Brevet FR2303271A1 — publié le 19761001

La présente invention concerne un dispositif de navigation automatique susceptible de donner , à tout instant et avec une bonne précision, les coordon n8es de latitude et de longitude d'un mobile On connait dà des dispositifs de ce type qui tous , cherchent à donner avec une très grande précision la longitude et la latitude de l'endroit où se trouve un mobile .A cause du fait que ces dispositifs recherchent une très grande précision, ils sont compliqués et noéreux La présente invention remédie à ces inconvénients A cet effet , selon ltinvention, le procédé de détermination de la position d'un mobile est remarquable en ce que, à partir d'une origine dont les coordonnées Xo et Yo en latitude et en longitude sont connues , on incrk- mente constamment les dites coordonnées Xo et Yo respectivement au moyen de composantes différentielles dx et dy, telles que dx = V2 Cos Cv dt et dy = V2 Sin Cv dt expressions dans lesquelles Vr est la vitesse réelle du mobile , C le cap v vrai et dt le temps qui s'écoule entre deux incrémentations la vitesse réelle Vr étant mesurée à partir de la vitesse apparente et de la dérive, tandis que le cap vrai Cv est déterminé à partir du cap magnétique et de la déclinaison En effet , le cap magnétique Cm et la vitesse apparente Va sont des informations facilement disponibles sur ce mobile (avion, bateau, etc ) avec des moyens simples A partir de ces deux données qui existent à tout instant sur tous les mobiles on peut obtenir les deux paramètres suivants . Cv ou cap vrai = Cm + déclinaison . Vr ou vitesse réelle = Va - dérive Sur mer ,la dérive sera le vecteur résultant de la force du courant et de la dérive propre du bateau .Pour un avion la dérive sera le vecteur vitesse du vent Le mobile, partant d'un point initial A de coordonnées connues Xo et Yo en latitude et longitude, il est possible de décomposer le vecteur sur les axes de latitude et de longitude vitesse Vr d'angle Cv en deux vecteurs Vx et Vy Vx = Vr cos Cv Vy = Vr sin Cv Chacun de ces vecteurs peut être converti en distance, en divisant leur valeur par le temps dt . Chaque distance ainsi trouvée, dx T vx vy dr dt peut servir à incrémenter les coordonnées Xo et Yo du point de départ A On aura donc à tout moment les coordonnées Xl et Y1, latitude et longitude du point actuel B Ainsi, le dispositif selon l'invention permet de situer facilement un mobile en donnant en permanence ses coordonnées (latitude et longitude) .Ce dispositif ne requiert aucune aide extérieure ( balises radio , gonio etc. ) à l'ex- ception du champ magnétique terrestre . De plus , sa simplicité permet un coût de fabrication très faible et une consommation d'énergie basse , rendant possible l'alimentation sur piles standard ( cas d'un voilier). Enfin le dispositif fonctionne quels que soient les évolutions , changements de route , ralentissements ou accélérations du mobile Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée La figure 1 illustre le principe de l'invention. La figure 2 est le schéma synoptique d'un dispositif conforme à l'invention La figure 3 montre plus en détail un dispositif selon l'invention Sur la figure 1 , on suppose qu'un mobile part , à l'instant o, d'un point Aa de latitude Xo et de longitude Yo et se trouve , à l'instant tl, au point B de latitude X1 et de longitude Y1 . En tout point M , situé entre A et B , on a déterminé le cap magnétique Cl, la déclinaison D , la vitesse apparente Va et la dérive d. A partir de ces données , on a déterminé le cap vrai cv et la vitesse réelle vr , grace aux relations Cv = Cm + D et Vr = Va - d Par projection de Vr sur les axes X et Y , on obtient Vx = Vr Cos Cv et Vy = Vr Sin Cv Si le temps dt s'est écoulé depuis le départ de A , on peut déterminer les distances Vx = Vr cos Cv dx =Vr cos Cv dt dt et dy = Vy = Vr Sin Cv dt dt Par suite, en incrémentant Xo et Yo en permanence avec dx et du, on peut connaître à chaque instant les coordonnées de tous les points M , et celles du point B. La figure 2 montre le schéma de principe du dispositif selon l'invention La grandeur Cm, par exemple fournie sous la forme d'un angle par un conservateur de cap ou un répétiteur de compas est introduite, avec la déclinaison D , dans un additionneur P transformant Cm en Cv par addition de D La grandeur Va, délivrée par un tachymètre , un anémomètre ou tout compteur de vitesse est introduite,avec la dérive d, dans un soustracteur Q transformant Va en Vr par soustraction de d. Un opérateur O recevant Cv et Vr de P et Q , décompose Vr en Vx et Vy selon l'angle Cv - Vx et Vy sont transformés en dx et dy par division par dt dans des opérateurs Rx et Ry respectivement A la sortie de Rx et Ry sont disposés des afficheurs de coordonnées CDx et CDy qui constamment enregistrent dx et dy . et les incrémentent à Xo et Yo pour fournir à tout instant Xl et Yl La déclinaison D et la dérive d sont rentrées dans le dispositif une seule fois au départ, mais peuvent être modifiées à tout moment pendant le parcours au gré du navigateur Ainsi, le dispositif effectue en permanence une navigation à l'estime de façon automatique et avec une précision bien supérieure à celle d'un opérateur manuel .Pour les très longs parcourus, le navigateur devra faire de temps en temps et selon la précision souhaitée , un point précis . Il réintroduira les nouvelles coordonnées Xi et Y'l dans le dispositif qui incrementera automatiquement à partir de ces nouvelles coordennées La figure 3 montre un mode de réalisation pratique du dispositif selon -l'inven- tion La vitesse apparente y est entrée sous forme d'une tension proportionnelle Va. Cette tension est intégrée dans un intégrateur présentant une constante de temps , qui dépend de la gamme de vitesse et de l'échelle de la carte ou de la longueur du parcours . Un amplificateur H de gain 1 délivre la tension Va, à partir de la tension + Va disponible à la sortie de l'irtégrateur I . L'angle de cap Cv agit sur un potentiomètre sinus-cosinus POT 1 de 360" relié mécaniquement à un disque gradué CPS et alimenté par les tensions + Va et - Va. L'angle de cap Cv fait tourner les curseurs de POT I , ainsi que l'aiguille défilant devant le disque gradué . La correction de déclinaison D stef- fectue en faisant tourner l'ensemble disque et corps du potentiomètre d'un angle égal à la déclinaison . L'aiguille indique ainsi le cap vrai . Le potentiomètre POT 1 délivre donc sur ses curseurs les tensions Vx et Vy La dérive d qui peut se figurer par un vecteur constant d'angle connu, peut se décomposer en composantes Cx et Cy, déterminées par le réglage de deux potentiomètres CORX et CORY qui délivrent les tensions correspondantes. Un circuit DVMX additionne les tensions Vx et Cx et délivre des impulsions Ix proportionnelles en nombre à la valeur de cette somme ainsi que son signe. Un circuit DVMY traite les données Vy et Cy de façon semblable (Iy et signe). Une horloge H (oscillateur à quartz) délivre les signaux de cadencement des convertisseurs DVMX et DVMY. L'horloge H alimente également les circuits Xo et Yo qui servent à matérialiser les coordonnées de départ les deux sorties d'impulsions et leurs signes sont fournies respectivement à des compteurs-décompteurs CDX et CDY . Une possibilité de supprimer Xo et Yo serait d'utiliser des compteurs-décompteurs à pré-détermination Il va de soi que les signaux Ix et signe X, Iy et signe Y pourraient alimenter un équipement de traçage de route automatique ; il suffirait d'utiliser une table XY incrementale entrainant un crayon sur une carte De plus, à la sortie du dispositif, on peut prévoir un comparateur COMP recevant X1 et Y1 et dans lequel on a introduit en mémoire les conduits Xn et Yn de zones dangereuses .Ainsi, le comparateur peut actionner une alarme Al, lorsque X1 et Yl sont proches de Xn et Yn Par ailleurs , en prévoyant un second potentiomètre sinus cosinus POT2 alimenté par + Va et - Va le dispositif péut mesurer la vitesse du mobile sur un axe quelconque de cap vrai . Le corps de POT 2 est décalable mécaniquement de ltensemble CPS-POT 1 . On peut mesurer par exemple - La vitesse de remontée d'un bateau sur l'axe de la direction du vent et quelle que soit l'amure - La vitesse sur un axe de cap donné Va et la vitesse d'erreur Ve perpendioculaire, ainsi que les distances correspondantes en ajoutant à POT 2 le meme circuit DVM et CD. En prévoyant des compteurs-décompteurs non représentés alimentés par Ix et Iy et par des signes inversés, il est possible de mesurer la distance en latitude et longitude séparant le mobile d'un point quelconque choisi n'importe où sur la carte . Il suffit d'afficher au départ les distances X2 Y2 séparant ce point distant du point de départ. Le dispositif décrementera automatiquement et indiquera en permanence les distances restant à parcourir REVENDICATIONS I - Procédé de détermination de la position d'un mobile , caractérisé en ce que à partir d'une origine dont les coordonnées Xo et Yo en latitude et en longitude sont connues , on incremente constamment les dites coordonnées Xo et Yo respectivement au moyen de composantes différentielles dx et dy , telle-s que dx = Vr cos Cv dt et dy = Vr sin Cv dt expressions dans lesquelles Vr est la vitesse réelle du mobile g Cv le cap vrai et dt le temps qui s'écoule entre deux incrementations , la vitesse réelle Vr étant mesurée à partir de la vitesse apparente et de la dé-rive, tadis que le cap vrai Cv est déterminé à partir du cap magnétique et de la déclinaison 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé spécifié iwans la revendication 1 caractérisé encre que les composantes Vr cos Cv et Vr sin Cv sont fournies par un potentiomètre sinus-cosinus alimenté par des tensions - Va , + Va représentatives de la vitesse apparente et dont le réglage initial tient compte de la déclinaison 3 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour incrémenter les coordonnées . de départ Xo et Yo au moyen d'impulsions dont le nombre correspond respectivement à la valeur de la somme des composantes de vitesse et de dérive 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des compteurs-décompteurs d'impulsions pour 1 'inc r émentation 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif d'affichage des coordonnées actuelles 6 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un comparateur stockant en mémoire les coordonnées de zones dangereuses et repérant les coordonnées actuelles, et susceptible d'actionner un dispositif d'alarme. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte des compteurs-décompteurs indiquant la distance, en latitude et longitude séparant le mobile d'un point quelconque 8 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte un second potentiomètre sinus-cosinus alimenté par les tensions - Va,+ Va pour mesurer la vitesse du mobile sur un axe quelcon que de cap vrai déterminé