Brevet FR2163332A1 — publié le 19730727

La présente invention a pour obJet un système radioélectrique anti-collision maritime utilisant des aériens statiques. Dans les systèmes anti-collision pour navires, la mesure de la vitesse radiale d'un navire voisin du navire où est effectuée cette mesure n'est pas suffisante, parce que l'erreur liée à cette mesure peut hêtre de l'ordre de grandeur de la vitesse des navires. Il devient donc nécessaire de déterminer la route suivie par les navires du voisinage. La mesure de l'angle que fait la direction du navire voisin avec l'axe du navire où est effectuée la mesure, c'est-à-dire l'azimut, constitue l'opération la plus délicate d'un Système anti-collision pour navires. Ces mesures sont effectuées, dans les dispositifs connus, à l'aide d'installations comportant des ariens directifs tournants. Ces installations sont complexes du point de vue mécanique et leur stabilité en mer est difficile à assurer de façon parfaite. La présente invention évite ces inconvénients. Elle met en oeuvre un système utilisant des aériens non directifs statiques. Elle sera mieux comprise en se référant à la description qui va suivre et aux dessins annexés, dans lesquels - la Fig. 1 représente un diagramme schématique montrant les routes de deux navires Â et B - la Fig. 2 représente schématiquement un récepteur radioélectrique selon l'invention placez sur un navire Â et permettant d'effectuer une mesure d'azimut du navire B - la Fig. 3a représente, sous forme de blocs, un émetteur radioélectrique selon l'invention placé sur un navire B - la Fig. 3b représente, sous forme de blocs, un récepteur radioélectrique selon l'invention placé sur un navire A. L'installation constituée par les émetteur et récepteur des Figs. a et 3b permet de mesurer simultanément les azimuts de chaque navire A et B par rapport à l'autre navire. Sur la Fig. 1, les deux navires A et B suivent deux routes caractérisées par leurs vecteurs vitesses respectifs VA et Les angles de cap des deux navires A et B par rapport à la direction du Nord N sont indiqués par &gamma;A et &gamma;B. Les deux vecteurs VA et VB se coupent au point C. La distance des deux navires est égale à d. L'azimut du navire B relativement au navire A est indiqu par l'angle &alpha;, et l'azimut du navire A relativement au navire B est indiqué par l'angle ss . melon l'invention, le navire A peut mesurer directement les angles et ss à l'aide d'un aérien stati que peu volumineux et dont la fixation et la stabilité à bord ne posent pas de difficultés. La Fig. 2 représente un récepteur placé sur le navire A et permettant de mesurer l'azimut &alpha; du navire B. Le navire B comporte un émetteur omnidirectionnel, par exemple, émettant un sig # nal de fréquence . Le récepteur du navire A comprend un aérien 2# constitué de deux dipôles croisés statiques D1' et D2, le dip8le D; étant orienté suivant l'axe du navire A, en sorte que ce dipôle D; fait avec la direction de l'émetteur un angle égal à l'azimut &alpha; . Ces deux dipôles sont connectés aux entrées d'un coupleur hybride 5' à 3db par exemple, engendrant un déphasage interne de 90'. Les signaux E; et E2 reçus en provenance du bateau B peuvent s'écrire E1 = E coswt cos E2 = E sintat sinS Ces signaux sont additionnés par le coupleur 5' qui introduit un déphasage de 90 sur E1 pour une sortie et sur E2 pour l'autre sortie en sorte que les signaux de sortie V1 et V2 du coupleur 5' sont représentés par V1 = E1 #90 + E2 = E cos( w t + #/2 - &alpha;) V2 = E1 + E2 #90 = E cos( # t + &alpha;) Un phasemètre (non représenté) qui reçoit sur ses entrées ces deux signaux V1 et V2 mesure l'angle #/2 - 2 &alpha;; , et par suite l'angle &alpha; à # près. Selon l'invention, un dispositif de lever du doute de 1809 est constitué par deux réflecteurs R; et R2 constitués par deux dipôles parallèles aux dipôles D1 et D2 dans lesquels sont insérées deux diodes d1' et d2' placées en leur centre et pouvant être polarisées (à l'aide d'un circuit classique d'alimentation et de commutation non représenté) de façon à être conductrices ou bloquées. Quand elles sont bloquées, les réflecteurs n'ont aucune influence sur les signaux reçus par D'1 et D2. Par contre, quand l'une ou l'autre de ces diodes est conductrice @ les variations d'amplitude du signal V1 ou du signal V2 permettent de connaître le quadrant contenant et de lever le doute de 180 . En effet, lorsque la diode d'1 est conductrice, le signal capté par le dipôle D'1 diminue si l'azimut &alpha; est compris entre 0 et It , et augmente si 6 est compris entre # et 2 t (R1 est réflecteur). De même si dt est conductrice, le niveau du signal capté par D'2 diminue si/&alpha;/ > #/2 et augmente si/&alpha;/ La correlation existant entre les polarisationsdes diodes et les niveaux des signaux V1 et V2 permet de déterminer dans quel quadrant est situé d - La Fig. 3a représente un émetteur radioélectrique selon l'invention placé sur le navire B. Cet émetteur utilise un aérien d'émission constitué par deux dipôles D1 et D2 à 90 l'un de l'autre formant une antenne du type "Tourniquet". Le dipôle D1 est placé suivant l'axe du navire B et il fait, par conséquent, avec la direction du navire A, l'angle . Cet émetteur comprend au minimum un étage haute fréquence 1, un étage de modulation 2, deux étages de filtrage 3 et 4, un coupleur hybride 5 à 3db à déphasage interne de 90 relié à la sortie des deux étages 3 et 4 et dont les deux sorties sont couplées aux deux dipôles D1 et D2.L'étage 1 engendre un signal à la fréquence 2 . Le modulateur en amplitude 2 engendre un signal modulé à la fréquence 2Q . Le filtre 3 sépare la porteuse et la bande latérale supérieure tandis que le filtre 4 sépare la bande latérale inférieure. Ces signaux peuvent s'exprimer comme suit. Soit E cos # # t le signal émis par l'étage 1.Le signal à la sortie du modulateur 2 comprend la porteuse E cos # t et les bandes latérales E cos ( ta + n )t et E cos (w - n wt. Le filtre 3 sépare les composantes de pulsations # et # W + # , et le filtre 4 la composante de pulsation w - Q . il en résulte que dans le diagramme émis par les dipôles D1 et D2 excités à travers le coupleur hybride 5 à 3db, le signal rayonné dans la direction ss , qui est la direction du navire A, comprend les trois signaux E1 cos( w t + E1 cos [( [(w + # )t + E1 cos [( Q - # )t + 2 ss] La Fig. 3b représente le récepteur correspondant placé sur le navire A. il comprend, comme l'émetteur, deux dipôles croisés fixes D1 et D2, le dipôle D'1 étant dirigé suivant l'axe du navire A. Ce récepteur comporte en outre un coupleur hybride 5' à déphasage interne de 90' couplé aux deux dipôles D'1 et D2, deux étages amplificateurs 6 et 6' (qui peuvent être des étages changeurs de fréquence) connectés aux deux sorties du coupleur 5'. A partir de l'étage 6, une première channe de circuits comprend trois étages de # filtrage 7, 8, 9 accordés sur les fréquences respectives , et , deux étages démodulateurs 10 et 11 et un phasemètre 2# 2# 12.Une deuxième chaîne de circuits part de l'étage 6' et comporte un étage de filtrage 8' accordé sur la fréquence ## et un phasemètre 12'. Les connexions entre ces étages sont clairement indiquées sur la figure. Le démodulateur 10 est relié aux sorties des deux filtres 7 et 8, le démodulateur 11 est relié aux sorties des deux filtres 8 et 9. Le phasemètre 12 est relié aux sorties des deux démodulateurs 10 et 11 et le phasemètre 12' aux sorties des deux filtres 8 et 8'. Les deux phasemètres 12 et 12' fournissent les deux azimuts et &alpha; comme on va le montrer maintenant. La composante non modulée cos( #t + ss ) émise par l'émetteur de la Fig. 3a est reçue par les deux dipôles D1 et D2. Les deux tensions ainsi recueillies sont appliquées à l'entrée du coupleur hybride 5' et les tensions de sortie V1 et V2 pour cette composante sont égales, comme dans le cas de la Fig. 2, à :: V'1 = E'1 cos( # t + ss + #/2 - &alpha; ) V'2 = E'1 cos( # t + ss + &alpha; ) Ces composantes sont ensuite transmises respectivement aux étages 6 et 6', puis filtrées par les filtres 8 et 8' accordés sur la # fréquence 2# et enfin comparées dans le phasemètre 12' qui four- nit leur déphasage #/2 - 2 &alpha;, donc &alpha; à # près.Les deux autres composantes E [cos( # + # )t + ss] et E cos [( # - # )t + #/2 - ss] émises par l'émetteur de la Fig. 3a sont également reçues par les dipôles D1 et D'2. A la sortie des circuits 5' et 6, ces deux composantes sont filtrées par les filtres 7 et 9, centrés sur les fréquences # + # et # - #, qui les séparent. Elles sont ensuite 2# 2# démodulées dans les étages 10 et 11 qui reçoivent respectivement des signaux provenant des filtres 7 et 8 et des filtres 8 et 9. Les deux signaux appliqués à l'entrée de l'étage 10 sont donc respectivement égaux à E'2 cos ( # t + ss ) et E'2 cos [( # + # )t +ss] qui fournissent à la sortie de cet étage un signal F'3 cos # t, tandis que les deux signaux appliqués à l'entrée de l'étage 11 sont respectivement égaux à E2 cos( # t + ss ) et E2, cos[(# # )t + #/2 -ss] qui fournissent à la sortie de cet étage un signal E'3 cos ( # t - #/2 + 2 ss ), en sorte que le phasemètre 12' fournit le déphasage entre les signaux E' cos Q t et E' cos( h t #/2 + 2 ss ), soit #/2 - 2 ss , donc l'angle ss à # près. Le lever de doute pour l'angle ss est effectué à l'aide des deux réflecteurs R1 et R2 et des diodes d1 et d2 associés à l'antenne d'émission, tandis que le lever de doute pour &alpha; est évidemment effectué à l'aide des deux réflecteurs R; et R2 et des diodes et ou d'2 associes à l'antenne de réception, suivant le procède indiqué dans la description ci-dessus du dispositif de la Fig. 2. Pendant que le navire A mesure l'angle ss comme il vient d'être décrit, il est possible d'utiliser le signal émis de pulsation w pour effectuer en même temps la mesure de O( , comme indiqué cidessus. il faut cependant que le lever de doute sur &alpha; &alpha; ne s'ef- fectue pas au moment où le diagramme d'émission de B est modifié pour lever le doute sur La distance d étant mesurée à l'aide d'un appareillage télémétrique classique, le triangle A B C de la Fig. 1 est complètement déterminé et la connaissance approximative des vitesses VA et VB des deux navires A et B (la vitesse VB à bord du navire A pouvant etre obtenue par exemple à l'aide d'une émission radioélectrique effectuée à bord du navire B) permet de déterminer s'il y a un risque de collision au point C. REVENDICATIONS 1 - Système anti-collision pour navires dans lequel chaque navire est muni d'une station radioélectrique émettrice-réceptrice, caractérisé en ce que le récepteur de chaque station comporte un aérien statique constitué de deux dipôles principaux croisés, un coupleur hybride à déphasage de 900 couplé à ces diptles, et-un phasemètre qui reçoit sur ses entrées les signaux de sortie dudit coupleur en fournissant un angle de déphasage en relation avec l'azimut du navire émetteur permettant de déterminer cet azimut à 180 près. 2 - Système anti-collision selon la revendication 1, caractérisé en ce que le récepteur de chaque station comprend en outre deux dipôles secondaires parallèles aux dipôles principaux, dans lequel sont insérées des diodes-en leur centre pouvant etre polarisées en sens direct ou inverse, les variations d'amplitude des signaux de sortie dudit coupleur, quand l'une ou l'autre de ces diodes est conductrice, permettant de lever le doute de 180e dans la mesure dudit azimut. 3 - Système anti-collision pour navires dans lequel chaque navire est muni d'une station radioélectrique émettrice-réceptrice, caractérisé en ce que émetteur de chaque station comprend au moins un étage haute fréquence, un étage de modulation en amplitude deux filtres séparant une bande latérale et le reste du signal de sortie dudit étage, et un coupleur hybride à déphasage de 900, connecté aux sorties de ces filtres, dont les signaux de sortie excitent respectivement deux diptles croisés formant l'aérien d'émission, et en ce que le récepteur de chaque station comprend un aérien constitué de deux diptles croisés, un coupleur hybride à déphasage de 900 couplé à ces dipôles, et dont les deux sorties sont connectées chacune à une channe de réception comportant un phasemètre, agencées de telle sorte que lesdits phasemètresfour nissent, à 180 près, respectivement l'azimut de la station émettrice par rapport à la station réceptrice et l'azimut de la station réceptrice par rapport à la station émettrice. 4 - Système anti-collision selon la revendication 3, caractérisé en ce que la première chine de réception comprend au moins un amplificateur, trois filtres accordés sur la fréquence porteuse d'émission et sur les bandes latérales, deux démodulateurs connectés respectivement, le premier aux sorties du premier et du deuxième filtre et le deuxième aux sorties du deuxième et du troisième filtre et un phasemètre connecté aux sorties de ces deux démodulateurs, qui fournit l'azimut de la station émettrice par rapport à la station réceptrice. 5 - Système anti-collision selon les revendications 1, 3 et 4 caractérisé en ce que la deuxième chine de réception comprend au moins un amplificateur, un filtre accordé sur la fréquence porteuse d'émission, et un phasemètre dont les entrées sont connectés à la sortie de ce filtre et à la sortie du premier filtre de la première chaine, qui fournit l'azimut de la station réceptrice par rapport à la station émettrice.