Brevet FR2730817A1 — publié le 19960823

! DISPOSmF DE LOCALISATION D'UN VEHICULE SE DEPLACANT LE LONG DE MOYENS DE PROPAGATION D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES La présente invention concerne les systèmes de transport notamment à conduite entièrement automatique, en général, et porte, plus particulièrement, sur un dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens 5 de propagation d'ondes électromagnétiques. Le système de transmission conforme à la présente invention, désigné sous le nom de système IAGO, pour Informatisation et Automatisation par Guide d'Ondes, est basé sur l'utilisation d'un guide d'ondes rayonnant. Ce système de transmission permet une communication continue bidirectionnelle à haut débit d'informations entre un équipement fixe et un équipement mobile. Le guide d'ondes rayonnant est un médium de transmission en aluminium placé le long de la voie. Le guide d'ondes rayonnant véhicule les informations issues du sol ou du mobile à des fréquences appartenant à la bande des applications industrielles, scientifiques et médicales comprise entre 2,4 à 2,5 Ghz. Outre la transmission d'informations, ce système de transmission permet de connaître la vitesse vraie du mobile ainsi que sa position absolue le long de la voie. Les dispositifs de localisation d'un mobile par rapport au sol de l'art antérieur sont basés sur le principe de la lecture par le mobile d'un code binaire gravé sur un25 guide d'onde. Ce code est réalisé par une disposition judicieuse par rapport au réseau de symboles de localisation composés de fentes sectorales servant à la transmission des informations.30 Un tel système de localisation est décrit dans le brevet FR 2 680 876 "Système de localisation par ondes electromagnétiques hyperfréquences" de la demanderesse. Un symbole, correspondant à un bit du code, est constitué d'une fente longitudinale. La lecture de ces symboles se fait par la mesure du déphasage entre les signaux issus de deux antennes placées sous le mobile. La distinction entre un symbole et son complémentaire est réalisée par la disposition d'une fente longitudinale par rapport aux fentes sectorales voisines. L'information correspondant à l'instant d'acquisition de la valeur de déphasage est obtenue à partir des signaux captés à une fréquence égale à 2,7 Ghz. Ainsi, pour une acquisition de mesure effectuée pour un symbole donné, la position des antennes de localisation par rapport aux symboles donne un déphasage positif ou négatif correspondant à un bit ou son complémentaire. Un but de l'invention est un dispositif de communication entre un poste de commande et/ou de contrôle et un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation permettant une localisation des véhicules, notamment des véhicules ferroviaires, avec une très grande précision dans les buts indiqués ci-dessous. Un autre but du dispositif de communication selon l'invention est de résoudre les problèmes dit de "tir au but" précis dans le cas particulier de quais équipés de portes palières. Un autre but du dispositif de communication selon l'invention est de diminuer l'intervalle entre deux trains permettant un fonctionnement selon le principe dit du "canton mobile déformable". Le principe du canton mobile est basé sur le fait que la voie n'est plus divisée géographiquement de manière à définir une suite de cantons fixes indéformables mais est organisée virtuellement de manière à définir une suite de cantons mobiles. De plus, cette suite de cantons mobiles se compose de cantons déformables du fait que le début et la fin de chacun des cantons ont des positions susceptibles d'évoluer. En d'autres termes, le principe du canton mobile déformable se base sur le fait que l'arrière du véhicule qui précède devient le point but pour le véhicule qui suit. Un intérêt d'un tel principe de cantons mobiles déformables réside dans la possibilité de réduire l'intervalle entres véhicules. Un autre but du dispositif de communication selon l'invention est de permettre le retournement automatique des véhicules. Un autre but du dispositif de communication selon l'invention est d'initialiser les véhicules à l'arrêt pour des fonctions du type retournement automatique ou garage/dégarage automatiques. Conformément à l'invention, le dispositif de localisation d'un véhicule V se déplaçant le long de moyens de propagation P d'ondes électromagnétiques, comprend: - des moyens d'émission E d'ondes électromagnétiques émises Se, - des moyens de réflexion R' desdites ondes électromagnétiques émises Se, - des moyens de réception R des ondes électromagnétiques réfléchies Er par lesdits moyens de réflexion R', - des moyens de comparaison C desdites ondes électromagnétiques émises Se et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Er, et - des moyens de traitement T du résultat obtenu par lesdits moyens de comparaison C permettant de déterminer la distance D entre ledit véhicule V et lesdits moyens de30 réflexion R', lesdits moyens de propagation P desdites ondes électromagnétiques émises se et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Er étant des moyens de propagation rayonnants. Le dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation de l'invention selon un premier mode de réalisation préféré satisfait aux caractéristiques suivantes: - lesdits moyens d'émission E desdites ondes électromagnétiques émises le et lesdits moyens de réception R desdites ondes électromagnétiques réfléchies Zr, lesdits moyens de comparaison C et lesdits moyens de traitement T sont supportés par ledit véhicule V, et - lesdits moyens de réflexion R' desdites ondes électromagnétiques émises Se sont associés auxdits moyens de propagation P et sont disposés au sol. Le dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation de l'invention selon un autre mode de réalisation préféré satisfait aux caractéristiques suivantes:15 - lesdits moyens d'émission E desdites ondes électromagnétiques émises Se et lesdits moyens de réception R desdites ondes électromagnétiques réfléchies Zr, lesdits moyens de comparaison C et lesdits moyens de traitement T sont associés auxdits moyens de propagation P et sont20 disposés au sol, et - lesdits moyens de réflexion R' desdites ondes électromagnétiques émises Se sont supportés par ledit véhicule V. Le dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation de l'invention satisfait également à l'une des caractéristiques suivantes: - lesdits moyens d'émission E sont des moyens d'émission radar, - lesdites ondes électromagnétiques émises Se et réfléchies Er sont des ondes radars, lesdites ondes électromagnétiques émises Se se composent d'une onde porteuse émise d'amplitude constante et modulée en fréquence et dans lequel lesdites ondes électromagnétiques réfléchies Er se composent d'une onde porteuse réfléchie modulée en fréquence, - les moyens de réflexion R' sont susceptibles de transposer en fréquence ladite onde porteuse émise composant lesdites ondes électromagnétiques émises Ze, - le traitement par les moyens de traitement T du résultat obtenu par lesdits moyens de comparaison C porte sur une mesure de différence de phase entre ladite onde porteuse émise et ladite onde porteuse réfléchie. Un avantage du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation de l'invention est l'utilisation d'un guide de propagation rayonnant de moindre coût et de pose et de maintenance simplifiées. Un autre avantage du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation de l'invention est que le système peut aussi bien fonctionner avec un moyen de propagation rayonnant du type câble rayonnant ou guide d'ondes rayonnant. Un autre avantage du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation de l'invention est que dans le cas de l'utilisation d'un guide d'ondes, le gabarit de déplacement vertical et horizontal de l'équipement embarqué, par rapport aux moyens de propagation, est beaucoup plus important ce qui permet d'installer le système embarqué sur la caisse du véhicule et25 non plus obligatoirement sur le bogie. Un autre avantage du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation de l'invention est qu'il n'est plus nécessaire de garer le véhicule à des positions précises au dessus de balises pour30 les fonctions de retournement ou de garage/dégarage. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description des modes de réalisation préférés du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation,35 description faite en liaison avec les dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation conforme a l'invention, - la figure 2 est une représentation synoptique d'un premier mode de réalisation préféré du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation, - la figure 3 est une représentation synoptique d'un autre mode de réalisation préféré du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation. La figure 1 est une vue schématique d'ensemble d'un dispositif de localisation d'un véhicule V se déplaçant le long de moyens de propagation P conforme à l'invention.15 Comme indiqué précédemment, le dispositif de l'invention a pour but de déterminer la position du véhicule V c'est à dire de déterminer la distance D séparant le véhicule V d'un point donné des moyens de propagation P. Conformément à l'invention et aux représentations synoptiques des figures 2 et 3, le dispositif de localisation d'un véhicule V se déplaçant le long de moyens de propagation P, comprend des moyens d'émission E d'ondes électromagnétiques Se susceptibles de se propager dans les moyens de propagation P et des moyens de réception R. Le dispositif de localisation comprend également des moyens de réflexion R' des ondes électromagnétiques Se en direction des moyens de réception R, Des moyens de comparaison C compare les ondes électromagnétiques émises Se et les ondes électromagnétiques réfléchies Er par lesdits moyens de réflexion R'. Le résultat obtenu par les moyens de comparaison C permet de calculer la distance D entre le véhicule V et les moyens de réflexion R', ceci par l'intermédiaire de moyens de traitement T.35 Les moyens de propagation P des ondes électromagnétiques émises Se et des ondes électromagnétiques réfléchies Er sont des moyens de propagation rayonnants quelle que soit la position spatiale des moyens d'émission E et des moyens de réception R le long des moyens de propagation P. La figure 2 est une représentation synoptique du premier mode de réalisation préféré du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation. Le dispositif de localisation d'un véhicule V selon ce premier mode de réalisation comprend des moyens d'émission E d'ondes électromagnétiques Se susceptibles de se propager dans les moyens de propagation P et des moyens de réception R. Les moyens d'émission E des ondes électromagnétiques E e et les moyens de réception R sont supportés par le véhicule V. Les moyens de réflexion R' des ondes électromagnétiques Se sont associés aux moyens de propagation P de manière à réfléchir les ondes électromagnétiques Se en direction des moyens de réception R. Les moyens de réflexion R' et les moyens de réception R sont tous deux, de préférence, des moyens du type hétérodyne, c'est à dire que la réflexion des ondes émises E25 e s'effectue avec un changement de fréquence pour donner des ondes réfléchies Zr et que la réception de ces ondes réfléchies Er s'effectue avec le même changement de fréquence inverse pour donner des ondes reçues Zr'- Ces différents changement de fréquence ont comme intérêt de permettre une réception sélective par les moyens de réception R. En particulier, les ondes issues des ondes émises Ze par les moyens d'émission E qui sont réfléchies sur les moyens de propagation P, au lieu d'être injectées dans ces moyens de propagation P, ne seront pas pris en35 compte par les moyens de réception R du fait qu'elles ne sont pas à la fréquence désirée. Les moyens de réflexion R' sont disposés au sol. Les moyens de comparaison C comparent les ondes électromagnétiques émises Ze et les ondes électromagnétiques reçues Er' par les moyens de réception R. Le résultat obtenu par les moyens de comparaison C permet de calculer la distance D entre le véhicule V et les moyens de réflexion R' par l'intermédiaire de moyens de traitement T. Ces moyens de comparaison C et ces moyens de traitement T sont supportés par le véhicule V. La figure 3 est une représentation synoptique d'un autre mode de réalisation préféré du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation. Le dispositif de localisation selon cet autre mode de réalisation comprend des moyens d'émission E d'ondes électromagnétiques Ze susceptibles de se propager dans les moyens de propagation P et des moyens de réception R. Les moyens d'émission E des ondes électromagnétiques E e et les moyens de réception R sont disposés au sol et sont associés aux moyens de propagation P. Des moyens de réflexion R' des ondes électromagnétiques Se sont disposés dans le véhicule V de manière à réfléchir les ondes électromagnétiques Se en direction des moyens de réception R. Des moyens de comparaison C comparent les ondes électromagnétiques émises Se et les ondes électromagnétiques reçues Er' par les moyens de réception R. Le résultat obtenu par les moyens de comparaison C permet de calculer la distance D entre le véhicule V et les moyens de récepion R par l'intermédiaire de moyens de traitement T. D'une manière générale et quel que soit le mode de réalisation choisi, les moyens d'émission E et les moyens de récepion R sont avantageusement des moyens d'émission radar et des moyens de récepion radar, respectivement. Il résulte de ce qui précède que les ondes électromagnétiques émises Ee sont des ondes radar. La description qui suit porte sur un dispositif de localisation selon l'invention, conforme au premier mode de réalisation, composé de moyens d'émission radar et d'un guide d'onde rayonnant. Cette description a pour but de mieux comprendre la mise en oeuvre du dispositif de localisation de l'invention. Les moyens d'émission radar embarqués injectent dans le guide d'ondes une onde porteuse. L'onde porteuse se propage dans le guide jusqu'aux extrémités du guide. Un transducteur, installé à l'une des extrémités du guide, capte l'onde porteuse émise. Le transducteur est un transducteur du type hétérodyne permettant de transposer en15 fréquence l'onde porteuse. Le transducteur réémet l'onde porteuse dans le guide. L'onde porteuse transposée se propage dans le guide vers le véhicule et est reçue par les moyens de réception radar embarqués. Les moyens de réception radar embarqués20 sont des moyens de réception du type hétérodyne permettant de retransposer cette onde porteuse vers sa fréquence initiale. Des moyens de comparaison comparent l'onde porteuse émise avec l'onde porteuse réfléchie après que l'onde porteuse réfléchie soit remise à la fréquence de25 l'onde porteuse émise. La mesure porte, par exemple, sur la différence de phase entre l'onde porteuse émise avec l'onde porteuse réfléchie. La différence de phase est liée à la distance D parcourue par les ondes.30 Cette opération est de préférence faite pour un grand nombre de fréquences. Ces mesures permettent d'obtenir un tableau de nombres complexes (amplitude et phase). Par transformée de Fourier, appliquée au tableau de nombres complexes, on passe du domaine fréquentiel au domaine temporel. Sur le tableau transposé du domaine fréquentiel au domaine temporel on lit la réponse impulsionnelle du système. On détermine le temps de propagation des ondes en observant la position du pic de la réponse impulsionnelle. 5 Connaissant la vitesse de propagation des ondes dans le guide d'ondes, on calcule la position du véhicule. Une autre solution consiste à travailler dans le domaine temporel et non plus dans le domaine fréquentiel. Il est évident que le dispositif de la présente invention est susceptible d'être utilisé en propagation aérienne avec des transpondeurs placés le long de la voie. Toutefois des phénomènes liés à la présence de chemins multiples diminuerons la précision. Les moyens de propagation peuvent être, par exemple, un guide rayonnant ou encore un câble rayonnant sous réserve de disposer de bandes de fréquences suffisantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de localisation d'un véhicule V se déplaçant le long de moyens de propagation P d'ondes électromagnétiques, comprenant: - des moyens d'émission E d'ondes électromagnétiques émises Ee, - des moyens de réflexion R' desdites ondes électromagnétiques émises Se, - des moyens de réception R des ondes électromagnétiques réfléchies Er par lesdits moyens de réflexion R', - des moyens de comparaison C desdites ondes électromagnétiques émises Se et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Er, et - des moyens de traitement T du résultat obtenu par lesdits moyens de comparaison C permettant de déterminer la distance D entre ledit véhicule V et lesdits moyens de réflexion R', lesdits moyens de propagation P desdites ondes électromagnétiques émises Se et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Er étant des moyens de propagation rayonnants. 2. Dispositif de localisation selon la revendication 1, dans lequel: lesdits moyens d'émission E desdites ondes électromagnétiques émises Se et lesdits moyens de réception R desdites ondes électromagnétiques réfléchies Zr, lesdits moyens de comparaison C et lesdits moyens de traitement T sont supportés par ledit véhicule V, et - lesdits moyens de réflexion R' desdites ondes électromagnétiques émises Se sont associés auxdits moyens de propagation rayonnants P et sont disposés au sol. 3. Dispositif de localisation selon la revendication 1, dans lequel: lesdits moyens d'émission E desdites ondes électromagnétiques émises Se et lesdits moyens de réception R desdites ondes électromagnétiques réfléchies Er, lesdits moyens de comparaison C et lesdits moyens de traitement T sont associés auxdits moyens de propagation rayonnants P et sont disposés au sol, et - lesdits moyens de réflexion R' desdites ondes électromagnétiques émises Se sont supportés par ledit véhicule V. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits moyens d'émission E sont des moyens d'émission radar. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdites ondes électromagnétiques émises Se et réfléchies Er sont des ondes radars. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdites ondes électromagnétiques émises Se se composent d'une onde porteuse émise d'amplitude constante et modulée en fréquence et dans lequel lesdites ondes électromagnétiques réfléchies Er se composent d'une onde porteuse réfléchie modulée en fréquence. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les moyens de réflexion R' sont susceptibles de transposer en fréquence ladite onde porteuse émise composant lesdites ondes électromagnétiques émises Se. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le traitement par les moyens de traitement T du résultat obtenu par lesdits moyens de comparaison C porte sur une mesure de différence de phase entre ladite onde porteuse émise et ladite onde porteuse réfléchie.