Brevet FR2164522A1 — publié le 19730803

L'invention a pour objet un appareillage destiné à fournir des informations sur la proximité d'un mobile ou de mobiles. I1 est fréquent qu'on ait besoin d'entre renseigné sur la proximité plus ou moins grande d'un mobile. C'est le cas, par exemple, d'une opération aérienne qui fait intervenir plusieurs appareils volants, comme des hélicoptères, et au cours de laquelle le pilote d'un hélicoptère nta pas la possibilité de vérifier constamment à la vue directe la proximitd plus ou moins grande a s EréllcoptBres participant à la même opération. L'invention a pour objet un appareillage qui fournit au pilote, en permanence, des informations sur la position des autres hélicoptères ets en premier lieu, l'informant si un hélicoptère est -à une distance inférieure à une valeur prédéterminée, entrat- nant ainsi un risque de collision avec son propre appareil. L'appareillage selon l'invention est remarquable par la simplicité de sa constitution, permettant sa construction à un faible prix, et aussi par la possibilité qu'il offre d'être réa sable sous différentes formes, de plus en plus élaborées, procurant des informations de plus en plus nombreuses et permettant ainsi un choix de la réalisation en fonction de l'utilisation envisagée, sans nécessiter des fabrications distinctes et sans avoir à remplacer un appareillage simple par un appareillage plus complexe, mais simplement en complétant le premier appareillage pour le doter de propriétés supplémentaircsb Un appareillage radio-électrique selon 11 invention équipe chaque mobile d'un groupe de mobiles, et il comprend un émetteur et un répondeur.Les émissions d'interrogation se font sur une même fréquence, et les répondeurs émettent sur la même fréquence, en principe différente de la fréquence des émetteurs de questions. Un appareillage équipant un mobile comprend des moyens pour distinguer parmi les réponses qu'il reçoit celles qui proviennent de sa propre émission d'interrogation de celles qui proviennent d'émissions d'interrogation d'autres mobiles. Ces moyens sont propres à émettre une succession d'interrogations et à ne retenir dans les réponses que celles qui traduisent une distance sensiblement constante, de sorte qu'on peut admettre qu'elles proviennent d'un même répondeur, et non pas de répondeurs différents. Un appareillage selon l'invention comprend un émetteur d'impulsions d'interrogation et un récepteur muni de moyens pour ne retenir des signas de répondeurs que ceux qui traduisent une même distance, avec une certaine approximation tenant compte du déplacement relatif des mobiles. L'invention vise également une forme de réalisation d'un tel appareillage suivant laquelle une information supplémentaire est fournie, à savoir la vitesse de rapprochement du mobile dont les réponses ont permis de déceler la proximité. Suivant une autre réalisation, l'appareillage comprend, en outre, des moyens pour fournir une information quant à l'altitude relative du mobile détecté. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est un schéma dtun appareillage selon l'in Invention - la figure 2 est un schéma d'un appareil faisant partie d'un tel appareillage - la figure 3 est un diagramme - la figure 4 est relative à une variante de réalisation de l'appareil selon la figure 2 - la figure 5 montre schématiquement un appareil de bord - la figure 6 est un schéma d'ordre géométrique. L'appareillage que comporte un mobile, comme un hélicoptère, comprend un émetteur 11 (figure 1) et un récepteur 12 réunis l'un et l'autre à une antenne 13 par l'intermédiaire d'un dispositif de couplage 14. L'émetteur 11 est relié à une horloge 15 par une ligne 16 et le récepteur 12 est relié par une ligne 17 à une multiplicité de bascules 181, 182, 18n formant un registre 19 et contrôlées à partir de l'horloge 15 à laquelle elles sont reliées par une ligne 21. L'émetteur 11 émet d'une manière régulière une succession d'impulsions très courtes, ou impulsions d'interrogation, par exemple de l'ordre de 0,3 microseconde (laps), l'intervalle de temps entre deux impulsions successives étant, par exemple, d'un cinquième de seconde, des moyens étant prévus cependant pour que les impulsions soient émises, non pas d'une manière rigoureuse tous les cinquièmes de seconde, mais de façon aléatoire au voisinage de temps distants entre eux de 1/5 de seconde, par exemple réparties sur une plage d'l/1O de seconde de part et d'autre desdits temps. L'émission d'une impulsion déclenche le fonctionnement de l'horloge électronique 15 et ainsi l'overture successive des bascules 181 .... 18n, dont chacune est alors propre à caractériser une distance entre le mobile, par exemple lthélicoptère, muni d'un appareillage selon l'invention, et un mobile analogue muni d'un répondeur mis en fonctionnement par la réception de l'impulsion d'interrogation ; l'antenne 13 capte le signal de réponse et l'applique au récepteur 12 par l'intermédiaire du dispositif de couplage 14. Lors de l'ouverture successive des bascules 181 .... 18n, un signal reçu par l'antenne 13 et le récepteur 12 peut provenir, non pas d'un répondeur qui aurait été mis en fonctionnement par la réception de l'impulsion d'interrogation provenant de l'appareillage dont est muni l'hélicoptère considéré, mais d'un répondeur qui a été mis en fonctionnement par une impulsion d'interrogation émanant d'un autre hélicoptère, les répondeurs des divers hélicoptères émettant tous sur la même fréquence. L'invention prévoit des moyens pour ne retenir, après chaque impulsion d'interrogation, que les impulsions de réponse qui correspondent en principe à une même distance, de sorte qu'on peut admettre que les signaux de répondeur ainsi retenus sont émis par un même répondeur, à savoir celui d'un hélicoptère se trouvant à ladite distance. Les particularités des émetteurs et récepteurs radars d'impulsions, et notamment les effets directifs illustrés par les lobes, font que la présence d'un hélicoptère à l'intérieur de la sphère de télémétrie ne se traduit pas avec certitude par la réception d'autant d'échos de réponse qu'il y a eu d'impulsions d'interrogation. On admet, dans la réalisation décrite, que dans le cas de l'émission d'une série de cinq impulsions d'interrogation la réception de trois échos à une même distance correspond à la présence d'un hélicoptère à ladite distance. Par ailleurs, le calcul des probabilités montre que, dans les conditions de la pratique, le risque pour que la réception de trois impulsions correspondant à la même distance de principe soit un faux écho est quasiment négligeable. Pour tenir compte des déplacements relatifs des mobiles qui se produisent, l'invention prévoit de considérer comme équivalentes au point de vue de la retenue, non seulement deux impulsions de répondeur se présentant dans une même bascule, mais également deux impulsions derépondeur se présentant dans des bascules adjacentes. Â cet effet, deux bascules adjacentes comme, par exemple 181, 182, sont reliées par des conducteurs 221S 232 à un disposi- tif 2412 ; de même, les bascules 182, 183 sont reliées par des conducteurs 222, 223 à un dispositif 242 39 etc... La constitution d'un dispositif 24 est précisée sur la figure 2. Les conducteurs 22, 23 sont les entrées d'un circuit OU, 25, dont la sortie 26 constitue l'entrée 27 d'un compteur 28 à deux bascules 29 et 30 et qui, ainsi, peut compter jusqu'à 3tl-. La sortie 26 du circuit 25 est, en outre, reliée par le conducteur 31 à une bascule 32 dont la sortie 33 constitue la première entrée 34 d'un circuit Et, 35, dont l'autre entrée 36 est reliée à l'émetteur d'impulsions d'interrogation 11. La sortie 37 du circuit 35 est reliée à un compteur 38 à trois bascules ainsi capable de compter jusqu' 5. Chacun des compteurs 28 est relié aux entrées 39 et 40 d'un circuit ET, 41, dont la sortie 42 est reliée par des conducteurs 431 43m à chacune des bascules 441 .... 44n d'un registre 45. Le compteur 38 est relié aux entrées 47 et 48 d'un circuit ET, 49, dont la sortie 50 remet à zéro, par les conducteurs 51 et 52, respectivement, les compteurs 28 et 38. Une impulsion d'interrogation émise par l'émetteur 11 déclenche, par l'intermédiaire de l'horloge 15, l'ouverture sueeessive des bascules 18. On suppose, par exemple, que l'ouverture de la bascule 181 se produit à un temps qui correspond à une durée de trajet de l'énergie radioélectrique de 25m aller et de 25m retour, soit au total 50m ; l'ouverture de la bascule 182 correspond à un trajet supplémentaire de 25m aller et 25m retour, étant ainsi ouverte pour hêtre sensible à une impulsion provenant d'un répondeur se trouvant entre 50m et lOOm de l'interrogateur, etc. Si, pendant la durée où au moins une bascule 18 est ouverte, aucune impulsion de répondeur n'est appliquée par la sortie 17 du récepteur 12, aucune impulsion n'est présente sur les entrées 22 ou 23 d'un dispositif 24. Le registre 45 reste vide. Sî, au contraire, après une impulsion d'interrogation, et pendant la durée a'ouverture du registre 19, une impulsion de répondeur est reçue, un dispositif 24 devient opératoire. On suppose, par exemple, qu'à la réception de l'impulsion de répondeur c'est la bascule 185 qui est ouverte, une impulsion étant ainsi appliquée au dispositif 244~5 et au dispositif 245 6. Le compteur 38 de l'un et l'autre des dispositifs commence à compter, au rythme des impulsions d'interrogation. Le compteur 28 avance d'une unité. Si, à l'impulsion d'interrogation suivante, une impulsion de répondeur est transmise par la même bascule 185, ou bien par une bascule adjacente 184,- le fonctionnement serait le même si l'impulsion de répondeur était présente sur l'autre bascule adjacente 186, mais l'on considérerait alors le dispositif 24 -, le processus décrit ci-dessus recommence : le compteur 38 avance d'une unité, et le compteur 28 avance également d'une unité. Mais si, après émission de la seconde impulsion d'interrogation, aucune impulsion de répondeur n'est transmise par la bascule 185, ou les bascules adjacentes 184 ou 186, le compteur 38 avance d'une unité, sans que le compteur 28 avance d'une unité. Finalement, au bout de cinq impulsions d'interrogation, comme comptées par le compteur 38, ce dernier laisse passer une impulsion par son circuit ET de sortie 49, ce qui remet à zéro le compteur 38 et remet la bascule 32 dans sa condition initiale. L'impulsion de fin de comptage du compteur 38, appliquée au compteur 28, fournit une impulsion à la sortie 42 du circuit ET, 41, Si le compteur 28 a alors compté trois, ce qui correspond à au moins trois impulsions de répondeur dans les bascules 18+, 185, 186 au cours de la période de comptage du compteur 38. L'impulsion présente sur la sortie 42 du circuit 41 peut être utilisée pour donner directement l'alarme. Elle peut aussi être appliquée à une bascule 44 du registre 45 mettant ainsi en mémoire la distance du répondeur. Si, par contre, après les cinq comptages du compteur 38 le compteur 28 n'a pas compté trois, aucune impulsion n'est appliquée à la sortie 42. Le processus recommence à l'impulsion d'interrogation suivante. ne simple modification du compteur 28 permet de faire état, non pas de trois impulsions de répondeur reçues, mais de quatre ou de cinq, si on le désire. Le dispositif permet donc, à partir d'une impulsion de répondeur, de faire démarrer le dispositif qui compte si deux autres impulsions correspondant à la même distance ou à une distance voisine de celle de la première impulsion de répondeur se manifestent à la suite des quatre impulsions d'interrogation suivantes. L'invention prévoit de fournir à l'hélicoptère interrogateur, non seulement une information de distance sur lthélicoptère répondeur, mais également une information dtaltitude, Elle fait alors appel à des altimètres fournissant l'altitude sous forme digitale. Le signal d'interrogation comprend, dans ce cas, non seulement l'impulsion d'interrogation i, (fig. 3), mais, précédant celle-ci, une information d'altitude a constituée par huit digits et tirée de l'altimètre digital. Avantageusement, l'information d'altitude est précédée par un signal de synchronisation s qui peut être suivi d'un blanc bl. L'impulsion d'interrogation de télémétrie i est avantageusement précédée d'un blanc b2. Un hélicoptère recevant un signal d'interrogation compare, après synchronisation, l'information d'altitude qutil reçoit avec sa propre information d'altitude provenant de son altimètre digital. Cette comparaison s'effectue dans l'intervalle de temps b2 Le répondeur n'est déclenché que si le résultat de la comparaison est inférieur à une valeur prédéterminée, par exemple 100m. ;'hélicoptère interrogateur ne reçoit donc des échos, c'est-à-dire des impulsions de répondeurs déclenchés par sa propre interrogation, qu'émanant d'hélicoptères dont l'altitude est suffisamment proche de la sienne pour qu'une collision soit à craindre, une telle altitude pouvant être de 100m au-dessus et de 100m au-dessous de la sienne propre. L'invention prévoit également que, suivant le signe de la différence d'altitude mesurée à I'hélicoptére répondeur, l'impulsion du répondeur est de durée différente, par exemple de 0,3 fis si l'hélicoptère répondeur est au-dessus de l'hélicoptère interrogateur, et de 0,6 lus Si l'hélicoptère répondeur est audessous de l'interrogateur. Cette durée d'impulsion est mesurée à l'hélicoptère interrogateur, et l'invention prévoit d'effectuer cette mesure de durée seulement sur la troisième impulsion de répondeur reçue faisant partie du groupe des cinq impulsions de répondeur possibles faisant suite à cinq impulsions d'interroga- tion. A cet effet, le dispositif de mesure de durée d'impulsions 53 (fig. 2) est relié à la seconde bascule du compteur 28 qui rendra le dispositif 53 opératoire pour mesurer la durée de l'impulsion suivante. On se réfère maintenant à la figure 4. Dans cette forme de réalisation, la sortie 42 d'un dispositif 24 est amenée en alternance, par un dispositif 61, vers l'un et l'autre de deux registres 62 et 63 qui remplacent le registre 45. Après une période d'interrogation d'une seconde ayant fourni une réponse par l'inscription d'une distance dans une bascule 642 du registre 62, l'inscription, à la période suivante d'une seconde d'une distance dans une bascule 65q du registre 63 déclenche les processus de décalage simultané des bascules des registres 62 et 63. L'un et l'autre des registres sont reliés par des lignes 66 et 67 à un compteur 68. La première des bascules significatives parvenant à l'extrémité du registre provoque la mise en route du compteur 68 et l'arrivée de l'autre bascule significative à l'extrémité de l'autre registre provoque l'arrêt dudit compteur. L'intervalle de temps entre la mise en route et l'arrêt du compteur feurnit la différence des distances qui étaient inscrites dans l'un et l'autre des registres, en valeur et en signe. Cette différence donne avec une bonne approximation la vitesse du mobile répondeur. L'exploitation de telles informations peut avoir lieu de diverses manières0 On prévoit, par exemple, de disposer devant le pilote un voyant 70 qui entre en fonction par clignotement lorsque l'appareillage détermine la présence d'un hélicoptère dans un rayon de l.000m, comme schématisé par la sphère S1 ayant pour centre l'hélicoptère interrogateur (fig. 6) et dont la vitesse est une vitesse de rapprochement. Se clignotement peut être, par exemple, d'autant plus rapide que la vitesse de rappro chement est plus grande et cela par liaison du voyant 70 soit au registre 45, soit aux deux registres 62 et 63. Ce clignotement est considéré comme une pré-alarme.L'alarme est donnée, par exemple, par l'allumage permanent du voyant 70, lorsque l'hélicoptère à répondeur retenu est dans une sphère S2 d'un rayon de 300m et comprise entre deux plans horizontaux Hui et E2 distants de celui oh se trouve l'hélicoptère interrogateur de 100m vers le bas et de 100m vers le haut. Complémentairement, l'indication de plus grande altitude ou de moins grande altitude de l'hélicoptère à répondeur, obtenue comme indiqué ci-dessus, peut faciliter la manoeuvre d'évitement. L'invention prévoit également l'utilisation comme aérien d'une antenne du type ADESCE qui permet la détermination du gisement de l'hélicoptère à répondeur. L'invention prévoit à cet égard que le gisement n'est calculé qu'après que deux impulsions de réponse aient été reçues et alors sur la troisième impulsion. L'invention prévoit également une forme de réalisation suivant laquelle, dans un ensemble d'hélicoptères destinés à voler en groupe, sous la conduite d'un hélicoptère de tête, la fréquence du répondeur dudit hélicoptère de tête soit différente de celle des répondeurs des autres hélicoptères. Chacun des hélicoptères peut ainsi, à tout instant, être renseigné sur la position de lthélicoptère de tête, ce qui, compte tenu de la connaissance du cap qu'il convient de tenir, permet un vol de groupe dans les meilleures conditions de facilité. Les appareils des divers hélicoptères sont alors réglés pour que la distance d'alarme soit inférieure à celle à laquelle doivent se tenir les hélicoptères entre eux pour le vol de groupe: RRYENDICATIONS 1. Appareillage radio-électrique pour fournir des indications de position à bord de divers mobiles dont les mouvements relatifs sont imprévisibles, en vue notamment d'éviter des collisions entre lesdits mobiles, comprenant sur chaque mobile un appareil émetteur et un appareil récepteur, ainsi qu'un répondeur émettant un signal sous la commande d1un signal reçu, caractérisé en ce que, après l'émission d'un signal d'interrogation à bord d'un mobile, les signaux de répondeurs reçus sur ce mobile sont classés en distance, des moyens étant prévus pour ne retenir des signaux reçus que ceux qui, plusieurs fois de suite, traduisent la même distance de répondeur. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour tenir compte d'une distance de répondeur seulement si une proportion supérieure à une valeur déterminée de réponses correspondant à plusieurs interrogation8 successives traduit la même distance de répondéur. 3. Bppareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous les émetteurs d'un groupe de mobiles ont la même fréquence et tous les répondeurs ont la même fréquence, différente de la première. 4. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la distance est marquée par une bascule d'une multiplicité de bascules faisant partie d'un registre et commandée à partir d'une horloge= 5ç. Appareillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour considérer comme équivalentes des indications successisss de deux bascules adjacentes, 6;; Appareillage selon l'une des revendications précéden- tes, caractérisé en ce que les distances d'interrogation succe- sives sont inscrites dans deux registres, lesquels sont décalés simultanément et reliés à un compteur mesurant ainsi la vitesse du mobile répondeur par rapport au mobile interrogateur. 7. Appareillage selon l'une des revendications précédentes, destiné à éviter les collisions entre les hélicoptères d'un groupe d'hélicoptères, caractérisé en ce qu'un récepteur comprend des moyens pour comparer l'altitude de l'hélicoptère qui le porte à l'altitude de l'hélicoptère interrogateur et pour fournir un signal répondeur seulement si les altitudes ont entre elles une différence moindre qu'une valeur prédéterminée. 8. Appareillage selon la revendication 7, caractérisé en ce que la durée de l'impulsion de réponse est différente suivant que l'altitude de l'hélicoptbre répondeur est plus grande ou moins grande que celle de l'hélicoptère interrogateur. 9. Appareillage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chacun des mobiles est équipé d'un aérien permettant la détermination du gisement du mobile avec lequel il est en condition de transmission. 10. Appareillage selon la revendication 8, caractérisé en ce que, parmi les hélicoptères d'um groupe d'hélicoptères, l'un d'eux a une fréquence de répondeur différente de la fréquence des répondeurs des autres hélicoptères. 11. Appareillage selon l'une des rerendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est constitué à partir de cartes à circuits imprimés. 12. Appareillage selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il est conçu pour que des fonctions supplémentaires soient obtenues par l'adjonction de cartes. 13. Appareil entrant dans la composition d1un appareillage selon la revendication 5, pour retenir des indications lorsqu'elles sont le fait de bascules adjacentes.