Brevet FR2712988A1 — publié le 19950602

L'invention concerne un procédé de détermination des positions d'un objet au moyen d'un certain nombre de mesures des directions menant à l'objet mesuré, réalisées à des instants différents.5 Pour déterminer la distance entre des emplace- ments fixes ou mobiles de mesure et des objets mesurés fixes ou mobiles, on connaît un certain nombre de procédés diffé- rents qui sont adaptés à différents types de matériels de mesure. Certains procédés peuvent être décrits comme étant10 des procédés actifs en ce sens que le matériel de mesure éclaire l'objet mesuré, par exemple au moyen d'une lumière laser ou de signaux radiofréquence tels que des impulsions radar. D'autres procédés peuvent être qualifiés de passifs du fait que le propre rayonnement de l'objet mesuré est utilisé pendant la mesure. Dans ces cas, la détermination de la portée est effectuée presque exclusivement de façon indirecte par des mesures angulaires. Les propriétés de l'objet mesuré dans la bande de la lumière visible sont donc utilisées pour déterminer la direction de l'objet mesuré au moyen de procédés optiques, le rayonnement thermique de l'objet mesuré est utilisé au moyen de mesures à l'aide d'un matériel sensible aux infrarouges, ou bien, si l'objet mesuré lui-même émet un son ou un rayonnement radiofréquence, au moyen d'un matériel récepteur pour ces fréquences, par exemple un sonar ou un radar "d'écoute", respectivement. Les procédés passifs pour déterminer la portée (et donc aussi la position) d'un objet mesuré ont pour propriété de ne pas déformer l'objet mesuré, ce qui est un avantage dans de nombreuses applications mais, par contre, la position de l'objet mesuré ne peut pas être déterminée au moyen de mesures à partir d'un seul emplacement de mesure. Si l'objet mesuré est mobile, un facteur temps est également ajouté - des mesures à partir de différents emplacements de mesure doivent être coordonnées dans le temps. On connaît différents procédés passifs de détermination de portée par des mesures angulaires. On connaît depuis la seconde guerre mondiale, pendant laquelle il était utilisé par des sous-marins pour déterminer la5 distance et la trajectoire de la cible, un procédé aujour- d'hui appelé TMA (analyse du mouvement d'une cible). Le procédé est basé sur le fait qu'au moyen d'un matériel sonar passif, on détermine la direction de la cible, tandis que le sous-marin se déplace d'une certaine façon. Ainsi, on suit10 d'abord un trajet qui s'éloigne de la direction menant à la cible et revient ensuite vers la direction initiale de la cible. Durant ces deux segments, des mesures répétées de la direction menant à la cible sont réalisées. En supposant que la vitesse et le trajet de la cible sont constants, on peut calculer l'emplacement et le déplacement de la cible au moyen des mesures d'angle et d'algorithmes connus. Les difficultés posées par le procédé sont principalement de décider de la longueur des segments et de décider de la direction dans laquelle il est le plus avanta- geux de gouverner. Des segments longs (une large base de mesures) sont nécessaires pour obtenir une haute précision des mesures lorsque la distance menant à l'objet constituant la cible est grande. Cependant, si la distance est courte, on n'a pas le temps ou la nécessité d'utiliser des segments longs. Le problème est qu'on ne dispose d'aucune base pour des décisions concernant la longueur des segments avant, au plus tôt, le commencement du second segment. Le problème est particulièrement grave s'il arrive que l'on choisisse le premier segment dans la direction ne donnant qu'un faible changement, ou, dans le pire des cas, aucun changement de la direction menant à l'objet mesuré. L'objet de la présente invention est donc de procurer un procédé de mesure au moyen duquel il est possible de déterminer la position d'un objet mesuré d'une manière plus rapide à l'aide de mesures angulaires, et avec une précision de mesure plus élevée que celle des procédés connus précédemment. Cet objet est réalisé par un procédé selon l'invention dans lequel, pour la mesure initiale des direc- tions menant à l'objet mesuré, un certain nombre de zones supposées hypothèses - à l'intérieur desquelles l'objet mesuré est supposé se trouver, sont positionnées le long de la direction menant à l'objet mesuré; des mesures suivantes des directions menant à l'objet mesuré sont réalisées à10 partir d'au moins deux postes de mesure différents qui sont déplacés le long de trajets différents entre les points dans le temps; en association avec les mesures de la direction menant à l'objet mesuré, les directions mesurées sont comparées à la position prévue des objets mesurés afin que15 celles-ci, pour chacune des hypothèses, soient calculées au moyen de suppositions concernant le mouvement de l'objet mesuré et par le fait que des différences possibles entre les positions calculées et mesurées sont renvoyées aux calculs; l'hypothèse correspondant le mieux à la position prévue des objets mesurés correspondants est supposée représenter la position de l'objet mesuré. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 montre l'une des différences entre un procédé connu pour déterminer la position d'un objet mesuré et le procédé selon l'invention; la figure 2 montre la position initiale pour la détermination de la position d'un objet mesuré selon le procédé de l'invention; et les figures 3 à 7 montrent des mesures effectuées ensuite conformément au procédé de l'invention. La figure 1 montre un poste 1 de mesure et un objet mesuré 2. L'objet mesuré est supposé se déplacer dans une direction 3. La référence numérique 4 désigne la ligne de visée directe entre le poste de mesure et l'objet mesuré dans une position initiale. Si le procédé TMA mentionné ci-dessus était utilisé, le poste de mesure serait déplacé, par exemple, en suivant un trajet constitué de deux segments 5 et 6. Pendant le mouvement, des mesures angulaires répétées sont réalisées par rapport à l'objet mesuré, mesures au moyen desquelles on peut déterminer la position de l'objet mesuré. Le procédé selon l'invention est basé sur le fait que deux postes de mesure sont utilisés. Ceux-ci sont déplacés simultanément suivant les trajets 7 et 8, c'est-à- dire qu'ils s'écartent de la ligne de visée d'origine sur les côtés opposés de celle-ci. Pendant le mouvement le long des trajets 7 et 8, des mesures angulaires sont réalisées vers l'objet mesuré, et le résultat des mesures provenant des deux postes de mesure est compilé d'une manière qui sera décrite ci-après. La figure 2 montre la position initiale du procédé de mesure selon l'invention. Initialement, les deux postes 10 et 11 de mesure ont les mêmes positions, mais se déplacent le long des trajets 12 et 13, respectivement, après que la mesure a commencé, s'éloignant donc l'un de l'autre. L'objet mesuré 14 est initialement situé sur la ligne de visée directe 15 et est supposé se déplacer suivant le trajet 16. Des lettres a, _ et c constituent des indications situées sur les trajets 12, 13 et 16. Les indications désignent les emplacements du poste de mesure et de l'objet mesuré, respectivement, à des instants a, _ et c. Par la suite, on utilisera la combinaison de la référence numérique du trajet et de l'une quelconque des lettres a, b et c pour désigner la position d'un poste de mesure ou d'un objet mesuré le long du trajet à un certain instant. Ainsi, la référence numérique 12b désigne la position du poste 10 de mesure sur le trajet 12 à l'instant b. Un certain nombre d'ellipses (i-2)-(i+2) ont été disposées le long de la ligne de visée directe 15. Elles sont constituées par des zones à l'intérieur desquelles on peut supposer que l'objet mesuré se trouve. Ces zones supposées - hypothèses - constituent la base du procédé de mesure en continu.5 Les hypothèses sont formées d'une position (le milieu de l'ellipse) dans la direction mesurée et à une distance Ri qui est la distance entre les postes de mesure et la iième hypothèse. Les postes de mesure sont supposés pouvoir mesurer la direction de l'objet mesuré avec une10 certaine précision angulaire Uf. La zone d'incertitude appartenant à une certaine hypothèse peut être décrite comme étant l'ellipse dont le petit axe a la longueur 2.Ri.ao et dont le grand axe a la longueur 2.uRi.Ri, et URi est choisi convenablement de manière que aRi/Ri = constante. Ceci signifie que les ellipses se conforment essentiellement au même angle, comme vu de côté. Il convient également de supposer que l'objet mesuré peut se déplacer dans une direction arbitraire, mais à une certaine vitesse maximale possible. Si aucune autre mesure n'est réalisée, les ellipses croissent avec le temps du fait que l'objet de la mesure peut se déplacer. Conformément à l'invention, des mesures angu- laires répétées sont cependant réalisées avec les postes de mesure. Les figures 3-7 illustrent un certain nombre de ces mesures. La figure 3 montre ainsi l'instant o le poste de mesure 10, à l'instant a, effectue une mesure angulaire vers l'objet mesuré qui est alors placé au point 16a. Les milieux des hypothèses sont alors déplacés vers la ligne de visée directe 17. Le milieu de l'hypothèse (i+2) est ainsi placé au point 18, le milieu de l'hypothèse (i) est placé au point 19 et le milieu de l'hypothèse (i-2) est placé au point 20. Pour simplifier la lecture, seules trois hypothèses ont été illustrées sur les figures 3-7 - les autres hypothèses étant traitées d'une manière correspondante. La figure 4 montre les conditions lorsque le poste de mesure 11 effectue une mesure angulaire à partir du point 13b au moment o l'objet mesuré se trouve au point 16b. Les milieux des hypothèses sont alors situés sur la ligne de5 visée directe 21 aux points 22, 23 et 24, respectivement. Les figures 5-7 montrent d'une manière correspon- dante des mesures effectuées à partir des points 12c, 13d et 12e, respectivement. Ainsi qu'il ressort de la figure 7, l'hypothèse (i+2) procure un trajet passant par les points 18, 22, 26, 30 et 34, l'hypothèse (i) procure un trajet passant par les points 19, 23, 27, 31 et 35, et l'hypothèse (i-2) procure un trajet passant par les points 20, 24, 28, 32 et 36. Par l'utilisation de filtres récursifs, la position future de chaque hypothèse est calculée. Lorsqu'une mesure angulaire a été effectuée, les positions calculées des hypothèses sont comparées à celles mesurées. Toutes diffé- rences entre les positions calculées et les positions mesurées sont additionnées aux calculs, lesquels sont ainsi progressivement améliorés. En outre, l'aspect des différentes hypothèses est évalué en continu pour permettre une décision concernant l'hypothèse qui correspond le mieux à l'objet mesuré. Pendant le temps au cours duquel le nombre de mesures augmente, la précision de l'évaluation s'améliore et une ou plusieurs hypothèses apparaissent comme étant les hypothèses les plus probables. Dans l'exemple représenté, l'hypothèse (i) est l'hypothèse la plus probable, alors que les hypo- thèses (i+2) et (i-2) sont moins probables. L'hypothèse (i) est donc supposée représenter la position de l'objet mesuré. Pendant l'évaluation, les positions des hypo- thèses sont compilées, et l'information obtenue est comparée aux positions prévues et au comportement de l'objet mesuré. En outre, des vitesses, des variations de vitesses, des directions de mouvement et des changements affectant les directions de mouvement, etc. , peuvent être comparés. En comparant aussi l'information obtenue à partir des hypothèses avec certaines suppositions concernant l'objet mesuré, par exemple les vitesses maximale et minimale et l'aptitude à la manoeuvre (accélérations), on peut améliorer davantage la5 précision de l'évaluation. En comparaison avec des procédés connus précédem- ment pour une estimation de distance et une détermination de position par des mesures angulaires, le présent procédé procure un certain nombre d'avantages. Un gain de temps10 considérable est ainsi obtenu en effectuant des mesures simultanément à partir de deux segments. En outre, les premières estimations de la position probable de l'objet mesuré sont obtenues très tôt, estimation dont la précision augmente de façon continue avec le déroulement des mesures. Un autre avantage important du procédé est qu'en outre aucune synchronisation précise entre les deux postes de mesure n'est nécessaire. Cependant, il est avantageux de traiter les résultats des mesures dans le même ordre que celui dans lequel les mesures ont été effectuées. Selon une certaine forme de réalisation du procédé, une mesure dite symétrique est utilisée. Ceci signifie que les postes de mesure se déplacent symétriquement par rapport à la ligne de visée directe 15 d'origine. Le travail de calcul est considérablement simplifié dans ce cas du fait que les données des hypothèses ne sont pas soumises à l'influence des mouvements des postes de mesure. Dans la forme de réalisation décrite, on a supposé que deux postes de mesure étaient utilisés. Cepen- dant, rien n'empêche le procédé d'être appliqué dans des cas o plusieurs postes de mesure sont utilisés. Grâce à l'augmentation du nombre de mesures qui en résulte, on augmente encore plus la vitesse et la précision du procédé. Il n'est pas non plus nécessaire que les postes de mesure se trouvent dans la même position à la phase initiale. Les directions menant aux objets mesurés peuvent cependant être approximativement les mêmes vues des postes de mesure. Par exemple, l'un des postes de mesure peut être placé sur la ligne de visée directe allongée, ou à proximité de cette ligne, en arrière de l'autre poste de mesure, c'est-5 à-dire à une plus grande distance de la position supposée de l'objet mesuré, sans que le procédé n'en soit par ailleurs affecté. Le choix d'ellipses pour décrire les hypothèses présente certains avantages pendant le travail de calcul. Cependant, le procédé peut être utilisé pour d'autres formes d'hypothèses, par exemple en rectangle, en losange, en triangle, etc. Pour ne pas compliquer inutilement la des- cription, celle-ci a été limitée à un cas à deux dimensions dans lequel les postes de mesure et les objets mesurés sont supposés être situés dans le même plan. Hormis le fait que les calculs de base demandent davantage de temps, le procédé selon l'invention peut également être utilisé dans un cas à trois dimensions. Les zones des hypothèses limitées par des ellipses auront, dans ce cas, une forme ellipsoidale. En outre, le procédé peut évidemment être appliqué aussi à plus d'un objet mesuré en même temps. Chaque objet mesuré est ainsi traité individuellement par le fait qu'un certain nombre d'hypothèses sont amorcées et suivies pour chaque objet mesuré. Pendant les mesures en continu, les positions des hypothèses sont comparées, comme décrit précédemment, à l'aspect prévu de l'objet mesuré correspon- dant, lesquelles sont basées sur des suppositions concernant les propriétés des objets mesurés en ce qui concerne la vitesse, la capacité de manoeuvre, etc. 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 de détermination de la position d'un objet mesuré (14) au moyen d'un certain nombre de mesures des directions (15, 17, 21, 25,29, 33) menant à l'objet mesuré5 (14), réalisées à des instants séparés (a - e), caractérisé en ce que - pour la mesure initiale des directions (15) menant à l'objet mesuré (14), un certain nombre de zones supposées - hypothèses ((i-2) - (i+2)) - à l'intérieur10 desquelles l'objet mesuré est supposé se trouver, sont positionnées le long de la direction menant à l'objet mesuré; - des mesures suivantes des directions (17, 21, , 29, 33) menant à l'objet mesuré sont réalisées à partir d'au moins deux postes de mesure différents (10, 11) qui sont déplacés le long de trajets différents (12, 13) entre les instants (a - e); - en association avec les mesures de la direction menant à l'objet mesuré, les directions mesurées sont comparées à la position prévue des objets mesurés afin que, pour chaque hypothèse, elles soient calculées au moyen de suppositions concernant le mouvement de l'objet mesuré et au moyen du fait que des différences possibles entre les positions calculées et mesurées sont renvoyées aux calculs; - l'hypothèse (i) correspondant le mieux à la position prévue des objets mesurés correspondants est supposée représenter la position de l'objet mesuré. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les hypothèses ((i-2) - (i+2)) sont des zones délimitées par des ellipses. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, durant la mesure initiale, la moitié de la longueur des petits axes des ellipses est choisie de façon à être égale à la précision de mesure avec laquelle la direc- tion menant à l'objet mesuré est mesurée ( en ce que des vitesses sont calculées à partir de la compa- raison entre la direction mesurée et la position prévue de l'objet mesuré, lesquelles vitesses sont comparées aux vitesses supposées maximale et/ou minimale de l'objet mesuré. 5. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que les mesures de direction menant aux objets à mesurer sont réalisées à partir de deux postes de mesure (10, 11) qui sont déplacés le long de trajets (12, 13) sur des côtés opposés de l'une des directions d'origine (15) menant aux objets à mesurer (14), en s'écartant de ladite direction (15). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les trajets (12, 13) sur des côtés opposés de l'une des directions d'origine (15) menant aux objets à mesurer (14) sont symétriques par rapport à ladite direction (15). 7. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que deux postes de mesure (10, 11) sont initialement dans la même position. 8. Procédé selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que les directions menant à l'objet à mesurer à partir des deux postes de mesure sont initialement sensiblement les mêmes.