Brevet FR2619930A1 — publié le 19890303

- 1 - La présente invention concerne un système de détection magnétique pour contrôler un déplacement d'un véhicule le long d'un trajet et, se rapporte plus particulièrement, mais non exclusivement, à un système de détection magnétique destiné à être utilisé dans une mine explosive. Il est connu d'utiliser, dans une mine explosive, un capteur magnétique adapté pour détecter une modifi- cation de la composante verticale du champ magnétique dûe au déplacement d'un véhicule, par exemple, un char. De façon classique, une modification du champ détecté s'accroit à une valeur maximum lorsque le véhicule s'approche de la mine et décroît lorsque le véhicule s'en éloigne. Si le véhicule passe à proximité de la mine, le système de détection peut détecter plusieurs maxima, et diverses techniques ont été proposées pour déterminer si le signal de détonation doit être fourni. Il s'avère cependant que les techniques adoptées jus- qu'ici conduisent parfois à des détonations inefficaces O qui se produisent lorsqu'un véhicule est suffisamment proche de la mine pour déclencher la détonation mais est cependant trop éloigné pour subir des dégats sérieux. Ce problème est rencontré tout particulière- ment lorsque la mine est pourvue d'une charge conformée pour être fortement directionnelle. Un but de l'invention est de fournir un système de détection magnétique qui résout au moins en partie le problème ainsi posé. Selon un premier aspect de la présente invention, il est proposé un système de détection magnétique pour contrôler le déplacement d'un véhicule le long d'un trajet, le système comprenant des moyens sensibles à l'amplitude du champ magnétique, selon trois directions -2- respectivement orthogonales, pour générer des signaux électriques respectifs représentant un vecteur champ magnétique fonction de la position instantanée du véhicule, et des moyens pour combiner les signaux électriques correspondants à deux positions respec- tives du véhicule afin d'évaluer un paramètre lié à la trajectoire du véhicule. De préférence, ce paramètre est lié au produit vectoriel de vecteurs champ magnétique repré- sentés par des signaux électriques respectifs, le produit vectoriel étant de la forme (1) H =a I+ b l + c --p p-- p P- o i, 3, k sont des vecteurs unités selon trois direc- tions respectivement orthogonales, et ap, bp et cp représentent les amplitudes des composantes du produit vectoriel dans ces trois directions. Le paramètre peut ensuite être de la forme c P p (2) tg e = (a2 + b2)1/2 P P o O représente l'angle formé entre le vecteur H et --p le vecteur unité vertical k, et dépend directement (et de ce fait illustre) la proximité de la trajectoire réelle du véhicule par rapport au système de détection. En outre, des moyens peuvent être prévus pour déterminer un produit scalaire des vecteurs magné- tiques représentés par lesdits signaux électriques respectifs. Le produit scalaire peut être utilisé pour déterminer un seuil derotation minimum du vecteur magnétique, et ainsi fournir au système un degré élevé d'immunité au bruit pour les circuits de mesure du champ magnétique. -- 3-- -3- Le système de détection magnétique peut comprendre des moyens servant à générer un signal de déclenchement en fonction de la valeur des paramètres précités. Le signal de déclenchement peut être généré, par exemple, si la valeur du paramètre n'est pas supé- rieure à une valeur seuil pré-établie, la valeur seuil étant dimensionnée en fonction de trajectoires qui sont reconnues comme étant suffisamment proches du magnétomètre pour être acceptables. Selon un autre aspect de la présente invention, une mine explosive comprend un circuit de détection magnétique conforme au premier aspect précité de l'invention. Une détonation de la mine peut être évitée à moins que le signal de déclenchement soit généré, et dans la mesure o le signal de déclenche- ment n'est produit que si le véhicule est supposé passer à une distance satisfaisante de la mine (c'est-à-dire dans le cas o sa trajectoire est considérée comme acceptable) la production de détonation inefficace peut être très largement réduite. D'autres caractéristiques, buts et avan- tages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés sur lesquels: La Figure 1 représente sous forme de blocs schématiques, un système de détection magné- tique constituant une partie d'un système de détection destiné à être intégré dans une mine explosive, 30. La Figure 2 représente de façon sché- matique le fonctionnement du système illustré sur la- Figure 1; et La Figure 3 représente, sous forme de - 4 - blocs schématiques, un système de détection magnétique constituant une partie d'un système de contrôle d'un véhicule. On supposera que le système de détection magnétique illustré sur la Figure 1 annexée est destiné à contrôler le déplacement d'un véhicule (par exemple un char) le long d'un trajet. Le véhicule, du fait qu'il est réalisé en un matériau magnétisable, est rendu au moins légèrement magnétique par le champ magnétique terrestre, et ainsi produit un champ magnétique faible mais détectable. Le système de détection magnétique com- prend un magnétomètre trois axes 1 adapté pour mesurer l'amplitude du champ magnétique selon trois directions respectivement orthogonales correspondant aux vecteurs unité i, j et k Le magnétomètre génère des tensions respectives de sortie Vi, Vj, V représentant l'ampli- tude du champ dans les trois directions et, dans cet exemple, un agencement de circuits additionnels (non représenté) est utilisé pour appliquer des tensions de décalage appropriées pour annuler quasi totalement toute contribution des champs parasites qui sont de faible intérêt. Ainsi, les tensions de sorties produites par le magnétomètre représentent simultanément un vecteur champ magnétique lié à la position réelle du véhicule. Les tensions générées par le magnéto- mètre sont adressées périodiquement au circuit de traitement 2 sous commande d'un circuit d'horloge 3, lesdites tensions étant dirigées vers le circuit 2 à la fois directement et par l'intermédiaire d'un circuit d'échantillonnage et de maintien 4. Le circuit 2 de ce fait reçoit simultanément les tensions de sortie repré- sentant les vecteurs champ magnétique respectifs de la forme: (3) H1= a1 i + b1 + c1 k et (4)H (4) 2 = a2 + b2 +c2 k qui se rapportent à des positions successives du véhicule le long du trajet. Les coefficients a1, a2; bl, b2; Cl, c2 représentent respectivement les composantes de l'amplitude du champ magnétique selon les trois directions Orthogonales i, j k. Un autre circuit de traitement 8 utilise les tensions générées par le magnétomètre pour évaluer le produit scalaire S de vecteursH1 et H2, S étant de la forme: (5) S = a1 a2 + b1 b2 + c1 2 Lorsque le produit scalaire S dépasse un seuil St, établi par le circuit 8, un signal d'inhibi- tion sera retiré. Le circuit de traitement 2 combine ensuite les tensions reçues pour générer trois signaux de combinaison représentant les coefficients ap, bp et c du produit vectoriel H de la forme: p --p (6) H xH2 = ap i + bp + c k ou (7) a = b2 c1 - b1 c 2; (8) bp = c2 a1 - c1 a2; et (9) cp = a2 b1 - a1 b2 et déclenche le circuit d'échantillonnage et de main- tien de telle sorte que celui-ci mémorise les valeurs -6- réelles et instantanées de l'amplitude du champ magnétique. Les signaux de combinaison sont ensuite dirigés vers un circuit de traitement additionnel 5 qui détermine un paramètre P1 de la forme: c p (10) Pl = tg (a2 = +b2) (a2 ± b2) Comme illustré schématiquement sur la Figure 2 annexée, le produit vectoriel H est ortho- -p gonal à un plan commun (représenté partiellement par la zone hachurée CP) contenant les vecteurs champ magnéti- ques H1 et H2 et la trajectoire T le long de laquelle le centre magnétique M du véhicule se déplace, et 8 repré- sente l'angle formé entre le produit vectoriel H et -p le vecteur unité k. Le paramètre P1 donne une indication de la proximité de la trajectoire T par rapport au magnétomètre, et si ceparamètre n'est pas supérieur à une valeur seuil prédéterminée 1, la trajectoire du véhicule est considérée comme étant suffisamment proche du magnétomètre pour garantir une action ultérieure, et de ce fait le circuit 5 génère un signal de déclenchement référencé TRIG sur les figures annexées. Dans une application de l'invention, le système de détection magnétique constitue une partie d'un système de détection intégré dans une mine explo- sive. Dans ce cas, la sortie du circuit 5 est reliée à une borne d'entrée I1 d'une porte ET 6, une autre borne d'entrée 12 de la porte étant reliée à un circuit de traitement de proximité 7 actif pour traiter les signaux de détection provenant d'un ou plusieurs capteurs classiques. De tels capteurs peuvent être Z619930 -7 formés d'un capteur de perturbation, un capteur acous- tique, et d'un capteur magnétique et, dans le cas d'un capteur magnétique une sortie du magnétomètre, de pré- férence la sortie Vk étant utilisée. En option, la direction du véhicule peut être déterminée en évaluant dans un circuit de détection de direction 9, un autre paramètre P2 de la forme par exemple: (11) P = tg = b /a i0 o 4 est l'angle formé entre le produit vectoriel H --p et le vecteur unité i. Ce paramètre peut être utilisé après comparaison appropriée avec un seuil, comme entrée additionnelle pour la porte 6 ou alternativement comme illustré sur la Figure 1 annexée, comme une entrée additionnelle au circuit de traitement de proximité 7, et peut, si nécessaire, être référencée par rapport au nord géo-magnétique, par référence au vecteurs magnétiques initiaux dérivés des mesures prises en compte avant utilisation des tensions de décalage. Lorsque tous les signaux d'entrée sont simultanément au niveau élevé, la porte 6 génère un signal de mise à feu F adapté pour initier la détonation tion de la mine. On comprendra qu'un signal de mise à feu ne peut être produit avant que le circuit de traitement 5 génère un signal de déclenchement, et dans la mesure o ceci ne peut arriver que si la tra- jectoire du véhicule est considérée comme étant suffisam- ment proche de la mine, la production de détonations inefficaces peut être considérablement réduite. Dans une autre application de la présente invention, illustrée schématiquement sur la Figure 3, - 8 - le système de détection magnétique est utilisé pour contrôler l'écoulement de trafic le long d'une route. De nombreux composants du système illustré sur la Figure 3 sont identiques à ceux du système illustré sur la Figure 1 et de ce fait portent des références numériques identiques. A l'utilisation, le circuit de détection magnétique, ou au moins un magnétomètre 1 est positionné sur le bord d'une route. Un circuit de traitement 5 génère un signal de déclenchement TRIG lorsque la trajectoire d'un véhicule détecté est considérée comme étant suffisamment proche du magnétomètre, pour indiquer qu'un véhicule se déplace le long de la route, et un signal de déclenchement, ainsi généré, est dirigé vers des premières entrées respectives I1, 1 de deux portes ET 10, 10'. Un circuit 9 de détection de direction traite des composantes: (12) ap _ et bp du produit vectoriel H et génèrent p - des signaux de sortie respectifs D, D' représentatifs du déplacement d'un véhicule dans des directions oppo- sées et, ces signaux de sortie étant adressées à des secondes entrées respectives I2, I'2 des portes ET. Chaque porte génère un signal de sortie OP, OP', toutes les fois que les signaux d'entrée respectifs (I1, 12, I' '12) sont simultanémenthauts, chaque signal de sortie représentant le déplacement d'un véhicule détecté dans une direction respective le long de la route. Les signaux de sortie peuvent être adressés à des compteurs respectifs (non repré- sentés) pour permettre le contrôle, et si nécessaire la commande, de trafic dans chaque direction. -9- REVENDICATIONS 1.- Système de détection magnétique pour le contrôle du déplacement d'un véhicule le long d'un trajet, le système comprenant des moyens (1) sensibles à l'ampli- tude du champ magnétique dans trois directions respecti- vement orthogonales, pour générer des signaux électriques respectifs représentant un vecteur champ magnétique lié à la position instantanée du véhicule, et des moyens (2) pour combiner les signaux électriques respectifs corres- pondant à deux positions successives du véhicule pour évaluer un paramètre lié à la trajectoire du véhicule. 2.- Système de détection magnétique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le paramètre est lié au produit vectoriel de vecteurs champ magnétique représentés par les signaux électriques respectifs. 3.- Système de détection magnétique selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le paramètre est de la forme c (2) tg e = (ap + b)u o O est l'angle formé entre le produit vectoriel et le vecteur unité vertical. 4.- Système de détection magnétique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (8) pour évaluer le pro- duit scalaire de vecteurs champ magnétique représentés par les signaux électriques respectifs. 5.- Système de détection magnétique selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les moyensd'évaluation (8) sont adaptés pour inhiber sélec- tivement les moyens de combinaison (2) selon la valeur du produit scalaire établi. - 10 - 6.- Système de détection magnétique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de traitement (5, 6, 7) adaptés pour générer un signal de sortie en fonction de la valeur du paramètre. 7.- Système de détection magnétique selon la revendication6, caractérisé par le fait que les moyens de traitement (5, 6, 7) sont adaptés pour générer le signal de sortie en fonction à la fois de la valeur du paramètre et d'un signal de sortie prove- nant de moyens additionnels de détection de véhicule (7,9). 8.- Système de détection magnétique selon la revendication 7, caractérisé par le fait que les moyens additionnels de détection de véhicule (9) sont sensibles à la direction du véhicule. 9.- Mine explosive comprenant un système de détection magnétique conforme à l'une des revendications 6 ou 7, dans laquelle le signal de sortie est utilisé comme signal de mise à feu d'une charge explosive contenue dans la mine.