Brevet FR2357939A1 — publié le 19780203

La présente invention concerne un dispositif de discrinination logique, capable de reconnaître une ou plusieurs séquences d'informations particulières, même, si dans celles-ci apparaissent des transitions redondantes. Ces séquences obtenues à partir de deux variables binaires, peuvent être issues d'une phase préalable de conversion. Elles sont validées, à condition que les transitions qui la composent, respectent un ordre chronologique pré-établi. Le système objet de l'invention, réalise alors, éventuellement une phase de comptabilisa- tion des séquencesparticulières reconnues.Dès lors, il lui est possible de visualiser les résultats obtenus, de piloter encore, en fonction de ceux-ci des appareils quelconques à co-ande électrique, ou les deux simultanément. Ce système séquentiel, analyse les séquences d'informations qui lui parviennent à l'entrée. Ces séquences, sont formées à partir de deux variables binaires dont toutes les combinaisons sont : 00 / 01 / 11 / 10 , arrangées ici dans 1' ordre du code binaire réfléchi. Le système, discrimine alors à l'intérieur de ce flot de données, certaines séquences privilégiées. Pour faciliter la conpré hension de son fonctionnement théorique, nous allons titre amenés à introduire la notion de séquences fondamentales.Ces dernières, définies suivant une pre miere combinaison quelconque de deux variables binaires , sont constituées de la totalité des combinaisons, sans répétition d1états. Une transition est caracterisée par le fait qu'elle ne peut survenir simultanément, que sur une seule des deux variables binaires. Ces séqences fondamentales, au nombre de deux, correspondent au choix d'une configuration à deux variables binaires. gilles seront définies ultérieuresent, avec plus de précision, en fonction des applications envisagées. Signalons cependant, deux séquences fondamentales particulières S1 et S2, elles sont respectivement formées de la suite chronologique des combinaisons : 11 / Ol / 00 / 10 / Il et IL I 10 / 00 / 01 / IL On appelera "combinaison initiale-finale", la première combinaison à partir de laquelle sont définies ces séquences fondamentales. Dans l'exemple précédent IL ' est la combinaison initiale-finale.De la meme façon, pour la commodité de description da système, on devra introduire la notion de séquence équivalente te à une séquence fondamentale. Ainsi, toute séquence dont les états immédiate- ment postérieurs à l'état initial de repos et immédiatement antérieur à l'état final, dont les états coincident par ailleurs avec ceux d'une des séquences fondamentales, devisent équivalente à cette séquence fondamentale.Référence faite à l'exemple précédent, une séquence S définie comme la suite séquentielle des combinaisons : 11 / Ol / 00 / 01 / 00 / 10 / 11 , sera dite équivalente à la séquence fondamentale S1. Le rible du système, objet de la présente invention, est d'analyser toutes les séquences lui parvenant à l'entrée, de les comparer à deux séquences fondamentalesqui lui sont propres et de conclure à trois cas logiques distincts - la séquence reçue est équivalente à la première séquence fondamentale - la séquence reçue est équivalente à la deuxième séquence fondamentale - la séquence reçue n'est équivalente à aucune d'elles C'est dans l'explication qui suit, qu'est explicitée l'une des idées esseatielles de l'invention. En effet, la solution proposée dans la présente demande de brevet apparait connue optimum, dès lors que le système répond aux critères énoncés et prend trois états distincts, pour décrire logiquement toutes les éventualités de situations.La description qui suit en regard des diagrammes et dessins annexés, fera bien comprendre l'originalité de l'invention, elle comprend : fig 1 : est un diagramme des phases, destiné à faciliter la coapr6hen- sion du principe de l'invention, pour une application particu lièvre. fig 2 : est un synoptique, rappelant le principe de fonctionnement d' un dispositif déjà contenu dans l'état de la technique. fig 3 : est un synoptique, montrant un exemple d'application du principe général de l'invention0 fig 4 : est un diagramme des phases, destiné à faciliter la compréhen- sion de l'exemple d'application. fig 5 : est un schéma, expliquant codent il est possible de rdaliser le positionnement de deux bascules bl et b2, en suivant le diagramme des phases venant d'etre étudié. fig 6 : est un tableau logique de Karnaugh, permettant de mieux com prendre la logique du circuit de validation pilotant les bascules bl et b2. Les trois états distincts du système sont désignés sy.boliquement par les lettres A, B et C. L'état A dit de repos, signale la phase "initiale-finale" où le système se trouve avant ou après la réception d'un cycle d'informations à identifier. Les étants B ou C, immédiatement postérieurs à A, indiquent la phase de reconnaissance respectivement d'une première ou d'une seconde séquence fondamentale ( S1 ou S2 ). Seule une séquence décrite en entier, c'est à dire incluant au moins une fois les états A,B et C, induit une décision logique du système. En somme, la composition minimum des séquences équivalente tes à la première séquence fondamentale S1 est : A . B . C . A, ou à la seconde S2 : A . C . B . A La figure 1 en annexe, explicitée sous la forme d'un diagramme de phases, décrit un exemple d'interprétation de ce qui vient d'etre dit ; ceci conformément au principe de l'invention, cependant dans le cadre restrictif d' d'une application particulière. Cl et C2, sont deux variables binaires qui admettent respectivement pour valeurs symboliques : "a" et "b" ainsi que leurs compléments : " a " et "b" n; nr Les valeurs de " a, a " et " b, b " sont donc O ou 1. A, B et C désignent les trois états distincts du système. Les fleches reliant ces différents états, représentent les diverses transitions des variables binaires C1 et C2.A titre d'exemple,prenons le passage de l'état A vers l'état B, en une seule transition, ce qui entraine pour les variables binaires C1, C2,- admettant pour valeurs à l'origine : " a et b ", un changement vers les valeurs : n et b ". Le cas étudié ici, considère le cas où une seule transition, ne peut survenir au même instant que sur une seule des deux varia- bles C1 et C2. Les trois états distincts, précisent exhaustivement au système les événements corrélatifs aux séquences reçues. Cette présentation, sous forme d'un diagramme des phases, s'adapte spécifiquement à l'application envisagée. En l'occurence, il devisent relativement aisb , grâces aux méthodes classiques, notamment celle d'HUFFMAN, d'en concrétiser la synthèse. Cette opération s' effectue traditionnellesent, en utilisant les fonctions logiques élémentaires t "NAND, ?flI ... etc ". La présente invention, s'appuie par contre sur une méthode de synthèse quelque peu originale. Les techniques classiques de synthèses d'accès encore simple, aboutissent cependant pour des cas complexes à des solutions assez lourdes. Ce qui amène co-e conséquence, l'utilisation i,"pIicite d'un grand nombre de fonctions logiques élémentaires.Cette autre appreche que nous précisons, engage à recourir à des fonctions de base plus performantes telles que : n les matrices de diodes intégrées, les ROMs, les RAMs, les PLAs ...". Notons que si cette dernière solution présente une viabi- litb accrue, il n'en demeure pas moins vrai, que son atout majeure n'est pas toujours son caractère astucieux, par ailleurs déterminant de par les réper- eussions technologiques et économiques à attendre.Une solution plus élégante consiste à employer, au reins deux éléments mémoires permettant de figer les transitions temporaires menait à la conclusion logique du système ; nous avens pensés à des bascules. En effet, le système tel qu'il a pu entre décrit, occupe au moins trois états distincts en vue de représenter tous les cas logiques rencontrés. De sorte, qu'en utilisant deux bascules, nous mettons à notre disposition quatre combinaisons binaires. Ce qui suffit pour identifier les 3 états A > B et C du système. Seule l'application envisagée, nous conduira à désigner ces trois combinaisons.La corrélation dans I'évolution des états des bascules à partir de ceux du système, est confiée à un circuit de validation logique associé ;ceci, en fonction des transitions des deux variables binaires C1 et C2 précitées. Dès lors, s'il est possible au système de reconnaitre certaines séquences, au départ d'une combinaison initiale et par confrontation avec les séquences fondamentales, il lui est tout aussi facile de les comptabiliser sélectivement. I1 comptera d'un cotés les séquences équivalentes à la première séquence fondamentale et de l'autre celles équivalentes à la seconde séquence fondamentale.Aux deux compteurs nécessitaient par ce double comptage peut se substituer un seul et mbze compteur- décompteur. Son rible sera, alors de synthétiser les informations précédentes. L'analyse du ou dès compteurs permet au système de prendre une décision quantitative. Une application bien particulière du principe de l'invention, mettra en évidence un exemple de réalisation pratique. Cette application concerne un dispositif apte à détecter le passage d'un objet à travers une porte " les vocables ( porte et objet ) sont entendus au sens le plus large ", d'en distinguer aussi le sens de passage. il est de plus intéressant, suivant le principe de l'intention, d'enregistrer le nombre de passages dans un sens, le nombre de passages dans l'autre et de connaitre ainsi, le nombre d'objets présents dans une ou plusieurs zones, ouvertes par une ou plusieurs portes servant de zones de détection. On ne connaît dans l'état actuel de la technique, qatun dispositif répondant partiellement au problème posé. La figure 2 en annexe en rappele les caractéristiques principales. "Am" désigne une zone amont, "Av" désigne une zone aval. Ces deux zones sont séparées par une zone de perception "Zp". Cette dernière est explorée par un capteur "Cp" de nature quelconque, Ce capteur couvre ici une zone de détection "Zd" confondue avec "Zp", afin de repérer tout mouvement d'un objet "0"/evoluant dans cet espace couvert.Ce dispositif, éventuel- lement accouplé à un circuit de conversion et de mise en forme, peut commander des automatismes les plus divers : ( commande automatique de portes ... etc ). Cependant, un tel dispositif ne permet en aucune manière, lors de sa détection de nuancer le sens de passage d'un objet, pas plus qu'il ne prend en compte les perturbations à interpréter et issues des mouvements complexes de l'objet à 1' intérieur de la zone de détection, ( tels que les déplacements en va et vient ) Tous ces cas amènent inéluctablement ce dispositif à commettre des érreurs de conclusion, en rapport avec le passage effectif ou non d'un objet. Nous allons proposer en exemple un système > se référant au principe de l'invention et qui par sa conception arrive à lever ces ambiguites. On utilise pour celà plusieurs capteurs ( au moins deux ) de nature les plus.quelconques ( capacitif, magnéti- que, optique, ultrasonique ... etc ). Ils fournissent au système une information qui après mise en forme et conversion éventuelles, se résume à deux ( au moins ) variables binaires. La figure 3 en annexe donne un exemple simple d'une configuration conforme au principe de l'invention ( cas de deux capteurs et d'une seule entrée appelée aussi zone de détection ). "An" est une zone amont, "Av'1 est une zone aval, elles sont séparées par une zone de détection "Zd". "Cpl" et "Cp2" sont deux capteurs couvrant chacun et respectivement une zone de perception "Zpl" et "Zp2". Le vecteur D, désigne le déplacement d'un objet "O" à l'intérieur de la zone de détection "Zd". Référen- ce faite à la description du système plus general, exposée précédemment, les séquences fondamentales sont dans ce cas définies par l'évolution séquentielle de deux variables binaires, prises en compte par le système et qui résume I' etat des capteurs, lors du passage sans hésitation d'un objet à travers la zone de détection.A chaque sens de passage, on a fait correspondre une seule séquence fondamentale. Les deux zones de perception "Zpl" et "Zp2" des deux capteurs sont généralement situées perpendiculairement à la direction de déplacement principal de l'objet. La zone "Zd" se trouve telle ( le plus souvent )afin que l'objet, dans son déplacement, puisse intercepter les deux zones "Zpl" et "2p2" simultanément. Ce qui vient d'entre énoncé, quant'aux dispositions des zones et au nombre des capteurs, ne vaut qu'à titre d'exemple et ne peut faire force de généralité.Une disposition différente quoique faisant appel au même principe de base de l'invention, aurait pour conséquence de modifier l'expression binaire des séquences fondamentales et des séquences traduisant les mouvements d'un objet à l'intérieur de la zone de détection. De fait, tout ce qui a été exprimé dans la description du système général, se trouve mis en oeuvre dans cette application particulière.Dans le cas où les deux capteurs Cpl et Cp2 ne sont que de simples capteurs opto-Electroniques, les combinaisons binaires C1 et C2 que peuvent prendre apres conversion et mise en forme, les deux variables binaires traitées par le système, sont : 00 / 01 / 11 / 10. Le "1" logique signifie que la zone de perception Zp du capteur opto-électronique Cp n'est pas interrompue. Le "O" logique indique par contre la présence d'un objet dans cette zone Zp. Il se peut que pour des contraintes de réalisation, nous soyons guides à changer ces définitions, eu ce qui concerne les états logiques 0 et 1. De plus, une séquence étant définie pour une suite séquentielle de combinaisons sera pour S1 : IL / ol / 00 / 10 I 11, et pour S2 : IL / 10 I 00 / 01 / IL > déjà précisées commue exemple au début de la description, S1 et 52 constituent donc les deux séquences fondamentales du système appliqué. La figure 4 en annexe, image le diagramme des phases d'un système logique conforme à l'invention et qui peut convenir à l'application décrite B1 et B2, forment le couple de positionnement des bascules bl et b2. On s' intéresse ici qu'aux trois sur les quatre combinaisons possibles de B1-B2, afin de représenter les trois états distincts A, B et C du système. Voyons ce que sont les trois cas logiques considérés dans l'application, en correspondance des trois états distincts précités. Toute séquence admettant comme équivalent la séquence fondamentale S1, traduit le passage d'un objet de la zone Am vers la zone Av. Les transitions sur C1-C2 nous conduisent en suivant les flèches du diagramme des phases, et en interprétant SI b effectuer un tour complet dans le sens des aiguilles d'une montre.Toute séquence admettant comme équivalent la séquence fondamentale S2, traduit le passage d'un objet de la zone Av vers la zone Arn. Les transitions sur C1-C2 nous conduisent en suivant les flèches du diagramme des phases et en interprétant S1 à effectuer un tour complet dans le sens trigonométrique. Toute séquence n'ayant pas d'équivalent, ne traduit aucun passage. Les transitions relevées sur C1-C2 n'ont pas permis d'effectuer un tourcomplet dans le diagramme des phases. I1 devient alors facile de totaliser le nombre de passages dans un sens et celui dans l'autre.Ce double comptage sélectif permet d'apprécier quantitativement les va et vient d'objets à travers une porte et de conclure sur le nombre d'objets présents à l'intérieur d'une zone limitée par une ou plusieurs portes servant de zones de détection. A la paire de compteurs nécessitee pour la réalisation de cette fonction, peut être substitué un seul et mtme compteur-décompteur. La figure 5, décrit comment il est possible de positionner les deux bascules bl et b2 en suivant le diagramme des phases étudié précédemment. Ces deux bascules sont par exemple du type flip-flop et changent d'état de sortie à chaque fois que se présente une impulsion sur leur entrée E. CPTIDCPT est un compteur-décompteur qui est incrémenté ou décrémenté si l1entrée CL reçoit une impulsion et que l'autre CID est positionnée respectivement à une valeur logique 1 ou 0. D'autre part, les fonctions V1, V2 et VC ont pour but de valider ou non suivant le cas, l'entrée R dlhotlòge, par l'intermédiaire des fonctions logiques ET.Cette commande R est générée par un circuit assurant la fonction pseudowhorloge, il délivre en fait une impulsion sur chaque transition des deux variables binaires C1-C2. Les fonctions de validations V1, V2 et VC, s'exprime mieux à l'aide du tableau de RARNAUGE représenté à la figure 6. Leurs expressions logiques déduites de ce tableau sont les suivantes 91 = Cl C2 B1 + C2 B1, V2 = C1 C2 B2 + C1 B2, VC = C1 C2 B2 + Cl C2 B1. Tous les opérateurs et symboles utilisés dans ces expressions ont des significations logiques. En résumé : si B1 B2 = 01 et que parviennent les transitions C1 C2 = 10, le compteur-décompteur est incrémenté. Si B1 B2 = 10 et que parviennent les transitions C1 C2 = 01, le compteur-décompteur est décrémenté. Dans tous les autres cas ce dernier n'est pas influencé. En bref, les grandes propriétés de cette application du principe de l'invention peuvent être résumées en trois points : le système est capable de conclure au franchissement d'une zone, par un objet de taille convenable par rapport à l'espace couvert par la zone de détection. Il précise de plus le sens du franchissement4 I1 discrimine encore parmi les mouvements complexes de l'objet, ce qu'il est utile de considérer. Dans bien des cas, lorsque la personne humaine s'identifiera à l'objet à deter- tef, l'invention trouvera de nombreuses applications. Citons par exemple : la gestion automatique de l'éclairage de pieces, la détection de présence avec comptage pour des dispositifs de sécurité, Cette liste est bien sur loin d'être erhaustive. Pour les applications particulières touchant à la sécurité de personnes, on pourra employer un réseau de capteurs disposés en parallèle ou en série, ceci en vue de minimiser le taux d'erreurs jusqu'à le rendre insignifiant. Pour cette meme raison, il sera parfois intéressant d'utiliser l'invention avec d'autres dispositifs déjà existants. D'autres modes de réalisation sont concevables en partant du principe de l'invention et ceci en fonction des applications envisagées. Le technicien habile ne sera pas emprunté pour en trouver un grand nombre, suivant les données générales, énoncées dans le présent brevet. - REVEND icaT IONS 1.- L'invention concerne un dispositif de discrimination logique, capable de reconnaître une ou plusieurs séquences d'informations particulières ; même si dans celles-ci apparaissent des transitions redondantes, ces séquences obtenues à partir de dieux variables binaires, peuvent être issues d'une phase préalable de conversion et sont valides à condition que les transitions qui les composent respectent un ordre chronologique pré-établi ; le système caractérisé en ce qu'il est composé de deux bascules au moins et des circuits de validation qui leurs sont associés > analyse les séquences reçues, les compare à deux séquences fondamentales et conclu à trois cas logiques distincts : la séquence reçue est soit équivalente à la première séquence fondamentale, soit équivalente à la deuxième, soit n'est équivalente à aucune d'elles ; ces deux séquences fondamentales sont définies à partir d'une première combinaison quelconque de deux variables binaires, sont constituées d'un nombre minimum de transitions sans répétition d'états, une transition étant caractérisée par le fait qu'elle ne peut survenir simultanément que sur une seule des deux variables binaires ; toutes séquences dont les états immédiatement postérieurs à l'état initial de repos et immédiatement antérieurs à l'état final, coincident avec ceux d'une des séquences fondamentales, sont considérées équivalentes à celle-ci ; la différenciation des diverses séquences nécessite trois combinaisons au moins, obtenus par le positionnement des bascules précitées, ce qui justifie leur nombre porté à deux unités, ces trois combinaisons suffisent à distinguer trois états différents du système désignés symboliquement par les lettres A, B et C, l'état 1'A" dit de repos signale la phase Çinitiale-finale" où le système se trouve avant ou après la réception d'un cycle d'informations à identifier ; les états "B" ou "C", immédiatement postérieurs à "A", indiquent la phase de reconnaissance respectivement d'une première ou d'une seconde séquence fondamentale S2) ; seule une séquence décrite en entier, c'est à dire incluant au moins une fois les états A, B et C, induit une décision logique du système ; en somme, la composition minimum des séquences Equivalentes à la première séquence fondamentale S1 est : "A" > "B", "C" et "A", ou à la seconde séquence S2 ; "A", "C", "B", et "A", cette discrimination permet au système d'assumer une ou plusieurs décisions sur l'un des trois cas logiques possibles ou sur l'une de leurs combinaisons. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé de plus en ce que le système valide l'incrémentation d'un premier ou d'un deuxième compteur, respectivement sur la réception d'une séquence équivalente à la première ou à la seconde séquence fondamentale ; à ces deux compteurs peut être substitué un seul et même compteur-décompteur qui synthétise les information précédentes, 1' analyse du contenu du ou des compteurs permet au système de prendre une décision quantitative. 3.- Dispositif selon les revendications 1 et 2, permettant de détecter le passage d'objets à travers une zone, avec la possibilité d'en distinguer le sens de passage ; il comporte deux capteurs au moins, placés de telle façon qu' ils forment plusieurs repères ou plans de détection décalés d'une translation les uns par rapport aux autres, délimitant ainsi un champ de détection ; à ces deux capteurs est associé éventuellement un circuit de mise en forme et de conversion ; le franchissement sans hésitation d'un objet à travers la zone de détection, défini deux séquences fondamentales suivant le sens de passage ; ce dispositif comporte également le système de discrimination logique selon la revendication 1 ; les cycles d'informations à identifier correspondent ici aux mouvements qui peuvent être complexes d'un objet situé dans la zone de détection, les trois cas logiques distingués par le système permet à celui-ci de conclure à trois éventualités : un objet a franchi la zone de détection dans un sens, un objet a franchi cette zone en sens inverse, aucun objet n'a franchi effectivement cette zone ; le système comporte encore un dispositif selon la revendication 2, assurant la fonction de comptage dtévenements qui peuvent être le passage d'objets à travers la zone de détection ; le système détermine ainsi le nombre d'objets présents dans une unité élémentaire d'espace ouverte par une ou plusieurs portes servant de zones de détection ; l'extension du système autorise la gestion d'un ensemble d'unités élémentaires d'espace ; le dispositif accouplé à un calculateur quelconque, peut affiner la fonction de gestion suivant l'utilisation recherchée ; dans le cas du comptage de personnes, le système assure la gestion automatique d'appareils à commande électrique divers, tels : l'éclairage, le chauffage à faible inertie thermique de préférence etc, suivant que leur emploi se révèle être ou non nécessaire en présence de personnes.