Brevet FR2601168A1 — publié le 19880108

SYSTEME ANTICOLLISION POUR LA NAVIGATION MARITIME La présente invention a pour objet un système anti collision pour la navigation maritime. Actuellement, la seule aide anticollision disponible en navi gation maritime est le radar primaire. Chaque navire qui en est équipé dispose d'informations sur son environnement immédiat: position relative du navire en question par rapport aux autres navires et par rapport à tout obstacle de taille suffisante pour être détecté par le radar: bouées, côtes, etc. Un tel radar ne fournit cependant pas ou très peu d'informations sur la nature des objets détectés (type de navire par exemple), leur vitesse, leurs intentions éventuelles de manoeuvre. Toute concertation de manoeuvre de navires se trouvant dans une même zone ne peut être menée qu'en radiophonie, sur des canaux actuellement très chargés. Les appels ne peuvent être adressés du fait de l'ignorance de l'identité du navire interpellé, et sont donc peu efficaces. La présente invention a pour objet un procédé permettant à des navires se trouvant dans une même zone géographique de s'informer mutuellement, automatiquement, et constamment sur leurs évolutions respectives afin d'éviter toute collision et de faciliter leurs manoeuvres lorsque leâr densité dans cette zone géographique est forte. La présente invention a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre du procédé, dispositif qui soit d'emploi facile et qui puisse fournir le maximum d'informations de la façon la plus claire possible. Selon le procédé de la présente invention, chaque navire émet de façon répétitive avec un temps d'occupation le plus faible possible, sur un canal commun à l'ensemble des navires concernés des informations codées relatives à sa position géographique, à sa vitesse, à son cap, à son identification, et reçoit les informations homologues des navires environnants qu'il affiche par symboles sur un écran de type panoramique. Le système conforme à l'invention comporte, pour chaque navire équipé, un dispositif de visualisation de type panoramique relié à un dispositif de radionavigation lui-même relié via un modulateur à un émetteur calé sur une fréquence commune au système; et un récepteur, également calé sur cette fréquence, relié via un démodulateur au dispositif de visualisation. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris comme exemple non limitatif, et illustrée par le dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un bloc diagramme d'un dispositif équipant un navire et faisant partie du système conforme à l'invention, et, - la figure 2 est une vue en plan d'un exemple d'écran du dispositif de visualisation de l'équipement de la figure 1. Chaque navire participant au système anticollision de l'invention est équipé d'un dispositif tel que celui schématiquement représenté sur la figure 1, et sera dénommé par la suite "navire équipé". Le dispositif représenté sur la figure 1 comporte un émetteur 1 émettant des messages de façon discontinue avec un taux de charge (défini comme le rapport de la durée d'émission à la durée d'arrêt) moyen très faible, de l'ordre de 10 4 à 10 5. La puissance et la fréquence d'émission sont choisies de façon à limiter la portée de l'émetteur 1 à quelques dizaines de kilomètres. La limitation peut être celle due à la courbure terrestre si l'on choisit une fréquence d'émission dont la propagation se fait en vue directe, par exemple une fréquence de la bande UMF (plusieurs centaines de MHz) ou audelà, sans toutefois dépasser la bande X afin que la propagation reste pratiquement insensible aux conditions météorologiques. La fréquence Fo de l'émetteur est la même pour tous les émetteurs et récepteurs du système. L'émetteur 1 est relié via un commutateur 2 à une antenne 3 réalisée de façon à assurer une émission omnidirectionnelle dans le plan horizontal. L'émetteur 1 est d'autre part relié à un modulateur 4. Ce modulateur 4 élabore un "mot" binaire regroupant l'ensemble des informations à émettre et le transpose en un signal modulant l'émetteur 1. La forme de modulation est de genre impulsionnel de façon à permettre l'absence totale d'émission en dehors du temps pendant lequel le message est transmis. Cependant, le type même de modulation de l'information n'est pas imposé par le procédé de l'invention: chaque élément binaire peut être codé selon l'une quelconque des techniques connues dé codage, comme par exemple le codage en position d'impulsion, ou par saut de phase. Le message émis comporte les informations suivantes: - les coordonnées du navire, de préférence en latitude et longitude, codées par exemple sur vingt-deux éléments binaires chacune. Ces coordonnées sont fournies par le système de radionavigation du navire. Les navires sont généralement équipés d'appareils de radionavigation leur donnant, en permanence, leur position géographique absolue de façon précise et fiable. La précision requise par le procédé anticollision de l'invention est de l'ordre de la centaine de mètres. Par exemple, le système de radionavigation connu sous l'appellation "NAVSTAR" satisfait à ces conditions. - l'identité du navire, à laquelle on peut affecter avantageusement vingt éléments binaires environ. Cette donnée est fournie en permanence par un circuit approprié: circuit pré-cablé, mémoire morte, données introduites par clavier dans une mémoire vive, etc. Cette identité peut être utilisée pour faciliter une liaison radiophonique ou pour identifier de façon sommaire le type du navire (pétrolier, ferry, cargo, .. .) et dans ce dernier cas, quelques éléments binaires du mot d'identité peuvent être réservés pour identifier le type du navire. - la vitesse et le cap du navire, ces informations étant généralement disponibles sur tout navire, tout au moins sous forme analogique, qu'il suffit de convertir sous forme numérique. Ces informations pouvent être codées avec une précision suffisante par six et huit éléments binaires respectivement. - éventuellement (si la norme le prévoit), le changement de cap, codé par deux éléments binaires: virage à babord ou à tribord. Une telle information peut être fournie automatiquement par tout dispo sitif connu d'indication de sens de rotation, activé dès le début de la manoeuvre. La norme pourrait également prévoir une information plus riche et plus anticipée que la seule indication du changement de cap, à savoir la valeur du cap futur, mais cela nécessiterait son introduction manuelle (par clavier), et présenterait des risques d'oubli de la part de l'opérateur. De façon avantageuse, ces informations sont précédées, selon une technique classique en transmission de messages, d'un préambule permettant d'initialiser certains circuits du récepteur. Egalement de façon avantageuse, ces informations sont complétées par des éléments binaires formant un symbole de fin de message, et, si- on estime que la répétition permanente des messages n'est pas suffisante pour éliminer toutes les erreurs, on peut ajouter des éléments binaires de correction d'erreurs (éléments binaires de parité par exemple). Comme précisé ci-dessus, si le navire est équipé d'un récepteur de radionavigation du type NAVSTAR, un tel récepteur fournit la plupart des informations citées ci-dessus avec une précision très supérieure à celle nécessaire au système de l'invention. Dans ce cas, on peut négliger, pour chaque information, les éléments binaires de plus faibles poids, superflus, pour ne conserver que ceux estimés significatifs et présentant la précision nécessaire et suffisante pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comme précisé-cidessus. Ainsi, la longueur du message émis est d'environ une centaine d'éléments binaires. Si la bande passante affectée au système est de l'ordre de quelques mégahertz, le message est transmis en quelques dizaines de microsecondes. Si chaque navire équipé émet un tel message avec une périodicité d'environ une seconde, la charge de trafic induite par un navire sur le système est comprise entre 10 et 10-5. Si par exemple une centaine de navires sont présents simultanément dans une même zone géographique (telle qu'un port), la charge en trafic du système n'est que de 10-2 à 10-3, ce qui garantit une bonne probabilité de non brouillage mutuel des messages.Encore faut-il remarquer que l'on a choisi là un cas relativement défavorable, puisque les ordres de grandeur des temps de manoeuvre d'évitement des navires sont très nettement supérieurs à la seconde, et que l'on pourrait augmenter fortement la période de répétition des messages, et diminuer ainsi leur probabilité de brouillage mutuel. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on rend aléatoire l'instant d'émission de chaque message, puisque le brouillage mutuel reste possible du fait de la non-synchronisation des émissions des différents navires. Ainsi, pour l'exemple cité ci-dessus d'une période de répétition d'une seconde, cette valeur ne sera qu'une valeur statistique moyenne, la période vraie étant affectée d'une large dispersion. I1 en résulte que tout message brouillé reçu d'un navire donné ne le sera pas de façon durable. En outre, la forte redondance des messages envoyés (pour une périodicité d'environ une seconde, un même message est répété plusieurs fois avant un changement significatif de cap et/ou de vitesse et/ou de position géographique) permet de négliger le message reçu brouillé. L'inverseur 2 relie, en-dehors des courts laps de temps d'émission de l'émetteur 1, I'antenne 3 à un récepteur 5 calé sur la fréquence commune du système. Le récepteur 5 est relié à un démodulateur de données 6 extrayant les informations du signal reçu, en réalisant les opérations inverses de celles effectuées dans le modulateur 4. Le démodulateur 6 est relié via un organe 7 de gestion d'écran à un écran de visualisation 8. Les éléments 7 et 8 peuvent par exemple être un micro-ordinateur et son moniteur de visualisation. L'écran 8 a pour but de présenter à un opérateur l'ensemble de l'environnement de son navire par exploitation des informations reçues depuis les navires équipés environnants, ainsi que des informations- reçues de ses propres équipements. On a représenté sur la figure 2 un exemple non limitatif d'informations pouvant être visualisées sur l'écran 8. L'affichage de ces informations peut se faire sous une forme analogue à celle de l'écran d'un radar panoramique. Suivant l'exemple de la figure 2, L'écran 8 affiche sous forme de gros points lumineux les différents navires (10, 11, 12 par exemple), son propre navire (référencé 13) étant de couleur et/ou de forme et/ou de luminosité différentes de celles des autres navires. Par ailleurs, différentes formes et/ou couleurs de points peuvent correspondre à différents types de navires. Chaque point repré sentant un navire est prolongé par un segment de droite repré sentant le vecteur vitesse du navire correspondant. La longueur de ce vecteur est proportionnelle à la vitesse ~ du navire, et son orientation correspond au cap de ce navire. -De façon avantageuse, on peut également représenter par un symbole particulier, par exemple pâr un point ou un trait de couleur différente, l'infor- mation de changement de cap près du vecteur vitesse, à sa gauche ou à sa droite selon le sens du changement.La présentation générale de l'écran 8 peut être faite en situant le nord vers le haut de l'écran, mais on peut également, de façon avantageuse, faire correspondre le haut de l'écran avec la proue du navire, la ligne de foi de ce navire étant alors fixe. Le vecteur vitesse de chaque navire peut corres pondre à une vitesse absolue, ou bien, selon une variante, à une vitesse relative par rapport à celle du navire 13 (dont le propre vecteur vitesse est alors nul), les différents vecteurs de vitesse relative des autres navires étant alors déterminés par composition vectorielle de leur vitesse propre et de celle du navire 13. Le point représentant le navire 13 peut aussi bien être situé au centre de l'écran qutêtre décentré dans une direction opposée à son vecteur vitesse pour favoriser la "vue sur l'avant". De façon avantageuse, on affiche près du point représentant chaque autre navire (10, 11, 12 sur la figure 2) son identité (lOA, llA, 12A respectivement). également de façon avantageuse, chaque navire équipé comporte un radar lui permettant de détecter les navires environ nants non équipés ou dont l'équipement est en panne, ainsi que les obstacles fixes (rochers, côtes, etc.). On a représenté sur la figure 2 deux échos 14, 15 représentant des navires non équipés ainsi que le profil 16 d'une côte. Les échos 14, 15 sont, de préférence, visualisés sous une forme et/ou une couleur différentes de celles des points 10 à 13 de façon à faire remarquer immédiatement à l'opérateur qu'ils correspondent à des navires non équipés ou dont l'équipement est en panne, et que l'absence de vecteur vitesse correspondant ne signifie pas une vitesse nulle de ces navires. Toutes les transformées de coordonnées, de vecteurs et, le cas échéant, d'informations provenant du radar de bord, sont faites, de façon connue en soi, par l'organe de gestion 7, dont la réalisation est évidente pour l'homme de l'art à la lecture de la présente description. En outre, des données fixes stockées dans une mémoire de masse peuvent également être fournies à l'organe de gestion 7. On peut ainsi représenter sur l'écran des données cartographiques telles que côte, bouées, phare, etc. Selon une variante avantageuse de l'invention, un équipement de navire comporte en outre un circuit 9 de reconnaissance d'appel radio relié d'une part à la sortie du démodulateur 6, d'autre part à un clavier d'introduction de données (non représenté) sur lequel l'opérateur compose l'indicatif d'appel du navire avec lequel il veut entrer en contact, cet indicatif étant également envoyé au modulateur 4 et incorporé au message périodiquement émis par l'émetteur 1. Le circuit 9 peut être un simple comparateur comparant, dans le navire appelé, l'indicatif reçu du navire appelant à son propre indicatif, et déclenchant en cas d'égalité, une alarme sonore et/ou visuelle. Bien entendu, le message reçu par le navire appelé contient l'indicatif du navire appelant, cet indicatif pouvant être affiché par l'écran 8 du navire appelé. Cet affichage peut se faire par exemple en clair (indicatif alpha-numérique) dans un coin de cet écran. Selon une variante avantageuse, au lieu de cet affichage ou en plus de cet affichage, un symbole peut apparaître à proximité du point (tel que l'un des points 10 à 12) figurant le navire appelant, ou bien ce point lui-même peut être modifié: le symbole peut être par exemple un cercle entourant le point figurant le navire appelant, et/ou ce point peut clignoter ou apparaître en surbrillance. Selon une autre variante de l'invention, on associe l'organe 7 de gestion d'écran à un dispositif du genre "souris" communément utilisé avec les micro-ordinateurs, ce dispositif produisant sur l'écran 8 un marqueur mobile 17 ayant par exemple la forme d'une croix. Lorsque ce marqueur est superposé avec le symbole représentatif d'un navire que l'opérateur veut appeler par radio, cet opérateur manoeuvre le bouton de déclenchement ou "click") de la "souris". Cet ordre est traité par l'organe 7 qui produit un indicatif d'appel correspondant (symbolisé par le trait interrompu 18) et l'envoie au modulateur 4. Pour produire cet indicatif, l'organe 7 mémorise les indicatifs reçus de tous les navires avoisinants (affichés sur l'écran 8), établit une relation entre le point sur lequel s'est arrêté le marqueur 17 et l'indicatif correspondant, et envoie cet indicatif. Ces fonctions assurées par l'organe 7 étant évidentes à réaliser pour l'homme de l'art, ne seront pas décrites plus en détail. Bien entendu, dans le navire appelé, ladite "souris" peut servir à acquitter l'appel, et éventuellement à déclencher une liaison radio. L'usage de la "souris" évite dans les deux navires (appelant et appelé) d'éventuelles erreurs dues à une mauvaise introduction d'indicatif par clavier. REVENDICATIONS 1. Procédé anticollision pour la navigation maritime, caractérisé par le fait que chaque navire le mettant en oeuvre émet de façon répétitive, avec un taux d'occupation le plus faible possible, sur un canal commun à l'ensemble des navires concernés, des informations relatives à sa position géographique, à son cap et à sa vitesse, et reçoit des informations homologues des navires environnants, qu'il affiche par symboles sur un écran de type panoramique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque navire émet les informations relatives à son identité, et reçoit des informations homologues des navires environnants, qu'il affiche à proximité des symboles correspondants. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque navire émet des informations relatives à son changement de cap, et reçoit des informations homologues des navires environnants, qu'il affiche à proximité des symboles correspondants de ces navires environnants. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont au moins certains navires le mettant en oeuvre comportent un radar de bord, caractérisé par le fait que ces radars produisent l'affichage sur ledit écran de tous les obstacles environnants autres que les navires mettant en oeuvre le procédé, les navires faisant partie des ces autres obstacles étant représentés par des symboles différents de ceux représentant les navires mettant en oeuvre le procédé. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les informations émises par chaque navire, numérisées le cas échéant, sont groupées en un "mot" binaire. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que pour chaque navire la période de répétition du mot binaire varie aléatoirement. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précé dentes, caractérisé par le fait que les navires affichent les vitesses des navires environnants sous forme d'un vecteur vitesse relative par rapport à leur propre vecteur vitesse. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé par le fait que l'opérateur d'un navire désirant entrer en contact radio avec celui d'un autre navire incorpore l'indicatif de cet autre navire aux informations qu'il émet de façon répétitive, et que les navires susceptibles d'être appelés détectent dans les informations reçues les indicatifs d'appel émis, les comparent à leur propre indicatif, et en cas d'égalité émettent une alarme. 9. Système anticollision pour la navigation maritime, caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chaque navire équipé, un dispositif de visualisation de type panoramique (8) relié à un dispositif de radionavigation, lui-même relié, via un modulateur (4), à un émetteur (1) calé sur une fréquence commune au système, et un récepteur (5) également calé sur cette fréquence et relié, via un démodulateur (6) au dispositif de visualisation. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait qu'il comporte un comparateur (9) recevant l'identité de son propre navire et relié au démodulateur. 11. Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que l'organe (7) de gestion du dispositif de visualisation coopère avec un dispositif du type "souris" produisant un marqueur mobile (17) sur l'écran du dispositif de visualisation. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que l'organe de gestion (7) est également relié au modulateur et produit un indicatif d'appel correspondant au navire avec le symbole duquel le marqueur est amené en côîncidence.