autres fréquences. Le radiateur I est un élément rayonnant du type quelconque (antenne, cornet, antenne diélectrique, antenne à hélice ou à fentes rayonnantes). L'élé- ment rayonnant représenté sur la figure l est une antenne à fentes rayonnantes qui, parmi les éléments rayonnants cites, est le type d'antenne le plus approprié à l'invention : les antennes à fentes rayonnantes sont peu encor.brantes et peuvent castre réalisées économiquement avec des circuits imprimés. En outre, les fentes peuvent être groupées et disposées de façon à obtenir la directivité voulue et une polarisation d'onde déterminee (linéaire ou circulaire). Elles peuvent etre intégrées dans an boitier. L'antenne à fentes rayonnantes émet des ondes suivant le trajet 6 et sont incidentes sur les écrans réflecteurs 2 et 3 servant de balises; l'antenne représentée en figure 1 comporte des fentes perpendiculaires entre elles , conférant à l'onde émise une polarité circulaire (représentée schématiquement rar la flèche 7); une telle onde peut se décomposer en deux vecteurs Ex et Ey ega- lement représentés sur la figure. L'écran 2 présente un réseau métallique orienté dans un sens détermine, et tel qu'il soit transparent pour une onde polarisée dans un plan et réfléchissant pour l'onde polarisée orthogonalement'à ce plan. Sur la figure 1, le faisceau réfléchi 8 par 3 'écran réflecteur 2 peut se décomposer selon le seul vecteur Ey, le vecteur Ex n'étant pas réfléchi ; de la meme manière, l!onde réfléchie en 9 par écran 8 peut se décomposer selon Ex seul. 4 et 5 sont deux antennes à fentes rayonnantes réceptrices. Les fen-tes sont pratiquées dans ces antennes selon une direction déterminée de manière que les deux antennes soient respectivement sensibles aux directions de poltri. sation linéaire Ex et Ey. Les antennes émettrice I et réceptrices 4 et 5 sont intégrées dans un boitier unique 10. La figure 2 represente un schéma du circuit électrique associé au fonctionnement du dispositif. Ladite source radioélectrique comprend un modulateur 21 produisant des impulsions à une fréquence de l'ordre du KHz; ce modulateur est relié à un générateur d'impulsions 22 haute fréquence comprise entre 2 et 4 CIEL, par exemple 3 CHz > les chiffres cités ci-dessus ne constituant pas une limitation à l'invention. Le générateur 12 est relié au dispositif 23 démission d'une onde radioélectrique porabisee circulairement à l'aide d'tune antenne schématisée en 24.L'onde émise 6 est réfléchie en 8 par l'écran réflecteur 2; cette onde comme on l'a vu ci-dessus est polarisée linéairement et captée en 25. La nature de ltonde est détectée en 26 par un détecteur opérant aux fréquences citées ci-dessus. L'amplificateur opérationnel 27 amplifie les impulsions délivrées par 26. Le détecteur synchrone 28, en synchronisme avec le modulateur 21 est relié à la sortie de l'amplificateur opérationnel 27. De la même façon, l'on- de réfléchie 9 par l'écran réflecteur 3 passe par des éléments 29, 30, 31, 32 semblables respectivement aux éléments 25, 26, 27, 28. Les sorties des détecteurs synchrones 28 et 32 sont reliées au circuit logique 33, permettant de délivrer à sa sortie des signaux de valeur binaire 0 ou I selon que le deec- teur est passé au droit d'un écran 2 ou 3. Le circuit logique 33 sera avantageusement réalisé à l'aide de circuits intégrés. La figure 3 représente un mode de réalisation possible d'un écran réflecteur 2 ou 3. Tous les écrans réflecteurs disposés le long de la trajectoire sont identiques, la seule difference étant qu'ils sont disposés différemment: par exemple les écrans du type 2 présentent un réseau parallèle à la trajectoire, les écrans du type 3 présentant ledit réseau perpendiculaire à la trajectoire. L'écran représenté en figure 3 comprend un cadre 40 non polarisant en matériau résistant aux conditions atmosphériques, tel que bois, matière plastique... Le réseau 41 est composé d'une pluralité de plaques métalliques 42A, 42B, 42C ... Ces plaques métalliques sont simpler,zent encastrées dans le cadre et n'ont aucune caracteristique particulière, et le prix de revient d'un réflecteur est très peu élevé. La figure 4 représente un exemple d'application du dispositif pour lequel la trajectoire est une voie ferrée et le mobile un train. Le boitier 10 renfermant l'antenne d'émission et les antennes de réception est placé sous le plancher 50 d'un wagon non représenté. Les ondes émises et réfléchies sont référencées 7 et 8 comme dans la figure 1. Sur cette figure sont égaleient représentées les ondes émises 7A et 7B n'aboutissant pas sur l'écran réflecteur 2 mais aboutissant sur le ballast 52 ou la voie 51. Les ondes réfléchies correspondant aux ondes émises 7A et 7B sont réfléchies dans toutes les directions (réflexion diffuse); une grande partie de l'énergie émise en 7A et 7B est absorbée, les cailloux constituant le ballast étant des diélectriques dont l'angle de pertes est élevé. La figure 5 représente une vue de face de la partie inférieure du wagon et de la voie. Le plancher 50 du wagon comporte sur sa partie inférieure le boitier contenant les antennes d'émission et de réception. La figure 5 a pour objet de donner une représentation schématique du lobe principal 60 et des lobes secondaires 61A et 61B correspondant à I'onde émise. L'écran réflecteur est inclus dans le lobe principal 60, ce qui assure une bonne réflexion de l'onde émise par l'écran réflecteur servant de repère. Les parties métalliques constitutives du wagon (plancher 50 et roues 53) ne recevront que l'énergie issue des lobes secondaires qui sont en principe à un niveau inférieur de 20 dB du lobe principal de sorte que l'énergie réfléchie par ces parties métalliques ne perturbe pas l'énergie réfléchie correspondant au lobe principal. Dans un exemple de réalisation non limitatif, l'antenne éflettrice a polarisation circulaire, excitée par un signal module en impulsion de fréquence d'au moins 1000 Hz, éclaire la partie du ballast située entre les deux rails 51; dans ce cas, le lobe principal a une ouverture à 3 dB, de 20 à 30 degrés environ, et ainsi n'inclut pas les roues 53 et les parties métalliques constitutives du wagon. Les lobes principaux non représentés des antennes de réception à polarisation linéaire présentent également une ouverture d'environ 20, 300 assurant ainsi une très bonne réception de l'onde réfléchie par l'écran réflecteur correspondant. L'invention a pour application industrielle un dispositif de balisage et un système associé pour reconnaître des balises pouvant être utilise pour localiser un mobile sur une trajectoire. Dans l'application à la localisation d'un train sur une voie ferrée, le système peut transmettre des renseignements à une unité centrale. Bien que ensemble décrit ci-dessus semble le plus avantageux pour la réalisation de l'invention, certains éléments techniques de l'ensemble peuvent être remplacés par d'autres éléments ayant une meme fonction technique, sans pour celà sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1/ - Dispositif de balisage d'une trajectoire, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un ensemble d'écrans réflecteurs situés le long de ladite trajectoire, susceptibles de polariser une onde hertzienne. 2/ - Dispositif de balisage selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend deux ensembles d'écrans réflecteurs polarisant- une onde hertzienne selon deux types de polarisation distincts. 3/ - Dispositif de balisage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite onde hertzienne est une onde radioélectrique polarisée circulairement, les écrans dudit premier ensemble conférant h ladite onde une polarisation linéaire selon une première direction, les écrans dudit second ensemble conférant à ladite onde une polarisation linéaire selon une seconde direction différente de la première. 4/ - Dispositif de balisage selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lesdits écrans réflecteurs sont tous identiques et comprennent un réseau métallique orienté selon une direction unique, les écrans dudit premier ensemble étant disposés par rapport aux écrans dudit second ensemble de manière que les réseaux métalliques portés par les écrans dudit premier ensemble soient orthogonaux aux réseaux métalliques portés par les écrans dudit second ensemble. 5/ - Dispositif de balisage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit réseau métallique que comporte chaque écran réflecteur comprend une pluralité de lames métalliques parallèles å une direction donnée et maintenues par un support rigide non polarisant. 6/ - Dispositif de balisage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit réseau métallique que comporte chaque écran réflecteur comprend une pluralité de fils métalliques parallèles à une direction donnée et maintenus par un support rigide non polarisant. 7/ - Système pour reconnaitre les écrans réflecteurs constituant le balisage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qutil comprend des moyens d'emission en direction desdits écrans d'une onde hertzienne et des moyens de réception sélective des ondes polarisées par lesdits écrans. 8/ - Système selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'émission comprennent un modulateur relié à une source d'impulsions haute fréquence, reliée à un radiateur d'ondes polarisées circulairement. 9/ - Système selon la revendication 8, caractérisé par le fait que ledit radiateur d'ondes comprend une antenne à fentes rayonnantes émettant une onde polarisée circulairement. 10/ - Système selon la revendication 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens de réception sélecrive comprennent deux antennes réceptrices à fentes à polarisation linéaire, les directions de polarisation des deux antennes réceptrices étant distinctes et correspondant auxdites première et seconde ai- rections de polarisation des écrans réflecteurs. tl/ - Système selon la revendication 10, caractérisé par le fait que chaque antenne réceptrice est reliée à un circuit de détection radioélectrique comprenant un détecteur synchrone. 12/ - Système selon la revendication 11, caractrise par le fait que chacun des deux dits détecteurs synchrones est relié à un circuit logique délivrant en sortie deux types de signaux, les signaux du premier type correspondant à la reconnaissance d'écrans du premier type, les signaux du second type correspondant à la reconnaissance d'écrans du second type. 13/ - Système selon l'une des revendications 7, 8, 9, 10, Il et 12, caractérisé par le fait qu'il est situé sur un mobile suivant la trajectoire balisée. 14/ - Système selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'il transmet lesdits signaux des premier et second types à une unité centrale.