Brevet FR2714239A1 — publié le 19950623

Procédé et système de localisation La présente invention concerne la localisation d'un mobile se trouvant dans une zone prédéfinie. Cette zone constitue la zone d'utilisation d'un système permettant 5 cette localisation. Le mobile à localiser est typiquement une pièce, une machine, un robot ou un homme susceptible d'être déplacé ou de se déplacer dans la zone d'utilisation du système. Cette invention s'applique plus particulièrement avec avantage dans les cas suivants:10 - lorsque la zone d'utilisation du système a une forme générale allongée telle qu'une bande de terrain. - lorsque cette zone d'utilisation est confinée c'est- à-dire séparée de l'espace libre et d'éventuels satellites de localisation par une paroi imperméable aux ondes électromagnétiques. - Enfin lorsque plusieurs mobiles sont susceptibles de se déplacer simultanément dans cette zone d'utilisation et doivent être individuellement localisés. Une telle zone d'utilisation allongée, confinée et parcourue par divers mobiles à localiser peut notamment être constituée par une galerie de mine, un tunnel ferroviaire ou routier, une galerie dans un bâtiment industriel ou d'habitation etc.... Un article "Cable radar for intruder detection" de A.C. Wong and P.K. Blair publié lors de la conférence "International Conference Radar-82" du 18 Octobre 1982 à Londres décrit un premier système de localisation connu qui est proposé pour le cas o la zone d'utilisation du système est une bande de terrain dans laquelle il s'agit de détecter30 une éventuelle intrusion. Ce premier système de localisation connu comporte les éléments suivants: Dans ce système de localisation connu le câble de réception et le câble de sonde sont disposés sur les deux bords de la bande de terrain constituant la zone d'utilisation du système. Ils sont mutuellement couplés à travers la largeur de cette bande. En raison de ce couplage le signal de sonde est constamment reçu et guidé par le câble de réception. Lorsqu'un intrus pénètre dans cette bande de terrain, ce couplage est modifié, ce qui fait apparaître une variation dans le signal de sonde ainsi reçu. Cette variation se propage dans le câble de réception et constitue le signal d'interaction.10 Un système du genre de ce premier système de localisation connu n'est jamais apparu comme pratiquement utilisable dans le cas o un grand nombre de mobiles divers se déplacent simultanément dans la zone d'utilisation du système.15 Un deuxième système de localisation est connu comme étant efficacement applicable dans un tel cas. Ce deuxième système connu comporte un émetteur pour émettre un signal de sonde sous la forme d'une onde électromagnétique à propagation libre et plusieurs répondeurs portés20 respectivement par plusieurs mobiles à localiser et ayant chacun une adresse. Le signal de sonde est muni de l'adresse d'un répondeur destinataire et seul ce répondeur reconnaît son adresse et émet alors un signal de réponse. Ce système comporte encore plusieurs récepteurs pour recevoir ce signal de réponse et définir des instants d'arrivée de ce dernier. La comparaison des divers temps de propagation définit la position du mobile portant le répondeur destinataire. Ce deuxième système connu n'est jamais apparu comme efficacement utilisable dans le cas d'une zone d'utilisation confinée présentant des obstacles qui empêchent une propagation convenable des ondes électromagnétiques mises en oeuvre par ce système. Un troisième système de localisation est connu pour être efficacement utilisable dans ce dernier cas, notamment lorsque la zone d'utilisation du système est allongée et présente des embranchements. Ce système comporte des détecteurs de passage répartis dans cette zone, notamment aux embranchements. Ces détecteurs indiquent les instants auxquels le mobile à localiser passe dans leur voisinage.5 Ce système ne permet pas de connaître la position de ce mobile avec une précision meilleure que la distance entre les détecteurs. Une amélioration de sa précision obligerait à en employer un nombre important, d'ou un coût élevé. De plus si le mobile à localiser s'arrête entre deux détecteurs une réinterrogation du système ne permet pas de le retrouver. La présente invention a notamment pour buts de permettre simplement de connaître rapidement la position de mobiles tels que des travailleurs ou de machines dans un15 espace confiné allongé, et d'engager peu de frais supplémentaires pour cela lorsque un système de télécommunication doit être par ailleurs installé pour permettre de communiquer avec ces travailleurs ou machines. Dans ces buts elle a notamment pour objet un procédé de localisation selon lequel - on munit un mobile à localiser d'un répondeur actif propre à fournir un signal de réponse de nature électromagnétique en réponse à un signal de sonde de nature électromagnétique atteignant ce répondeur, - on émet en un point connu un dit signal de sonde propre à irradier ledit répondeur actif, l'émission de ce signal définissant un instant de départ, - on détecte en un point connu un dit signal de réponse, la détection de ce signal définissant un instant d'arrivée, - et on mesure un temps de propagation de signal s'étant écoulé de cet instant de départ à cet instant d'arrivée, ce procédé étant caractérisé par le fait que, lorsqu'on émet ledit signal de sonde, on injecte ce signal dans un câble rayonnant ayant une zone de couverture dans laquelle ledit mobile à localiser peut se trouver. De préférence on détecte le signal de réponse en sortie dudit câble rayonnant A l'aide des figures schématiques ci- jointes, on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de10 référence. La figure 1 représente une vue générale d'un système selon cette invention. La figure 2 représente un détail de la figure 1. Le système de localisation donné en exemple comporte les éléments connus suivants: - Un émetteur de localisation 2 pour émettre un signal de sonde S constitué par une onde électromagnétique ayant une fréquence de sonde. L'émission de ce signal de sonde définit un instant de départ.20 - Une ligne de sonde 4 s'étendant en présentant une longueur entre une première et une deuxième extrémités 4A et 4B. Des abscisses x sont mesurées selon cette longueur à partir de cette première extrémité. Un sens aller est défini de cette première à cette deuxième extrémité et un sens25 retour est opposé à ce sens aller. Cette ligne de sonde comporte un câble de sonde s'étendant comme cette ligne entre les mêmes extrémités 4A et 4B. Ce câble de sonde reçoit le signal de sonde S à sa première extrémité 4A. Il guide ce signal à une vitesse connue dans ledit sens aller.30 Ce câble est un câble rayonnant c'est-à-dire qu'il laisse sur toute sa longueur des fractions de l'énergie du signal de sonde s'échapper de ce câble et constituer des fractions de sonde rayonnées F. Ces fractions irradient une zone de couverture Z de ce câble, cette zone s'étendant le long de35 ce câble et au voisinage de celui-ci. Ceci permet de provoquer une interaction entre une telle fraction de sonde rayonnée et un mobile à localiser M se trouvant éventuellement dans cette zone en un lieu d'interaction. La ligne de sonde comporte en même temps un câble de réception qui est lui aussi un câble rayonnant s'étendant comme cette 5 ligne entre les mêmes dites extrémités 4A et 4B et qui est lui aussi apte à guider à une vitesse connue des signaux d'interaction engendrés par ladite interaction. Ces signaux d'interaction constituent un signal d'interaction aller et un signal d'interaction retour se propageant dans ce câble10 de réception respectivement dans le sens aller et dans le sens retour. - Un récepteur de localisation retour 6 connecté à la première extrémité du câble de réception. Ce récepteur reçoit le signal d'interaction retour et définit un instant15 d'arrivée retour représentatif de l'époque de réception de ce signal d'interaction retour. - Enfin un compteur de temps 8 mesurant un temps de propagation contradirectionnelle séparant cet instant d'arrivée retour dudit instant de départ. Dans le premier20 système de localisation connu, ce temps de propagation contradirectionnelle donne directement l'abscisse x du lieu d'interaction. Dans le système selon la présente invention il peut aussi donner cette abscisse dans la mesure o la distance transversale du lieu d'interaction à la ligne de25 sonde est connue. Selon la présente invention ce système comporte en outre un répondeur de localisation L porté par le mobile à localiser M. Ce répondeur reçoit le signal de sonde S sous la forme d'une dite fraction de sonde F rayonnée par le30 câble de sonde 4. Il émet une réponse de localisation R constituée par une onde électromagnétique ayant une fréquence de réponse, cette réponse ayant une énergie supérieure à celle de cette fraction de sonde rayonnée. Cette réponse est reçue par le câble de réception. Elle s'y35 propage dans lesdits sens aller et retour sous la forme d'un signal de réponse aller RB et d'un signal de réponse retour RA, ces signaux constituant lesdits signaux d'interaction aller et retour, respectivement. De préférence la fréquence de réponse est telle que le signal de réponse retour RA soit engendré et guidé dans le câble de sonde. Une sortie de ce câble de sonde est alors raccordée au récepteur de localisation retour 6 de sorte qu'un même câble rayonnant 4 constitue en même temps, comme représenté, lesdits câbles de sonde et de réception. De préférence le système comporte aussi un récepteur de localisation aller 10 connecté à la deuxième extrémité 4B du câble de réception 4 pour recevoir un dit signal de réponse aller RB. Ce récepteur définit en réponse un instant d'arrivée aller représentatif de l'époque de réception de ce signal de réponse aller par ce récepteur. Le compteur de15 temps 8 mesure alors un temps de propagation codirectionnelle séparant cet instant d'arrivée aller dudit instant de départ pour déduire des deux temps de propagation contradirectionnelle et codirectionnelle à la fois l'abscisse x du lieu d'interaction et une distance20 transversale y de ce lieu à partir de la ligne de sonde. Plus spécifiquement, si on appelle TA et TB les temps de propagation contradirectionelle et codirectionelle, l'abscisse x et la distance y sont données par les relations suivantes:25 x = A1.TA + B1. TB + Cl y = A2.TA + B2. TB + C2 Ai, A2, B1, B2, Ci et C2 ayant des valeurs algébriques constantes prédéterminées. De préférence encore le système comporte plusieurs répondeurs de localisation L, LA tels que ledit répondeur de localisation L. Ces répondeurs sont prévus pour être portés par plusieurs mobiles à localiser tels que M et MA et ils ont des adresses respectives. L'émetteur de localisation 2 est alors apte à munir chaque signal de sonde de l'adresse A de l'un de ces répondeurs de localisation L. Chaque répondeur de localisation L est apte à reconnaître son adresse pour émettre une réponse de localisation R seulement en réponse à un signal de sonde muni de cette adresse. De préférence encore le système de localisation est associé à un système de transmission qui peut avoir été antérieurement installé. Le système composite ainsi constitué comporte alors un émetteur d'information fixe 12. Cet émetteur reçoit une information centrifuge destinée au mobile à localiser M et il émet en réponse un signal10 informatif centrifuge guidé par la ligne de sonde 4 et portant cette information aller. Le répondeur de localisation L est alors associé à un récepteur d'information mobile N pour recevoir ce signal et pour fournir en réponse cette information centrifuge à ce15 mobile. De préférence encore le répondeur de localisation L est associé avec un émetteur d'information mobile P. Cet émetteur reçoit une information centripète fournie par le mobile à localiser M et il émet en réponse un signal informatif centripète 4 portant cette information et apte à être reçu et guidé par la ligne de sonde 4. Le système composite comporte alors encore un récepteur d'information fixe 4 connecté à une extrémité de cette ligne de sonde pour recevoir ce signal informatif centripète et pour fournir en25 réponse cette information centripète. Plus particulièrement le câble de sonde 4 est par exemple situé dans une galerie de mine. L'émetteur de localisation 6, les récepteurs de localisation 6 et 10, les émetteurs et récepteur d'information fixes 12 et 14 sont par exemple situés à la surface du sol. Ils sont connectés aux extrémités RA et RB du câble de sonde 4 par l'intermédiaire de câbles non rayonnants 16 et 18 et de circuits d'interfaces 20 et 22. Le répondeur de localisation L et l'émetteur et le récepteur d'information P et N peuvent avantageusement, contrairement à ce qui est représenté, être intégrés dans un même boîtier portable par un homme. Ils offrent ainsi simultanément les services de radiocommunications et de localisation. REVENDICATIONS 1) Procédé de localisation selon lequel: - on munit un mobile à localiser (M) d'un répondeur actif (L) propre à fournir un signal de réponse de nature électromagnétique en réponse à un signal de sonde de nature électromagnétique atteignant ce répondeur, - on émet en un point connu un dit signal de sonde (S) propre à irradier ledit répondeur actif (L), l'émission de ce signal définissant un instant de départ,10 - on détecte un signal de réponse (RA) la détection de ce signal définissant un instant d'arrivée, - et on mesure un temps de propagation de signal s'étant écoulé de cet instant de départ à cet instant d'arrivée pour déduire du temps ainsi mesuré une information15 sur la localisation dudit mobile, ce procédé étant caractérisé par le fait que, lorsqu'on émet ledit signal de sonde (S), on injecte ce signal dans un câble rayonnant (4) ayant une zone de couverture (Z) dans laquelle ledit mobile à localiser (M)20 peut se trouver. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on détecte ledit signal de réponse (RA) en sortie dudit câble rayonnant (4). 3) Système de localisation, ce système comportant: - un émetteur de localisation (2) pour émettre un signal de sonde (S) constitué par une onde électromagnétique ayant une fréquence de sonde, l'émission de ce signal de sonde définissant un instant de départ, - une ligne de sonde (4) s'étendant en présentant une longueur entre une première et une deuxième extrémités (4A et 4B), des abscisses (x) étant mesurées selon cette longueur à partir de cette première extrémité, un sens aller étant défini de cette première à cette deuxième extrémité, et un sens retour étant opposé à ce sens aller, cette ligne de sonde comportant un câble de sonde s'étendant comme cette ligne entre les mêmes dites extrémités (4A et 4B), ce câble de sonde recevant ledit signal de sonde (S) à sa première extrémité (4A) et le guidant à une vitesse connue dans ledit sens aller, ce câble étant un câble rayonnant pour laisser sur toute sa longueur des fractions de l'énergie du signal5 de sonde s'échapper de ce câble et constituer des fractions de sonde rayonnées (F), ces fractions irradiant une zone de couverture (Z) s'étendant le long de ce câble et au voisinage de celui-ci, de manière à provoquer une interaction entre une telle fraction de sonde rayonnée et un10 mobile à localiser (M) se trouvant éventuellement dans cette zone en un lieu d'interaction, cette ligne comportant un câble rayonnant s'étendant comme cette ligne entre les mêmes dites extrémités (4A et 4B) et constituant un câble de réception, ce câble de réception étant apte à guider à une15 vitesse connue des signaux d'interaction engendrés par ladite interaction, ces signaux d'interaction constituant un signal d'interaction aller et un signal d'interaction retour se propageant dans ce câble de réception respectivement dans ledit sens aller et dans ledit sens retour,20 - un récepteur de localisation retour (6) connecté à la première extrémité de ce câble de réception pour recevoir ledit signal d'interaction retour et pour définir un instant d'arrivée retour représentatif de l'époque de réception de ce signal d'interaction retour par ce récepteur,25 - et un compteur de temps (8) mesurant un temps de propagation contradirectionnelle séparant cet instant d'arrivée retour dudit instant de départ pour en déduire une information sur ledit lieu d'interaction, ce système étant caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un répondeur de localisation (L) porté par ledit mobile à localiser (M) pour recevoir ledit signal de sonde (S) sous la forme d'une dite fraction de sonde (F) rayonnée par le câble de sonde (4) et pour émettre une réponse de localisation (R) constituée par une onde électromagnétique ayant une fréquence de réponse, cette réponse ayant une énergie supérieure à celle de cette ll fraction de sonde rayonnée, cette réponse étant reçue par ledit câble de récepti6n et s'y propageant dans lesdits sens aller et retour sous la forme d'un signal de réponse aller (RB) et d'un signal de réponse retour (RA) et constituant lesdits signaux d'interaction aller et retour, respectivement. 4) Système selon la revendication 3 caractérisé par le fait que ladite fréquence de réponse est telle que le signal de réponse retour (RA) soit engendré et guidé dans ledit10 câble de sonde (4), une sortie de ce câble de sonde étant raccordée audit récepteur de localisation retour (6) de sorte qu'un même câble rayonnant constitue en même temps lesdits câbles de sonde et de réception. 5) Système selon la revendication 3 caractérisé par le fait qu'il comporte aussi un récepteur de localisation aller (10) connecté à ladite deuxième extrémité (4B) dudit câble de réception (4) pour recevoir un dit signal de réponse aller (RB), ce récepteur définissant en réponse un instant d'arrivée aller représentatif de l'époque de réception de ce20 signal de réponse aller par ce récepteur, - ledit compteur de temps (8) mesurant aussi un temps de propagation codirectionnelle séparant cet instant d'arrivée aller dudit instant de départ pour déduire des deux dits temps de propagation contradirectionnelle et25 codirectionnelle à la fois une dite abscisse (x) dudit lieu d'interaction et une distance transversale (y) de ce lieu à partir de ladite ligne de sonde. 6) Système selon la revendication 3 caractérisé par le fait que ce système comporte plusieurs répondeurs de localisation (L, LA) tels que ledit répondeur de localisation (L) et pouvant être portés par plusieurs dits mobiles à localiser (M, MA), ces répondeurs ayant des adresses respectives, ledit émetteur de localisation (2) étant apte à munir chaque dit signal de sonde de l'adresse (A) d'un dit répondeur de localisation (L), chaque dit répondeur de localisation (L) étant apte à reconnaître son adresse pour émettre une dite réponse de localisation (R) seulement en réponse à un signal de sonde muni de cette adresse. 7) Système selon la revendication 3 caractérisé par le fait qu'il comporte encore un émetteur d'information fixe (12) pour recevoir une information centrifuge destinée audit mobile à localiser (M) et pour émettre en réponse et pour faire guider par ladite ligne de sonde (4) un signal informatif centrifuge portant cette information aller, ledit10 répondeur de localisation (L) étant associé à un récepteur d'information mobile (N) pour recevoir ce signal et pour fournir en réponse cette information centrifuge à ce mobile. 8) Système selon la revendication 3 caractérisé par le fait que ledit répondeur de localisation (L) est associé à un émetteur d'information mobile (P) apte à recevoir une information centripète fournie par ledit mobile à localiser (M) et à émettre en réponse un signal informatif centripète (4) portant cette information et apte à être reçu et guidé par ladite ligne de sonde (4), ledit système de localisation comportant encore un récepteur d'information fixe (4) connecté à une extrémité de cette ligne de sonde pour recevoir ce signal informatif centripete et pour fournir en réponse cette information centripète.