Brevet FR2651059A1 — publié le 19910222

La présente invention concerne le problème de la détection d'un "homme à la mer", c'est-à-dire du fait qu'une personne est tombée du bord d'un bateau. Ce problème se pose depuis longtemps, et il a été partiellement résolu jusqu'à présent par utilisation d'un dispositif préventif, appelé "harnais de sécu-rité" et fixé à une "ligne de vie" tendue sur un bateau. Cependant, étant donné l'évolution des bateaux et des techniques actuelles de navigation, ces harnais de sécurité gênent beaucoup la manoeuvre et il est même parfois impossible de les utiliser. On a donc mis au point des techniques de détection de la présence d'un homme à la mer ou plutôt d'absence d'une personne à bord, qui n'ont pas d'effet préventif, mais qui indiquent simplement qu'une personne est tombée à la mer, avec éventuellement l'emplacement de la chute afin que les autres personnes restées à bord puissent revenir à l'endroit o se trouve le naufragé. Une première technique connue met en oeuvre une installation fonctionnant par perte de portée d'un émet- teur. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 4 549 169 concerne une installation de surveillance. Dans celle-ci, un émetteur principal crée un signal d'in- terrogation qui parvient à des émetteurs-récepteurs qui peuvent être portés par des personnes placées au bord de la mer, sur des navires, etc. Il s'agit d'une installation fonctionnant par perte de portée d'un émetteur. Ce document décrit donc une installation dans laquelle l'émetteur prin- cipal émet un signal dont l'intensité décroît comme le carré de la distance, et les émetteurs renvoient un signal qui diminue lui aussi comme le carré de la distance ou qui disparaît lorsque l'émetteur- récepteur est sous l'eau si bien que le signal d'interrogation ne varie pas comme le carré de la distance mais présente un seuil à la limite du périmètre d'interrogation. L'inconvénient d'une telle installation est que, par son principe même de fonction- nement, le signal détecté varie comme le carré de la distance et ne présente donc pas une variation nette entre le bord et l'eau entourant le bateau; permettant la fixa- tion d'un seuil bien délimité. En outre, les émetteurs posent des problèmes de directivité d'émission et de masquage d'émission (mât, voiles mouillées) si bien qu'une telle installation n'est pas très fiable. Elle peut per- mettre une détection longtemps après la chute d'une personne & l'eau ou au contraire elle peut donner des fausses alarmes nombreuses. Une seconde technique connue détecte l'immersion d'un émetteur dans l'eau. Dans ce cas, les émissions peu- vent être plus puissantes que dans l'installation précé- dente, mais il est nécessaire que la présence d'eau ne soit détectée qu'à bon escient. Très souvent, au cours de ma- noeuvres effectuées à l'avant du bateau, dans des condi- tions qui sont favorables à la chute d'une personne à la mer, de l'eau parvient sur l'émetteur et une fausse alarme est transmise. Le problème des fausses alarmes est très important car il démobilise les personnes qui surveillent le récep- teur; l'expérience montre que, en cas de fausses alarmes qui sont nécessairement plus fréquentes que les véritables alarmes, l'équipage ne réagit pas, si bien que la sécurité d'une telle installation est loin d'être suffisante. Le brevet français n 2 062 221 qui est très suc- cinct, concerne un dispositif d'alarme automatique fonc- tionnant en cas de chute à la mer d'un passager de bateau. Dans cette installation, il n'existe aucun émetteur prin- cipal. Chaque passager est muni d'un émetteur d'un signal permettant son identification. Ce signal est détecté par un récepteur muni d'une antenne de réception. Il ne décrit aucunement une boucle métallique utilisée pour l'émission d'un signal d'interrogation puisque la boucle n'est uti- lisée que pour la réception. Une telle installation pose des problèmes de synchronisation des émetteurs. La solution de ce problème de l'homme à la mer nécessite donc un système totalement automatique, ayant un 2651059 - taux de fausses alarmes pratiquement nul, et présentant une recoupement très net d'un seuil en cas de chute d'une per- sonne à la mer. L'invention concerne une telle installation. Plus précisément, cette installation est automatique car elle fonctionne en permanence, dès qu'un émetteur-récepteur est porté par un membre d'équipage. Le taux de fausses alarmes est pratiquement nul, car l'émetteur chargé de transmettre un signal d'interrogation a une forte puissance et est nécessairement reçu par les émetteurs-récepteurs se trou- vant à bord. Enfin, la variation entre l'intérieur et l'ex- térieur du périmètre de protection est très nette, car l'installation comporte une boucle à l'intérieur de laquelle le champ est intense et à l'extérieur de laquelle il est très faible. La boucle délimite un périmètre au niveau duquel la variation d'un signal est très nette. Plus précisément, l'invention concerne une installa- tion de détection automatique et permanente de la sortie d'une personne du bord d'un bateau, du type qui comporte un émetteur d'un signal d'interrogation, une antenne d'émis- sion à laquelle est relié l'émetteur, au moins un émetteur- récepteur interrogeable porté par ladite personne au moins, et un détecteur des signaux de réponse provenant de l'émet- teur-récepteur au moins. Selon l'invention, l'antenne d'émission comporte une- boucle conductrice ayant une ou plusieurs spires et délimitant un périmètre de protection, la boucle étant disposée approximativement dans un plan, et l'émetteur transmet à la boucle un courant d'interrogation tel que, dans le plan de la boucle ou à son voisinage, le champ d'interrogation est intense à l'intérieur' de la boucle et est faible à l'extérieur de celle-ci. De préférence, l'émetteur fonctionne à basse fré- quence, et chaque émetteur-récepteur et le détecteur fonc- tionnent à haute fréquence. Il est avantageux que i'installation comporte plu- sieurs émetteurs-récepteurs. Dans ce cas, un premier mode de réalisation est tel que l'émetteur transmet un signal d'interrogation, et chaque émetteur-récepteur transmet une réponse codée qui l'identifie. Ce codage peut être un codage de fréquence ou de tout autre type, mais il s'agit de préférence d'un codage par introduction d'un retard avant le signal de réponse, chaque retard correspondant à l'identité d'un émetteur-récepteur. Dans un autre mode de réalisation, l'émetteur peut émettre plusieurs interrogations codées, destinées chacune à un seul émetteur-récepteur. Il est avantageux que, lorsqu'un émetteur-récepteur est inutilisé, il soit relié au détecteur afin qu'il inhibe la détection du signal de réponse correspondant. Il est alors avantageux que l'émetteur-récepteur soit relié maté- riellement à un circuit de recharge d'une batterie d'accu- mulateurs que peut comporter un tel émetteur-récepteur. La boucle peut être formée par une seule spire. Elle peut cependant comporter plusieurs spires, lorsque cela est souhaitable pour l'intensité-de l'émission. La boucle peut être avantageusement placée au niveau du rail de fargue ou d'une filière, habituellement présents dans un bateau. Cependant, dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la boucle est directement incorporée à une coque de matière plastique, cette incorpo- ration étant réalisée de préférence lors de la fabrication de la coque. Dans un mode de réalisation, la. détection de la disparition d'une personne du bord provoque la commande d'un système de direction du bateau, par exemple de la barre. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une perspective d'un bateau de plai- sance ayant une installation selon l'invention; la figure 2 est un diagramme des temps illustrant une séquence d'émission dans un mode de réalisation de l'invention; la figure 3 est un diagramme synoptique d'un émet- teur utilisé dans une installation selon l'invention; la figure 4 est un diagramme synoptique d'un émet- teur-récepteur portatif destiné à être utilisé avec l'émet- teur de la figure 3; et la figure 5 est un exemple de tableau de commande de l'appareil de la figure 3. Dans un bateau de plaisance tel que représenté sur la figure 1, ayant une coque 10, un pont 12 et un balcon avant 14, il faut que la différence entre la présence d'une personne à l'intérieur de la coque 10 et sur le pont 12 soit distinguée de sa présence en dehors du bateau, c'est- à-dire dans l'eau. Un élément essentiel d'une installation selon l'in- vention est une boucle entourant le périmètre à protéger et constituant une antenne d'émission. Dans ce cas, le péri- mètre à protéger correspond à la périphérie de la coque. Ainsi, la boucle peut être avantageusement formée au niveau du rail 'de fargue repéré par la référence 16. La boucle peut aussi être formée au niveau d'une filière telle que 18. Il est nécessaire que la boucle forme une spire qui peut être reliée au circuit de commande de l'installation, schématiquement repéré par la référence 22. Etant donné les problèmes posés par la continuité électrique que doit avoir la boucle, l'utilisation du rail de fargue et de filières existant sur les bateaux n'est pas toujours très commode et il peut donc être plus avantageux de disposer un fil spécial isolé le long du rail de fargue. Cependant, dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, la boucle est incorporée à la coque dans le cas o celle-ci est formée de matière plastique, comme indiqué par la référence 20. La boucle représentée sur la figure 1 est sensible- ment disposée dans un plan. Dans ce plan et à l'intérieur de la boucle, le champ électromagnétique est intense lors- qu'un courant circule dans la boucle. Par contre,- à l'exté- rieur de la boucle, le champ est très faible. Le champ reste intense & une certaine distance au-dessus et au- dessous du plan de la boucle, les lignes de force du champ s'écartant légèrement les unes des autres. La boucle peut d'ailleurs être disposée avec une inclinaison plus ou moins grande aux extrémités de la coque ou sur les côtés de manière que le champ créé s'évase au niveau du balcon ou au niveau du tableau arrière et permette un certain élargisse- ment du volume de protection à proximité du plan de la boucle. Le fait important à noter est que le champ est très intense à l'intérieur du périmètre de la boucle et- est faible à l'extérieur, dans le plan de la boucle. En consé- quence, un émetteur-récepteur, lorsqu'il est à l'intérieur du périmètre, détectera facilement une émission créant un champ dans la boucle, mais ne la détectera que difficile- ment à l'extérieur de la boucle, dans le plan de celle-ci. Bien entendu, la coque et le pont doivent permettre la traversée du champ magnétique. Ils ne doivent donc pas être formés d'un matériau conducteur, par exemple d'un métal. L'installation comporte ensuite le circuit de com- mande 22 qui comprend un émetteur destiné à créer le champ d'interrogation par circulation d'un courant dans la boucle, un détecteur capable de détecter les signaux émis par chaque -émetteur-récepteur, et au moins un émetteur- récepteur porté par une personne se déplaçant à l'intérieur du périmètre et pouvant éventuellement en sortir. Le principe de l'émission d'un signal d'interroga- tion par l'émetteur, de la réception de ce signal et de l'émission d'une réponse correspondante par des émetteurs- récepteurs, puis de détection de leur réponse, est déjà connu dans divers domaines. Dans le cas de l'installation selon l'invention, plusieurs réalisations sont possibles. Cependant, deux d'entre elles sont particulièrement inté- ressantes. Dans la première réalisation, l'émetteur 22 émet un signal d'interrogation unique, et chaque émetteur-récepteur détecte ce signal et émet une réponse codée qui est ensuite détectée par le détecteur incorporé au circuit électronique 22. Les réponses des émetteurs- récepteurs sont codées si bien que le circuit électronique 22 peut déterminer si tous les émetteurs-récepteurs ont effectivement émis et quel est celui qui n'a pas émis éventuellement. Dans l'autre mode de réalisation, le circuit de commande 22 a un émetteur qui interroge successivement les différents émetteurs- récepteurs. L'installation décrite plus en détail dans la suite correspond à la première réalisation précitée, mais il s'agit simplement d'un exemple non limitatif. Plus précisément, dans l'installation décrite et comme représenté sur la figure 2, l'émetteur émet un signal d'interrogation représenté par la courbe a de la figure 2. Cette impulsion a une certaine durée to. Les émetteurs- récepteurs détectent ce signal et transmettent chacun un signal de réponse de durée tS. Le premier émetteur- récepteur émet son signal de réponse avec un retard tl par rapport au signal d'interrogation, comme l'indique la courbe b. De même, les autres émetteurs-récepteurs émettent chacun un signal de réponse après un retard t2, t3, t4, t5 et t6, tous ces retards étant différents, si bien que le détecteur peut faire la distinction entre les différents émetteursrécepteurs et peut notamment déterminer si tous les émetteurs-récepteurs ont bien envoyé un signal de réponse. En outre, ces réponses, avantageusement sous forme impulsionnelle qui réduit la consommation d'énergie, peuvent indiquer de manière codée en fréquence si l'accumu- lateur ou la pile a une tension convenable ou insuffisante. Avant la description détaillée des éléments consti- tuant l'installation, on peut noter des avantages impor- tants. D'abord, grâce à la variation très nette obtenue à l'aide de la boucle, le signal d'interrogation peut être très puissant, si bien qu'il est reçu certainement par tous les émetteurs-récepteurs présents dans le périmètre de protection, même si une personne portant un émetteur- récepteur particulier se trouve derrière une voile mouillée ou & proximité du mât. En conséquence, le taux de fausses alarmes peut être extrêmement réduit. L'émission d'interro- gation peut avoir une forte puissance car l'émetteur est directement alimenté par les batteries d'accumulateurs du bateau. Il est donc préférable que cette émission soit effectuée à basse fréquence. Les émetteurs-récepteurs émet- tent de préférence à haute fréquence car leur consommation est plus faible. Lorsque ces émetteurs-récepteurs fonction- nent sur batterie d'accumulateurs, les batteries peuvent être automatiquement rechargées lorsque chaque émetteur- récepteur est inutilisé, comme décrit dans la suite. On considère maintenant plus en détail les diffé- rents éléments utilisés dans l'installation. La figure 3 est un diagramme synoptique du circuit de commande 22 sché- matiquement indiqué sur la figure 1. Ce circuit comprend essentiellement une unité centrale de traitement 24, asso- ciée de manière classique à un clavier 26, à un écran 28 et éventuellement à des diodes photoémissives 30, dans un but décrit dans la suite. Cet ensemble de traitement commande l'émetteur à basse fréquence 32 qui alimente la boucle 20. La boucle crée donc le champ d'interrogation. Les signaux de réponse provenant des émetteurs- récepteurs sont captés par une antenne 34 et parviennent au détecteur 36 qui n'est autre qu'un récepteur à haute fré- quence. Le circuit de commande-traite les signaux reçus et détermine si tous les émetteurs-récepteurs en service ont effectivement envoyé un signal. Lorsqu'un signal de réponse d'un émetteur-récepteur ou plusieurs signaux successifs de réponse d'un tel émetteur-récepteur manquent, l'ensemble de traitement peut transmettre un signal d'alarme à une sortie 38, par exemple une sortie série RS232, ce signal étant destiné à un autre appareil, par exemple un appareil connu du type "homme à la mer" destiné à calculer les coordonnées du bateau au moment de la chute d'un homme à la mer. Le signal d'alarme peut aussi être utilisé pour de nombreuses autres opérations telles que largage d'une bouée, etc. Par ailleurs, l'unité centrale 24 commence avantageusement à compter le temps qui s'écoule & partir du moment o le signal de réponse d'un émetteur- récepteur a disparu, car il est très important, pour le secours d'un naufragé, de con- naître exactement lé temps qui s'est écoulé depuis que ce naufragé est tombé à la mer. Il peut être avantageux, surtout dans le cas d'un navigateur solitaire, que le signal d'alarme commande un système de direction du bateau. Par exemple, le signal d'alarme peut être utilisé pour la commande d'un pilote automatique afin qu'il tourne au maximum la barre à bâbord ou à tribord et mette en panne le bateau. On note aussi sur la figure 3 la présence d'une alimentation 40, comportant en général les batteries d'ac- cumulateurs du bateau, et d'un chargeur 42, utilisé pour la recharge des alimentations, sous forme de batteries d'ac- cumulateurs, des émetteurs-récepteurs qu'on considère main- tenant en référence à la figure 4. Sur la figure 4, la référence 44 désigne le détec- teur basse fréquence, associé à un amplificateur, qui capte le signal d'interrogation. Un circuit détecteur de fré- quence 46 et un circuit monostable 48 commandent l'émission par un circuit émetteur-codeur 50 d'un signal en réponse au signal d'interrogation. Ce signal est codé, par exemple par détermination du retard compris entre l'émission et la réception du signal à basse fréquence, comme décrit précé- demment en référence à la figure 2. Bien entendu, l'émetteur-récepteur comporte en outre une pile ou une batterie d'accumulateurs 52, par exemple au nickel-cadmium de 9 V, qui peut être légère et peu encom- brante; la batterie d'accumulateurs est reliée à un cir- cuit 54 de régulation qui alimente le circuit détecteur basse fréquence 44. En outre, l'appareil comporte un con- necteur 56, par exemple à quatre broches, permettant la connexion de l'appareil comme décrit plus en détail dans la suite. Ce connecteur est relié à un codeur analogique 58 indiquant l'identité de l'émetteurrécepteur et utilisé comme décrit dans la suite du présent mémoire. Te codage des différents émetteurs-récepteurs peut être simplement réalisé par sélection d'une résistance ou pose d'un cava- lier. En outre, un circuit 60 détecte le niveau de charge et peut comporter des diodes photoémissives. Lorsqu'un émetteur-récepteur tel que représenté sur la figure 4 est inutilisé, il est raccordé, par son connec- teur 56, à une fiche associée au circuit de la figure 3 et repérée par la référence 62 sur la figure 5. Il est avanta- geux que, dans ce cas, l'émetteur-récepteur soi+ C: e dans un boîtier formant cage de Faraday qui rend l'émetteur- récepteur insensible au signal d'interrogation. La figure 5 représente l'aspect du circuit de commande 22, décrit en référence à la figure 3. Le clavier 28 comporte un certain nombre de touches numérotées de 1 à 6 et d'autres touches telles que 64 à 74 de marche-arrêt, changement de voie, inhibition d'alarme, test des diodes photoémissives, ini- tialisation, test de batterie, test d'alarme et éventuel- lement inhibition d'un ou plusieurs émetteurs-récepteurs. Ces touches commandent donc les différentes opérations de l'unité centrale de traitement 24 sans qu'il soit néces- saire de décrire en détail ces fonctions puisqu'elles appa- raissent clairement. Des diodes photoémissives 76 sont associées à chaque émetteur-récepteur, et indiquent l'état de charge de la batterie de l'émetteur-récepteur lorsque son connecteur 56 est relié à la fiche correspondante 62 du circuit 22 représenté sur la figure 5. Selon une caractéristique avantageuse, lorsque l'émetteur-récepteur est relié à la fiche 62 de la figure , il inhibe lé canal correspondant d'interrogation si bien que l'unité centrale 24 ne tient pas compte de l'absence de réponse de cet émetteur-récepteur qui est m t -en mode inactif. Par contre, son connecteur 56 perk- charge de la batterie, jusqu'au niveau déterminé comme optimal et correspondant à une autonomie de plusieurs heures, par exemple 10 h, ou même un jour ou deux à l'émetteur- récepteur de la figure 4. De cette manière, chaque émet- teur-récepteur est toujours en état de marche, bien entendu il à condition qu'il soit remis en place sur le panneau du circuit 22 lorsqu'il est inutilisé. L'unité 24 de traitement du circuit 22 connait l'état de charge des émetteurs-récepteurs puisqu'elle sait à quel moment chaque émetteurrécepteur a été retiré du connecteur correspondant. Cette unité centrale peut donc indiquer de toute manière convenable qu'un émetteur-récep- teur ne doit pas être pris en compte parce que sa batterie est épuisée, par exemple par affichage d'un signal sur les diodes photoémissives 78 ou par transmission d'un signal' à un autre appareillage, par l'intermédiaire de la sortie série ou connecteur 38. Dans une variante, l'état de charge des batteries des émetteurs-récepteurs en cours d'utilisa- tion est indiqué au circuit 22 par codage en fréquence de la réponse. On note sur la figure 5 que les fiches 62 sont grou- pées par colonnes de trois. On peut ainsi ajouter à l'appa- reil des colonnes de trois fiches, permettant une extension du nombre d'émetteurs-récepteurs de l'installation par groupe de trois. L'appareil décrit précédemment est donc réalisé d'une manière telle que le Circuit de commande suit cons- tamment tous les émetteurs-récepteurs, qu'ils soient en cours d'utilisation ou inutilisés. Ainsi, selon une carac- téristique avantageuse, la prise en compte d'un émetteur- récepteur n'est assurée qu'après la détection d'un certain nombre de réponses, par exemple quatre; de cette manière, une alarme n'est pas indiquée lorsqu'un signal fortuit (parasite) correspondant à l'émission d'un émetteur-récep- teur qui n'est pas en cours d'utilisation a été reçu puis a disparu. En outre, pour qu'une alarme ne soit pas indi- quée après la disparition fortuite d'une seule réponse d'un émetteurrécepteur, la réponse peut être testée plusieurs fois rapidement, par exemple quatre fois en quelques secondes, avant déclenchement de l'alarme. L'alarme n'est validée que si la réponse a effectivement disparu les quatre fois. Ainsi, le circuit de commande transmet un signal d'alarme uniquement lorsqu'un émetteur-récepteur disparaît du périmètre protégé, c'est-à-dire quitte le bord du na- vire. Comme l'émission d'interrogation est très puissante et comme les émetteurs-récepteurs ont une grande portée, bien supérieure à la dimension du périmètre protégé du bateau, tous les échanges de signaux sont très fiables dans le domaine protégé et le taux de fausses alarmes est prati- quement nul. Bien qu'on ait décrit l'invention en référence aux bateaux de plaisance de petite taille, du fait de l'acuité du problème posé dans leur cas par un homme à la mer, elle s'applique à des unités de toute taille, dans la mesure o la boucle permet la création d'un champ d'émission bien délimité. Bien qu'on ait indiqué que la boucle était disposée approximativement dans un plan, elle peut comporter une ou plusieurs spires disposées dans plusieurs plans. De plus, le terme "plan" désigne aussi des surfaces plus ou moins courbes, par exemple la surface sur laquelle se trouve un rail de fargue. REVENDICATIONS 1. Installation de détection automatique et perma- nente de la sortie d'une personne du bord d'un bateau, du type qui comporte: - un émetteur (32) d'un signal d'interrogation, - une antenne d'émission (20) à laquelle est relié l'émetteur, - au moins un émetteur-récepteur interrogeable porté- par ladite personne au moins et destiné à émettre-un signal de réponse, et - un détecteur (36) des signaux de réponse de l'émetteur-récepteur au moins, caractérisée en ce que - l'antenne d'émission comporte une boucle conduc- trice (20) ayant au moins une spire et délimitant un péri- mètre de protection, approximativement dans un plan, et - l'émetteur (32) transmet à la boucle (20) un cou- rant d'interrogation tel que, dans le plan de la boucle ou à son voisinage, le champ d'interrogation est intense à l'intérieur de la boucle et est faible à l'extérieur de celle-ci. 2. Installation selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que l'émetteur (32) travaille à basse fréquence, et chaque émetteur-récepteur émet un signal à haute fré- quence. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la boucle (20) a une seule spire. 4. Installation.selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce que la boucle (20) est disposée à proximité du rail de fargue. 5. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisée en ce que la boucle (20) est incorporée à la coque. 6. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs émetteurs-récepteurs, et en ce que l'émetteur (32) émet un signal périodique d'interrogation et chaque émetteur-récepteur émet un signal codé de réponse qui l'identifie. 7. Installation selon la revendication 6, caractéri- sée en ce que le codage de la réponse d'un émetteur- récepteur est constitué par un retard de son émission par rapport à la réception du signal de l'émetteur (32). 8. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs émetteurs-récepteurs, et l'émetteur (32) transmet successivement plusieurs signaux codés d'interrogation successive des différents émetteurs-récepteurs. 9. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte plusieurs émetteurs-récepteurs, et dans laquelle, lorsqu'il est inutilisé, un émetteur-récepteur est relié matérielle- ment au détecteur (36) afin qu'il inhibe la détection de l'absence de réponse correspondant à cet émetteur- récepteur. 10. Installation selon la revendication 9, caracté- risé en ce qu'un émetteur-récepteur provoque, en même temps que l'inhibition de la détection, une recharge d'une ali- mentation qui lui est incorporée.