Brevet FR2487986A1 — publié le 19820205

La présente invention concerne les aides a la navigation. Le dispositif, objet de l'invention, constitue un perfectionnement de celui décrit dans le brevet n 7805004 du 22 Février 1978 qui comporte des balises ultra-sonores dont les émissions sont perçues par deux hydrophones fixes au vehicule et synchronisés par une emission radio emise à partir de ce dernier. Le perfectionnement consiste a supprimer la synchronisation par radio et a déclencher l'émission ultra-sonore des balises par une onde ultra-sonore emise dans le plan deau à partir du véhicule. Dans l'invention le dispositif comprend deux balises qui sont, dans le cas du guidage d'une rive à une autre, immergées au voisinage des atterrages entre lesquels s'effectuent la traversée. Ces balises sont ancrees pour éviter qu'elles soient déplaces par le courant qui peut régner dans le plan d'eau. Les balises comprennent un récepteur ultra-sonore sensible à une onde de fréquence déterminée, appelée FR dans la première partie du présent expose, et émise sous forme d'impulsions recurrentes, à partir de transducteurs lies au véhicule. Lorsque la balise est atteinte par FR le récepteur déclenche une émission Fe d'une fréquence qui caracterise la balise, cette fréquence est ensuite détectée par deux hydrophones immergés placés sous le vehicule.Ces hydrophones peuvent être placés perpendiculairement à l'axe du véhicule comme sur la figure 1 sur laquelle B1, B2 representent les bouees proches des atterrages 1, 2 ; et H1, H2 les hydrophones fixés au véhicule 3. Comme le guidage s'opere par rapport aux balises, une autre disposition préférée par l'invention consiste a décaler les balises de l'axe des atterrages et a placer les hydrophones sur un même côte du véhicule, ce- ci presente l'avantage d'éviter que le passage du véhicule s'effectue au-dessus des balises lors des accostages. La figure 2 qui reprend les mêmes annotationsque la figure 1 schématise cette disposition. Dans l'invention les trains d'onde provenant du véhicule et de fréquence FR sont émis alternativement par des transducteurs proches des hydrophones, une simplification consiste à utiliser les 2 hydrophones en émission et en réception. Suivant l'invention le fonctionnement de l'ensemble ainsi constitue est le suivant Un signal de fréquence FR émis par H1 (cas de lihydrophone utilisé en transduc teur) atteint les balises B1 et B2, les temps 9 T1 etLi T2 mis par le son pour atteindre B1 et B2 sont significatifs de la distance qui sépare H1 de B1 et B2 ; les balises émettent à leur tour les fréquences Fel et Fe2 qui atteignent l'hy drophone H1 au bout d'une durée ss 'T1 etti'T2 correspondent aux distances séparant H1 des balises, la duree mesurable A T1 + O 'Ti permet d'exprimer avec la vitesse du son dans l'eau la distance H1B1 et ss T2 + lç'T2 la distance H1B2. D'au- tre part, la distance separant H1 de H2 peut être connue avec précision en mesu rant le temps de propagation du son de H1 à H2 ou vice versa. Le signal émis par H2 conduit selon le même processus à l'expression de la distance H2B1 et H2B2. On voit ainsi que les triangles B1 H1 B2 et B1 H2 B2 sont définis par les mesures réalisées précédemment. La résolution de ces triangles permet, comme dans le brevet cité en référence et en ayant recours à un microcalculateur, d'exprimer les paramètres utiles au guidage soit par exemple la distance qui sépare le vehicule de la route directe et les angles détermines par l'axe du vehicule et la direction des bouées. Une configuration balise-vehicule comprise dans la présente invention permet de déterminer la position de ce dernier au fur et a mesure de sa progression lorsqu'il part d'une berge et qu'il n'a pas été possible de mouiller une balise sur l'autre rive. Dans cette configuration les deux balises sont disposées du côté de la berge de départ, l'une etant séparée de l'autre par une distance connue. La figure 3 représente cette disposition. Comme précédemment les triangles B1 H1 B2 et B1 H2 B2 sont définis par les mesures et la position du véhicule peut être connue au fur et à mesure de sa progression en utilisant un système de coordonnées rectangulaires X B1 Y ou circulaires (, d.Un perfectionnement compris dans l'invention consiste a utiliser un ampli a gain variable sur le récepteur placé sur le véhicule. Le gain est commandé par un générateur de rampe déclenche au moment de l'émission a partir du véhicule afin qu'il augmente en relation avec le temps écoulé, ceci permet d'adapter la sensibilite de la détection au niveau de l'onde ultra-sonore qui décroit avec la distance balise-véhicule. Lorsque la traversee du plan d'eau est réalisée par deux véhicules etablissant un va et vient entre les atterrages les risques de collision sont elimi- nes en imposant une navigation de part et d'autre de la route directe, ce qui est facilement réalise avec le dispositif qui exprime la distance qui sépare le véhicule de la route directe virtualisée par la droite qui relie les deux balises. Selon le fonctionnement explicité ci-dessus deux balises doivent être associées a un véhicule, les recepteurs de ces dernières étant accordés sur la fréquence d'émission du véhicule et vice et versa. Pour simplifier le systeme en utilisant seulement deux balises (BI,B2) pour l'ensemble des véhicules les récepteurs des balises sont accorde sur les fréquences d'emission des vehicules soit FV1 et FV2 correspondant respectivement au véhicule n" 1 et n 2. Dans l'invention lorsque la balise B1 est atteinte par la frequence FV1 du vehicule n" 1 elle émet un signal FVl+h F etb balise B2 atteinte par FV1 émet un signal FV1 - F. Le même processus est prevu avec le véhicule n" 2 c'est à dire que, B1, atteinte par un signal FV2 émettra un signal FV2 + ss F et pour le même signal B2 émettra a la fréquenoeFv2 - a F. I1 est bien entendu que le nombre de véhicules pourrait être supérieur à deux en établissant sur les balises un nombre de canaux identiques au nombre de véhicules. Un perfectionnement compris dans l'invention consiste à faire émettre aux balises un signal F d'alerte, de fréquence différente des précédentes lorsque la tension d'alimentation de la source électrique de la balise diminue en dessous d'une valeur qui correspond à une perte d'autonomie appréciable, ce signal détecte a bord du véhicule fait fonctionner une signalisation qui prévient l'utilisateur pour qu'il procede au changement de la source électrique avant que l'arrêt du fonctionnement de la balise intervienne. L'exemple suivant expose un dispositif conçu selon l'invention, il est bien entendu que les moyens cites ne limitent pas l'invention qui pourra être mises en oeuvre différemment. La planche 1 représente le schema des circuits compris dans une balise qui comprend : un hydrophone (1) qui assure l'émission et la réception des signaux ultra-sonores, une base de temps (2) qui délivre les fré quences FV1, FV2, FV1 + t F, FV2 +nF et la frequence F avertisseur de l'epuise- ment prochain de la source electrique (3). Les signaux reçus son commutés par (4) sur un préampli (5) avec C.A.G. Les fréquenoesde ces signaux sont comparées à FV et FV2 par les comparateurs (6) et (7) qui attaquent des détecteurs à seuil (8) et (9).Les déclenchements de ces détecteurs commandent les commutateurs (10) et (11) qui provoquent l'émission de la balise sur FV1 + ss F ou FV2 + a F selon que la fréquence reçue est respectivement FV1 ou FV2, l'amplificateur de puissance (12) est commute sur l'hydrophone lorsqu'un signal de commande parvient de (13). Lorsque la tension diminue en dessous d'une valeur significative de l'épuisement de l'alimentation (3), la detection de cette tension est réalisée par le système à seuil (14) qui commande le commutateur (15) qui envoie la fréquence d'alerte F sur le circuit d'emission. La planche 2 représente la partie située sur le véhicule. Cette partie comprend un hydrophone transducteur (16) qui assure l'émission et la réception des signaux ultra-sonores, une base de temps (17) qui delivre les fréquences un signal récurrent F, FV1, FV1 + F, FV2 + F et la fréquence horloge pour le calculateur (18). Cette partie comprend deux ensembles identiques dont l'un d'entre eux est schématise par la position de schéma A et un ensemble dit de calcul et de visualisation schématisé par B. Il est bien entendu que du fait de la presence de deux ensembles de type A il existe dans l'interface avec B le double de liaisons de celles représentées sur la planche 2. Les ensembles de type A correspondent aux parties émission-réception. Ces parties comprennent : un hydrophone transducteur (16) qui assure l'émission et la réception ultra-sonores, une base de temps (17) qui délivre un signal Fo qui commande la récurrence du fonctionnement géneral, les fréquences FV1 signifi catives du véhicule n" 1, F pour detecter la frequence d'alerte, FV1 + EF qui correspond à la fréquence émise par la balise B1 lorsqu'elle est atteinte par le signal FV1 ;FV1 - #"F qui correspond à la fréquence émise par B2 lorsqu'elle est atteinte par FV1, la base de temps delivre en outre la fréquence horloge pour le fonctionnement du calculateur (18), Fo commande le commutateur émission-réception (19) et la fréquence FV1 est émise. Dans le même instant le générateur de rampe (20) est déclenche pour augmenter le gain de l'ampli de réception (21),en relation avec le temps ecoulé. Les fréquences FV1 + dF ou FV1 - # F reçues sont discriminées au moyen des comparateurs (22) et (23), en présence de signal ces comparateurs déclenchent les détecteurs (24) ou (25) qui envoient leur information au calculateur (18). La fréquence d'alerte est discriminee selon le même principe c'est à dire par le comparateur (26) et le detecteur (27), l'information de ce dernier commande le voyant (28) placé sur le tableau de visualisation pour avertir lorsque l'alimentation de la balise est défaillante. Au niveau du tableau de visualisation apparaissent les distances avec B1 et B2 sur les afficheurs (29) et (30), les directions de B1 et B2 sur les indicateurs à aiguilles (31) et (32), la distance avec la route directe sur l'afficheur (33) et les flèches (34) indiquent le côté du véhicule où est située la route directe. Entre le calculateur (18) réalisé dans l'exemple à partir d'un microprocesseur et l'ensemble de visualisation décrit précédemment sont-interposés les circuits électroniques qui realisent les interfaces. REVENDICATIONS 1 - Dispositif destiné au guidage de véhicules divers sur les plans d'eau caractérise par le fait qu'il comporte un ensemble de balises destinées à emettre des signaux ultra-sonores, lorsqu'elles sont atteintes par une émission ultra-sonore générée par deux transducteurs liés au véhicule. 2 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les emissions ultra-sonores genérées a bord du véhicule sont alternativement produites par les deux transducteurs. 3 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que chaque hydrophone assure l'émission et la réception. 4 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les hydrophones sont placés de part et d'autre de l'axe du véhicule. 5 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les balises sont placées sur le bord des atterrages et que les hydrophones sont pla cés sur le même coté du véhicule. 6 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que la distance séparant les hydrophones places sur les véhicules est mesurée par moyens ultra-sonores. 7 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les balises sont situées vers la berge de départ. 8 - Dispositif selon revendication 1 caracterise par le fait que les distances sont calculées à partir des temps de propagation ultra-sonore. 9 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les parametres nécessaires au guidage sont elabores par un microcalculateur. 10 - Dispositif selon revend,cation 1 caractérisé par le fait que le circuit de réception placé sur le véhicule comporte un ampli a gain variable commande par un générateur de rampe mis en marche au moment de ltemission. 11 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les recepteurs des balises sont accordées sur les fréquences des véhicules. 12 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait qu'une balise émet un signal de frequence correspondante à celle du véhicule augmentée d'une valeur constante alors que l'autre balise emet un signal de fréquence correspondante à celle du véhicule mais diminuee de la même valeur constante. 13 - Dispositif selon revendication 1 caractérisé par le fait que les balises émettent un signal d'alerte lorsque leur alimentation est defaillante.