Brevet FR2589244A1 — publié le 19870430

La présente invention se rapporte à un procédé pour déterminer la position de moyens de circulation, en particulier des véhicules terrestres, selon lequel des signaux délivrés par des émetteurs stationnaires synchronisés les uns par rapport aux autres sont reçus par le moyen de circulation considéré, puis des signaux de position sont obtenus à partir des différences de durée des signaux provenant de différents émetteurs, la sortie pour la synchronisation des émetteurs étant formée par les signaux délivrés par un émetteur principal. L'on connait déjà des procédés de ce type, qui permettent de déterminer la position dans le moyen de circulation proprement dit, c'est-à-dire sans la nécessité d'une station centrale fixe. Ainsi, dans son chapitre 13, la publication de la Deutsche Gesellschaft für Ortung und Navigation, relative au 1,Symposium Land Vehicle Naviga tion", 1984, décrit un tel procédé tirant parti de plusieurs émetteurs radio qui sont relativement rapprochés les uns des autres et délivrent des signaux absolument synchrones ; une détermination des différences de durée à bord du véhicule, en utilisant un compteur, permet d'indiquer la position considérée du véhicule dans un calculateur situé à l'intérieur de ce dernier. D'autres procédés également, comme le procédé de localisation connu du type "Loran-C" (voir "Verkehr und Technik", 1978, volume 11, page 449), ont recours à plusieurs émetteurs stationnaires dont l'un est qualifié d"'émetteur principal" et les autres d"'émetteurs asservis" ces derniers sont synchronisés par rapport à l'émetteur principal. Des difficultés surgissent dans ce cas lors de la détermination de la position au sein d'une très grande zone, car une synchronisation est possible seulement dans la chaîne considérée émetteur principal/émetteurs asservis. Par conséquent, dans le moyen de circulation considéré, seuls peuvent être interprétés des signaux qui proviennent d'une telle chaine. Le système Oméga répandu dans le monde entier utilise lui aussi une chaine, c'est-à-dire que tous les émetteurs sont synchronisés. A cette fin, ils sont équipés d'horloges au césium de haute précision, et la vérification du synchronisme a lieu au moyen d'une horloge de référence que l'on.fait:passe d'un émetteur à l'autre. En plus de cette complexité liée à la synchronisation, le procédé Oméga accuse l'inconvénient de travailler dans la plage VLF, dans laquelle des perturbations géomagnétiques peuvent entrainer des erreurs de positionnement relativement grandes ; éventuellement, la propagation est perturbée d'une manière tellement forte qu'une réception par le moyen de circulation considéré est impossible. La caractéristique commune aux procédés connus décrits réside dans le fait que c'est à peine s1 ils se prêtent, moyennant une complexité acceptable de synchronisation des émetteurs, à des déterminations précises de positions dans les limites d'une grande zone, par exemple au-delà des frontières des pays considérés. L'invention a par conséquent pour objet de fournir un procédé du genre précité, qui donne largement satisfaction sans aucune modification de l'infrastructure (notamment sans nécessiter ni balises, ni émetteurs supplémentaires) et sans la complexité d'une synchronisation de plusieurs émetteurs occupant des positions relativement éloignées les unes des autres. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par une synchronisation des autres émetteurs progressant dans une seule direction dans l'espace, de telle sorte que soient transmis à ces émetteurs les instants d'émission d'émetteurs qui accusent au plus la même distance par rapport à l'émetteur principal, et qu'ils se synchronisent en fonction d'une valeur moyenne de ces instants d'émission. Selon d'autres conceptions avantageuses du procédé conforme à l'invention, la synchronisation peut avoir lieu sur la moyenne arithmétique. En outre, pour synchroniser un émetteur, l'on peut utiliser seulement des émetteurs choisis de telle sorte que la ligne de jonction entre l'émetteur devant être synchronisé et l'émetteur principal s'étende entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs utilisés. Par conséquent, un avantage fondamental du procédé selon l'invention réside dans le fait que cette synchronisation "progressant dans une seule direction dans l'espace" ne requiert pas de mesures visant à la synchronisation directe d'émetteurs relativement éloignés les uns des autres. Ainsi, dans le procédé d'après l'invention, il s'agit non pas d'une synchronisation absolue entre d'une part un émetteur principal et, d'autre part, l'émetteur le plus éloigné de cet émetteur principal dans la zone observée, mais d'une synchronisation "indirecte" revenant à établir une relation temporelle fixe qui varie au fur et à mesure que la distance augmente par rapport à l'émetteur principal. Dans tous les cas cependant, grâce à la formation d'une moyenne couvrant, à chaque fois, des signaux qui proviennent seulement d'émetteurs situés dans les limites d'une certaine zone, les signaux considérés reçus par les moyens de circulation, notamment un véhicule terrestre, proviennent à coup sûr seulement d'émetteurs fonctionnant en large synchronisme. Bien entendu, cela implique la nécessité que la formation d'une moyenne ait également lieu dans une direction, c'est-à-dire que, à chaque fois, la moyenne des instants d'émission soit spécialement transmise aux émetteurs qui sont voisins de l'émetteur considéré en direction de l'émet- teur principal. Une mesure avantageuse pour la précision de la détermination de position consiste précisément en ce que la ligne de jonction entre l'émetteur devant être synchronisé et l'émetteur principal s'étende entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs utilisés. A ce stade, il convient d'ajouter que la demande de brevet DE-A-3 310 111 (GONS 5/10) décrit une installation de navigation pour véhicules terrestres qui exploite, dans un récepteur assujetti au véhicule, les signaux délivrés par quelques émetteurs d'emplacement connu , par interprétation d'effets dus à la durée et/ou aux phases la moyenne arithmétique des données d'emplacement de ce système de localisation est alors déterminée. Dans ce cas toutefois, il s'agit non pas de la synchronisation selon l'invention, progressant dans une seule direction dans l'espace et résultant de la formation d'une moyenne, mais les données d'emplacement engendrées en de courts intervalles de temps sont déterminées pour obtenir un positionnement le plus précis possible, indépendamment des contingences intervenant, par exemple, dans la transmission des signaux.De la sorte, il n'est pas possible d'éliminer des erreurs systématiques, dues par exemple à une synchronisation défectueuse. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 montre les relations de position et de durée existant entre trois émetteurs la figure 2 illustre le principe de la formation d'une moyenne les figures 3 et 4 représentent des réalisations possibles de zones géographiques synchronisées conformément à l'invention ; et la figure 5 montre une synchronisation défectueuse. Sur la figure 1, les références 1, 2 et 3 désignent trois émetteurs radio stationnaires dont les signaux servent à obtenir des signaux de position dans un véhicule non représenté. Du fait que l'obtention de signaux de position, dans le véhicule, tire parti des différences de durée des émetteurs dont on connaît les emplacements et les éloignements mutuels, il est nécessaire que les émetteurs dont les signaux sont exploités dans le véhicule fonctionnent, quant à la délivrance des signaux, avec une relation temporelle déterminée les uns par rapport aux autres, c'est-à-dire qu'ils soient synchronisés. En outre, à une distance relativement éloignée vers la gauche sur la figure 1, il convient de se représenter un premier émetteur constituant, pour ainsi dire, l'émetteur principal. En particulier dans le cas de zones étendues, c'est-àdire de grands éloignements séparant les émetteurs considérés de l'émetteur principal, il est difficile d'effectuer une synchronisation directe entre tous les émetteurs et l'émetteur principal. Conformément à l'invention, pour contourner ces difficultés, l'émetteur 3 de l'exemple de la figure 1 est quasiment synchronisé en fonction des émetteurs 1 et 2 qui lui sont voisins en direction de l'émetteur principal, ce qui, comme sur les autres figures, est indiqué par les flèches sur les lignes de jonction entre les émetteurs 1 et 2, d'une part, et 3 d'autre part. Les durées des signaux délivrés par les émetteurs 1 et 2 sont repérées par T f et T 2. Sur les diagrammes de la figure 2, l'on a reporté les unes au-dessous des autres, en fonction du temps t, les allures temporelles des signaux T1 et T2 délivrés par les émetteurs 1 et 2 à l'emplacement de ces émetteurs, en prenant également en considération les durées à l'emplacement de l'émetteur 3 ; le signal de l'émetteur 3, synchronisé dans l'esprit de l'invention, est repéré en ordonnée par T3. L'émetteur 1 délivre, dans l'intervalle de temps T (période de synchronisation), des impulsions T1.1, T1.2, etc. La première impulsion (début de signal) de l'émetteur 2 se trouve à un instant T2.1 qui est décalé par rapport à l'instant T1.1. L'impulsion de l'émetteur 1 engendrée à l'instant T1.1 arrive à un instant TR1 à l'emplacement de l'émetteur 3, en .prenant en considération la durée x1, l'impulsion engendrée par l'émetteur 2 à l'instant T2.1 arrivant à un instant TR2 en prenant en considération la durée T2. Les mêmes remarques s'appliquent aux autres impulsions délivrées par les émetteurs 1 et 2. L'instant de synchronisation" T3.1 de la délivrance de signaux par l'émetteur 3 est calculé dans un ordinateur de bord du véhicule, selon la formule suivante (TRî = (TR1 - T1) + (TR2 - T2) T3.1 = 2 T. Dans cette formule, l'on connaît les grandeurs T et x, tandis que les autres grandeurs sont mesurées. La figure 3 illustre un exemple de répartition, dans l'espace, d'un nombre plus grand d'émetteurs désignés par leurs coordonnées (par exemple 0,1, 2,2, etc.) dans un système de coordonnées reproduisant les points cardinaux des flèches désignent les émetteurs dont les signaux sont à chaque fois utilisés pour former une moyenne. Si l'on considère, par exemple, l'émetteur 1,2 dont la ligne de jonction avec l'émetteur principal 0,0 est repérée par 4, cela signifie que les émetteurs 1,1 et 0,2 sont utilisés pour former une moyenne. Ils sont plus rapprochés de l'émetteur principal 0,0 que l'émetteur 1,2 devant être synchronisé, et la ligne de jonction 4 de cet émetteur 1,2 s'étend entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs 0,2 et 1,1 qui le synchronisent. Si l'on considère à présent l'émetteur 1,3, l'on utilise, pour sa synchronisation, les signaux synchronisés de l'émetteur 1,2 ainsi que les signaux de l'émetteur 0,3, d'où résulte une synchronisation de zone partielle des émetteurs, qui progresse également au fur et à mesure que l'éloignement augmente par rapport à l'émetteur principal 0,0. Dans ce cas par conséquent, à la différence de la chaine connue du type "Loran-C", l'on obtient quasiment une surface de synchronisation. Il en va de même pour l'exemple de réalisation selon la figure 4. Sur cette fi gure,sréférences 6 et 7 désignent respectivement liémet- teur principal et l'un des émetteurs devant être synchroni sés. La particularité réside alors dans le fait que des émetteurs 8 et 9 utilisés pour synchroniser l'émetteur 7 sont séparés, de l'émetteur principal, de distances sensiblement égales à celle dudit émetteur 7. Là encore cependant, une ligne de liaison 7' entre l'émetteur principal 6 et l'émetteur 7 devant être synchronisé se trouve entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs 8 et 9. La caractéristique commune aux deux exemples de réalisation réside dans le fait que des émetteurs se succédant le long de droites déterminées sont utilisés pour synchroniser l'émetteur respectivement suivant. Ces droites délimitent, entre elles, des zones de synchronisation en forme de quadrants ou de secteurs dans lesquelles a lieu la formation d'une moyenne conformément à l'invention. Toutefois, cela ne doit pas conduire, comme dans le cas de la figure 5, à la formation de "branches de synchronisation" séparées, dans lesquelles les émetteurs ne sont pas à nouveau regroupés par la formation d'une moyenne. La référence 10 désigne de nouveau l'émetteur principal qui, dans ce cas, synchronise directement des émetteurs 11 et 12 qui en sont les plus rapprochés.A présent, les directions de synchronisation figurées par des flèches se ramifient à partir des émetteurs 11 et 12, c'est-à-dire que l'émetteur 13 est synchronisé seulement à partir de l'émetteur 12 et que l'émetteur 14 est synchronisé uniquement à partir de l'émetteur 13. Une telle absence d'une formation de moyenne impliquerait pour conséquence que, en fin de compte, une zone de réception 15 du véhicule considéré dont la position est indiquée par 17 renfermerait des émetteurs entre les instants d'émission desquels il existe, dans tous les cas, une relation temporelle souple. Un avantage particulier du procédé conforme à l'in vention consiste en ce qu'il peut tirer parti d'émetteurs radio qui sont en :outre présents, la complexité supplémentaire requise par la synchronisation étant alors très faible. De plus, le propre appareil radio de bord du véhicule peut être utilisé pour capter les signaux provenant des émetteurs lorsqu'il est légèrement complété, par exemple peur un compteur pour détecter numériquement les différences de durée. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour déterminer la position de moyens de circulation, en particulier des véhicules terrestres, selon lequel des signaux délivrés par des émetteurs stationnaires synchronisés les uns par rapport aux autres sont reçus par le moyen de circulation considéré, puis des signaux de position sont obtenus à partir des différences de durée des signaux provenant de différents émetteurs, la sortie pour la synchronisation des émetteurs étant formée par les signaux délivrés par un émetteur principal, procédé caractérisé par une synchronisation des autres émetteurs (par exemple 3) progressant dans une seule direction dans l'espace, de telle sorte que soient transmis à ces émetteurs (3) les instants d'émission (T1.1 ; T2.1) d'émetteurs (1 ; 2) qui accusent au maximum la même distance par rapport à l'émetteur principal, et qu'ils se synchronisent en fonction d'une valeur moyenne (T3.1) de ces instants d'émission (T1.1 ; T2.1). 2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé par le fait que la synchronisation a lieu sur la moyenne arithmétique (T3.1). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que, pour synchroniser un émetteur (1, 2), l'on utilise seulement des émetteurs (0,2 ; 1,1) choisis de telle sorte que la ligne de jonction (4) entre l'émet- teur devant être synchronisé (1, 2) et l'émetteur principal (0,0) s'étende entre les lignes de jonction correspondantes des émetteurs utilisés (0,2 ; 1,1).