Brevet FR2325998A1 — publié le 19770422

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de localisation d'un véhicule sur une piste d'aérodrome et, notamment du point d'impact d'un avion avec la piste lors de son atterrissage, ainsi que la détermination du moment de cet évènement. Dans le domaine de localisation des véhicules sur une piste d'aéroport, les systèmes utilisés actuellement sont, soit électromagnétiques, soit mécaniques par mise en oeuvre de bandes pneumatiques. Ces systdmes, de cott d'installation et de maintenan ce élevés, sont sujets, en ce qui concerne le premier a des aléas de fonctionnement dts à certaines conditions météorologiques et radioélectriques, et en ce qui concerne le deuxième a des détério rations dûes aux effets mécaniques exercés sur les capteurs par les véhicules. Ce dernier type d'installation exige par ailleurs un important travail de génie civil dans le béton des pistes. D'autre part, aucun de ces dispositifs ne peut assurer la locali sation du point d'impact des avions. L'objet de la présente invention est de fournir un procédé, ainsi qu'un dispositif pour la localisation des véhicules sur les pistes d'aérodrome et la localisation du point d'impact des avions, qui pour une fiabilité au moins égale entraine B mise-en oeuvre de moyens moins importants et exigeant une maintenance peu coûteuse. L'invention a donc pour objet un-procédé de loca lisation d'engins roulants, en particulier d'avion sur une piste d'aérodromes, caractérisé en ce que l'on dispose le long de la piste ou voie a surveiller des détecteurs de vibrations qui recueillent les vibrations engendrées par le roulement et le moteur du véhicule ou par l'impact de l'avion au moment de son atterrissage, ces détecteurs délivrant, en réponse aux vibrations recueillies, des signaux électriques, les signaux des différents détecteurs après amplifications, étant comparés pour déterminer la position du véhicule par rapport aux détecteurs en fonction du niveau d'énergie des signaux de chaque détecteur. D'autres caractéristiques de l'invention ressor tent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. DEs formes de l'objet de l'invention sont représentées, a titre d'exemple non limitatif sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue schématique illustrant le procédé de localisation selon l'invention, - la figure 2 est un diagramme montrant un dispositif de localisation selon le procédé de l'invention, - la figure 3 est un diagramme espace temps montrant les types de signaux lors d'un atterrissage avec le point d'impact I. Le dispositif selon l'invention se compose d'un ensemble de capteurs ou détecteurs 1 géophoniques collés a même le béton, en bordure de la piste P a surveiller t ces capteurs sont disposés à intervalles réguliers. Chaque capteur est accompagné d'un amplificateur 2 local placé à proximite immédiate du capteur ou dans un boitier commun. Un capot métallique protège l'ensemble capteur-amplificateur du passage éventuel des roues de véhicule. Un réseau 3 de cibles enterrés assure le transfert des signaux électriques ainsi que l'alimentation des amplificateurs. Une logique centralisée 4 ciblée ou programmée effectue les.eraitements décrits plus bas. Un système de télétransmission 5, 6 alimente une visualisation'7 de la piste, ainsi qu'une imprimante 8 éditant un certain nombre de données, ces derniers équipements étant implantés a la tour de contrôle, par exemple. La description du fonctionnement du dispositif concerne les deux types de fonctions pouvant être assurées, a savoir la localisation du point d'impact des avions et la localisation des véhicules sur pistes ; ces deux fonctions sont décrites ici, réalisées dans un même dispositif, mais peuvent bien entendu être assurées séparément. En ce qui concerne la localisation des véhicules sur pistes, le traitement subi par les signaux e st représenté sur la figure 2. Les vibrations sismiques engendrées par le passage d'un ou plusieurs véhicules sur la piste ou une voie de circulation sont recueillies par un géophone I et un certain nombre de géophones homologues voisins. La bande passante de ces géophones correspond a un spectre de signal sismique, s'étendant de 4 Hz a 15 Hz + 3 dB. Un amplificateur local 2 implanté a proximité immédiate de chaque géophone augmente le niveau du signal électrique analogique délivré par le géophone, afin d'obtenir un niveau de signal de l'ordre du volt sur une impédance de 600 ohms. Les signaux issus de chaque amplificateur sont transférés par un cible 3 téléphonique multipaire blindé posé en bordure de piste jusqu'a une logique centralisée. Les signaux y subissent un premier traitement consistant pour chaque voie en une amplification et un filtrage réalisés par un circuit 9 constitué d'un amplificateur de bande passante 4 Hz- - 15 HZ à gain ajustable, avec atténuation de la fréquence du secteur 50 Hz ou 60 Hz de 30 dB par rapport au gain minimum dans la bande passante.Un circuit 10, dans chacune des voies effectue un redressement double alternance du signal et affecte celui-ci d'une constante de temps de montée égale à 0,3 seconde1 et de descente de 0,5 seconde. Les sorties des différents circuits 10 sont reliés a un circuit ll qui est un multiplexeur pour signaux analogiques possédant n entres pour les signaux de n capteurs plus une entrée alimentée par une polarité constante permettant d'engendrer en sortie un signal de synchronisation. Un circuit 12 de base de temps équipée de diviseurs 13, 14 et 15, permet de piloter l'adressage du multiplexeur. La vitesse de scrutation cyclique des voies d'entrée est telle que le temps d'acquisition d'une voie ne soit pas inférieure a 0;4 milliseconde. Le signal ainsi délivré en entrée du circuit 16 est un message série à 2 500 bauds comprenant un échelon de synchronisation négatif et une suite de tops positifs représentatifs des signaux traités voie par voie. Le circuit 16 est un circuit de puissance et d'adaptation permettant de transmettre ce message sur une paire téléphonique 17. La logique de réception non figurée ici comporte un convertisseur de standard, un séparateur des signaux vidéo et synchronisation, un amplificateur permettant la modulation en brillance d'un spot cathodique, ainsi que les circuits annexes de balayage et base de temps déclenchée par le signal synchronisation décodé. Une trame fixe générée par une mémoire programmable locale inscrit sur l'écran de visualisation le synoptique des pistes et voies de circulation surveillées. Un mobile en roulement, ou a l'arrêt avec moteurs en fonctionnement, apparat donc sur l'écran sous forme d'un spot lumineux plus ou moins brillant selon le niveau des vibrations reçues par les géophones, donc dépendant de la masse du véhicule1 et plus ou moins étalé en fonction de la vitesse de déplacement. Une mémoire locale a effacement manuel, associée au tube de visualisation, permet de représenter les véhicules ayant pénétré dans les zones surveillées, mais dont le ou les moteurs sont actuellement à l'arrêt. La précision de localisation est égale au demi-intervalle séparant deux géophones consécutifs.La surveillance d'un véhicule léger circulant sur une piste peut être assurée pour un intervalle maximum entre géophones consécutifs égal a 30 mètres.-Bien entendu toute autre forme de visualisation de l'état d'occupation des zones surveillées peut être mise en oeuvre. En ce qui concerne la localisation du point d'impact des avions au moment de l'atterrissage, le traitement des signaux s'effectue de la manière décrite ci-dessous. Lors d'un atterrissage, on obtient les signaux Si correspondant au bruit sismique induit avant impact, les signaux S2 correspondant à la propagation d'énergie mécanique transférée au béton lors du toucher des roues, les signaux S3 correspondant au roulement de l'avion sur la piste. Le procédé dont un dispositif est décrit ci-dessous consiste a reconnaître et isoler les signaux S2 issus des capteurs N, N-l, et N+l et a les mettre en mémoire. soit EO, E-I et E+l, les énergies correspondantes on compare entre elles les valeurs Ecl et E+l ; soit Ei; la valeur supérieure El on effectue le calcul de K = -0-- EO si L est la distance séparant deux capteurs consécutifs, Dn liabscisse du capteur N le plus proche de l'impact, l'abscisse Di du point d'impact se calcule en faisant D e = Dn + KL, le signe étant positif si E+1 > E-l, et négatif dans le cas contraire. Le calcul ainsi effectué est validé par une reconnaissance de forme des signaux ; dans ce but, on vérifie que Eî est compris dans une fourchette correspondant une atténuation EO de l'énergie de 3dB/30 mètres + 0,6 dB. Le résultat est mis en mémoire pour un traitement en temps différé, on affiche et édite un temps réel. Un dispositif réalisant le procédé se compose des éléments dont les fonctions ont été décrites plus haut et des éléments dont les fonctions sont décrites ci-dessous. Les signaux disponibles au point 18 sont traités de la manière suivante on effectue une élimination du bruit de fond dans un comparateur 19 qui compare les signaux d un seuil ZO ajustable les signaux dont le niveau est reconnu supérieur ce seuil subissent un contrôle automatique de gain de constante de temps de montée de 7 secondes, et de descente de 2 secondes, fonctions assurées par un amplificateur 20 avec constante de temps, et un amplificateur à gain variable 21.Un convertisseur analogique digital 22 alimente d'une part trois circuits ET 23, 24 et 25, ainsi qu'une entrée d'un comparateur 26 dont l'autre entrée reçoit la valeur d'un seuil Zi ajustable. Si le signal est supérieur à Zl, une présomption d'impact est établie, et les programmes de localisation de cet impact et de validation par reconnaissance de forme sont initialisés. Des temporisateurs Ti, T2, T3 sont démarrés et ont pour valeur de temporisation : ti = 1 seconde, t2= lo millisecondes, t3 = 20 à 45 secondes ajustables. Le signal issu de 26 alimente entrée d'une porte 27, dont l'autre entrée reçoit l'adresse du capteur N. A cette adresse, mise en mémoire en 28, on ajoute une usité en 29 et on soustraie une unité en 30.On dispose ainsi à l'entrée des comparateurs 31,32 et 33 des adresses des capteurs N +1, N- 1, et N. Les signaux d'horloge représentatifs de l'adresse du capteur interrogé par le nultiplexeur 11, sont également appliqués aux comparateurs 31, 32 et 33. Au moment où la coincidence s'établit entre le signal d'horloge et une de ces adresses, une des portes 23, 24 ou 25, alimentée d'une part, par un des comparateurs 31, 32 ou 33 et, d'autre part, par le signal issu de 22 permet le chargement partiel d'un intégrateur (34, 35 ou 36). A l'expiration du temps ti de une seconde, la scrutation des capteurs ayant été faite a plusieurs reprises, les intégrateurs 34, 35, 36 sont chargés avec l'énergie reçue par les capteurs N +1, N - l, et N. Ces énergies E +1, E - 1, sont alors introduites par les portes 37,38 dans un comparateur 39 dont les sorties valident une porte 40 si E + i > E - 1, et une porte 41 en cas contraire; les entres + ou - d'un additionneur-soustracteur 42 sont validées par lé même processus.L'énergie EQ est appliquée par une porte 43 a un diviseur 44, qui effectue le rapport K = E + 1 ou E - 1 le résultat est entré sur la matrice 45 EO FO ; qui établit la correspondance entre le rapport K et la correction d'abscisse par rapport a celle du capteur N ; si L est l'intervalle entre deux capteurs consécutifs, la correction aura pour valeur K.L La matrice 46 établit l'identité entre l'adresse du capteur N et l'abscisse de celui-ci par rapport a un repère quelconque pris sur la piste surveillée.La mémoire 47 est chargée par l'additionneur soustracteur 42 de la valeur du point d'impact, et validée par l'intermédiaire de la porte 48, d'une part par la temporisation tl, d'autre part par le signal issu du comparateur 49 qui effectue une reconnaissance de forme en comparant la valeur K issue de 44 a une valeur KO ajustable. La temporisation t2 effectue les remises a zéro en fin de période de calcul, la temporisation t3 ajustable, validée par la fonction de reconnaissance de forme issue de 49 inhibe le programme de calcul pendant le temps nécessaire a l'avion pour dégager l'emprise de la piste. L'abscisse d'impact calculée est affichée sur visualisation locale en 50 après codage en 51, ou transférée en tout lieu convenable par un circuit de télétransmission non figuré. L'invention n'est pas limitée au seul mode de réalisation décrit et représenté, mais en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS. l. Procédé de localisation de vehicules, en particulier d'avions sur une piste d'aerodrome au moyen de détecteurs sismiques ou geophones caractérisé en ce que les geophones sont disposés le long de la piste ou voie à surveiller et receuillent les vibrations sismiques engendrées par le roulement et le moteur du véhicule ou par l'impact de l'avion au moment de son atterrissage, les signaux électriques de sortie des geophones qui sont fonction de l'énergie des vibrations reçues, étant comparés pour déterminer la position du véhicule par rapport aux geophones. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérise en ce que la comparaison est faite linéairement par assimilation de la piste å un guide d'onde dispersif de caractéristiques connues. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les signaux de sortie des geophones sont filtrés avec une bande passante de 4 a 15 Hz, multiplexés et soumis a une commande automatique de gain de constante de temps de durée de montée supérieure I celle de descente. 4. Procédé selon l'une des revendications I a 3, caractérisé en ce que le moment de l'impact est déterminé par une reconnaissance automatique de forme des signaux détectés. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les signaux sont sélectionnés pour retenir les trois signaux de niveaux les plus élevés, qui sont intégrés pendant une durée fonction des caractéristiques mécaniques-de la piste.