Brevet FR2723047A1 — publié le 19960202

BOITIER D'ADAPTATION POUR CAPTEUR DE POSITION PAR SATELLITES PORTÉ PAR UN MOBILE, ET ENSEMBLE DE POSITIONNEMENT COMPORTANT UN TEL BOTTIER La présente invention a pour objet un boîtier d'adaptation pour capteur de position par satellites porté par un mobile. Un capteur de position permettant de déterminer la position d'un mobile, à tout instant, à partir de signaux de référence spatiale issus de satellites et reçus par une antenne reliée au capteur, est bien connu; un système utilisant un tel capteur tel que le système de positionnement global GPS est par exemple décrit dans l'article "Proceedings of the 1981 Carnahan conference on crime countermeasures". Un tel capteur de position nécessite une alimentation convenable particulière pour son fonctionnement; ledit capteur étant associé à un moyen d'exploitation pour exploiter les signaux transmis par le capteur, ladite alimentation est en générale réalisée par des moyens de transformation pour transformer une source de tension quelconque en ladite alimentation, lesdits moyens de transformation étant intégrés dans ledit moyen d'exploitation ; celui-ci est donc nécessairement spécifique et il n'est pas possible d'associer au capteur n'importe quel moyen d'exploitation du commerce. Par ailleurs, les signaux transmis par le capteur ou les informations qu'il peut recevoir étant d'un type particulier, ces signaux ne sont pas utilisables tels quels par le moyen d'exploitation qui, de plus, ne peut transmettre d'informations au capteur; des moyens de conversion de signaux et d'informations sont donc nécessaires et, en général, ceux-ci sont également intégrés dans ledit moyen d'exploitation qui est ainsi rendu encore plus spécifique. La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un boîtier d'adaptation, dans lequel le capteur de position est installé, et qui comprend lesdits moyens de transformation et lesdits moyens de conversion. Grâce à cette disposition, le moyen d'exploitation pour exploiter les signaux transmis par le capteur peut être un moyen d'exploitation standard, ce qui non seulement multiplie les possibilités d'exploitation dudit capteur mais également minimise les frais de celle-ci. Ainsi, selon l'invention, un boîtier d'adaptation pour capteur de position par satellites porté par un mobile, ledit capteur permettant de déterminer la position du mobile, à tout instant, à partir de signaux de référence spatiale issus de satellites et reçus par une antenne reliée au capteur, ledit mobile étant équipé d'une source de tension continue fournissant une tension-source et d'un moyen d'exploitation pour exploiter les signaux transmis par le capteur, est caractérisé par le fait que le boîtier comprend, d'une part, des moyens de transformation pour transformer la tension-source en alimentation convenable nécessaire au capteur pour son fonctionnement, et d'autre part, des moyens de conversion pour convertir les signaux transmis par le capteur en signaux normalisés exploitables par le moyen d'exploitation et pour convertir des informations émises par le moyen d'exploitation vers le capteur en informations exploitables par ledit capteur, ledit boîtier portant les moyens de liaison à ladite antenne, à la source de tension continue du mobile et au moyen d'exploitation. Avantageusement, les moyens de transformation comprennent un étage de régulation de tension délivrant en sortie une tension 0/5 volts quelle que soit la tension-source comprise entre 9 et 36 volts. Des moyens de filtrage sont prévus en amont de l'étage de régulation de tension ; ces moyens de filtrage comprennent un filtre d'immunité aux parasites ; ces moyens de filtrage comprennent une capacité chimique pour le filtrage des ondulations de tension. Avantageusement, les moyens de conversion comprennent des moyens inverseurs translateurs. De préférence, le capteur comporte un calculateur qui contient des données ineffaçables dites "par défaut" et des données mémorisables introductibles par l'utilisateur, et une batterie permet le maintien en l'état mémorisé des données mémorisables et est associée à un commutateur à deux positions, une position qui correspond audit maintien en l'état et une position dite "de remise à zéro" permettant l'effacement des données mémorisables et la mise en oeuvre des données "par défaut". Avantageusement, les moyens de liaison sont constitués d'une fiche de connexion d'antenne et d'une prise multibroche ; la prise multibroche est adaptée à recevoir un connecteur relié, d'une part, à un câble d'alimentation et, d'autre part, à un câble de transmission d'informations reliable par ailleurs à un port série du moyen d'exploitation par l'intermédiaire d'une prise appropriée. De préférence, le mobile est un véhicule automobile et le câble d'alimentation est reliable au logement de l'allume-cigare du véhicule automobile par l'intermédiaire d'une prise allume-cigare. Avantageusement, un condensateur à grande capacité est disposé en aval de l'étage de régulation pour assurer la tension 0/5 volts même si momentanément la tension-source chute en dessous de 9 volts du fait d'une forte consommation momentanée provoquée par la mise en service d'un autre équipement porté par le mobile. De préférence, le boîtier d'adaptation porte un voyant de contrôle pour contrôler son fonctionnement. Le moyen d'exploitation peut être de tout type; par exemple, le moyen d'exploitation est un micro-ordinateur associé à un écran permettant de visualiser une carte géographique; le moyen d'exploitation peut également être un dispositif comprenant un fichier de coordonnées de points de positionnement pré-enregistrés, des moyens de comparaison pour comparer lesdites coordonnées préenregistrées à celles de la position réelle du mobile déterminée par le capteur, et des moyens de déclenchement pour déclencher la mise en oeuvre de moyens d'information sonore en cas de concordance des coordonnées de la position réelle avec celles de l'un des points préenregistrés, sous réserve d'une zone d'influence. La présente invention a également pour un objet un ensemble de positionnement d'un mobile comportant une antenne de réception de signaux de référence spatiale en provenance de satellites, un jeu de câbles d'alimentation et de transmission, et un boîtier d'adaptation ayant l'une au moins des caractéristiques ci-dessus; de préférence, ledit ensemble comprend tout ou partie d'un moyen d'exploitation. Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire, maintenant, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin: - la figure 1 montre schématiquement le boîtier selon l'invention, l'antenne et les câbles d'alimentation et de transmission - la figure 2 représente schématiquement les composants électriques contenus dans le boîtier et leurs interconnexions. Dans l'exemple qui va être décrit, I'invention est appliquée pour mettre à la disposition du conducteur d'un véhicule automobile des moyens de navigation pour l'aider à suivre un itinéraire ou à se repérer par rapport à l'environnement dans lequel il circule. En se reportant à la figure 1, on voit un boîtier 10 se présentant sous la forme d'un parallélépipède, dont les dimensions sont, par exemple, de l'ordre de 12 x 6,5 x 4 en centimètres. L'une des petites faces latérales du boîtier 10 porte une fiche de connexion 11, une prise multibroche 12, un voyant de contrôle 13, et un boutonpoussoir 40. La fiche de connexion 11 est une fiche de connexion d'antenne : elle est adaptée à recevoir la fiche d'antenne 21 reliée par un fil d'antenne 24 à une antenne 25 apte à recevoir des signaux de référence spatiale issus de satellites et est destinée à être placée sur le toit d'un véhicule ; elle est du type à fixation magnétique et a, par exemple, un diamètre de 6,5 cm. La prise multibroche 12 est reliable à un connecteur 22 lui-même relié, d'une part, à un câble d'alimentation 26 et, d'autre part, à un câble de transmission 28 ; les câbles 26 et 28 sont solidaires, respectivement, d'une prise allume-cigare 27 et d'une prise 29 adaptée à être montée sur un port série d'un micro-ordinateur. Le rôle du voyant de contrôle 13 et du bouton-poussoir 40 apparaîtra ci-après. Sur la figure 2, la prise multibroche 12 a été schématisée et représentée par cinq broches 43 à 47 : les broches 46 et 47 correspondent à la prise allume-cigare 27 et donc, lorsque l'ensemble est monté sur un véhicule, sont raccordées à la source de tension continue du véhicule, c'est-à-dire la batterie du véhicule, la broche 47 étant reliée à la masse du véhicule ; compte tenu du parc de véhicules, la tension de cette source peut varier de 9 volts à 36 volts. Le boîtier 10 comporte un capteur de position d'un système de positionnement par satellites du type GPS ou GLONASS lequel est relié à l'antenne 25 qui est une antenne de réception de signaux en provenance de satellites afin de fournir en permanence à sa sortie une information relative à la position du véhicule, laquelle est déduite des signaux de référence spatiale reçus par l'antenne 25 ; ce capteur est réalisé sous forme d'une carte 31 électronique bien connue en soi qui ne sera donc pas décrite en détails ; seuls ont été représentés sa fiche de connexion d'antenne 1 1 et son bornier 41 à huit bornes numérotées de 1 à 8 ; une telle carte 31 est par exemple la carte commercialisée sous la référence SV6-CM2 par la Société TRIMBLE. Le boîtier 10 comporte d'autres composants électriques qui sont rassemblés sur une autre carte électronique disposée dans le boîtier parallèlement à la carte 31 du calculateur, les composants et les deux cartes étant reliés électriquement par un connecteur. Ces composants et interconnexions vont être décrits maintenant; sur la figure 2, les composants n'ont pas été rassemblés sous forme d'une carte pour faciliter la lecture du schéma électrique. Depuis les broches 46 et 47 partent deux lignes d'alimentation 120, 121, la ligne 121 étant une ligne de masse ; la ligne 120 porte un fusible 48, de l'ordre de 300 mA, et une diode D1 pour protéger l'installation en cas d'inversion de polarité ; en effet, bien que la prise allume-cigare 27 permette d'éviter toute fausse manoeuvre, cette prise doit être adaptée au schéma électrique du véhicule, car les installations électriques des véhicules sont de deux types selon que c'est le pôle négatif de la batterie ou son pôle positif qui est à la masse ; par ailleurs, il est possible de relier le boîtier 10 à la batterie du véhicule autrement que par la prise allume-cigare : cette protection est donc avantageuse. Les lignes 120, 121 sont par ailleurs reliées à l'entrée d'un filtre 35 permettant d'empêcher le passage, dans les deux sens, de parasites ; grâce à cette disposition, l'immunité aux parasites du boîtier 10 est assurée; le filtre 35 est par exemple constitué du composant 36 vendu sous la référence RN 114 0.8 par la Société SCHAFNER, et de ses deux capacités associées C1, C2, comme connu en soi. Les deux lignes 102, 103 de sortie du filtre 35 sont reliées à l'entrée d'un étage 32 de régulation de tension constituant des moyens de transformation; l'étage 32 comprend un régulateur à découpage 38 constitué d'un composant 39, tel que celui qui est commercialisé sous la référence LT 1074 par la Société LINEAR TECHNOLOGY, et de sa résistance R4 et de son condensateur C4 associés ; un tel régulateur fonctionne à 100Khz, son rendement étant de 80 % , le régulateur 38 est associé à une diode D2 à commutation rapide, telle qu'une diode Schottky, à une self L1 et à un pont de résistance R1-R2-R3 pour la mesure de la tension de sortie et la régulation de celle-ci ; en amont de l'étage 32 et entre les lignes 102, 103, une capacité chimique C3 permet de filtrer les ondulations de tension. Ainsi, à la sortie de l'étage 32, ses lignes de sortie 103, 104 sont respectivement au potentiel zéro et au potentiel +5 volts, quelle que soit la tension de batterie appliquée aux bornes 46, 47 de la prise 12, ladite tension de batterie pouvant varier de 9 à 36 volts. Sur la figure 2, toutes les lignes de connexion au potentiel zéro portent la référence 103, et toutes les lignes de connexion au potentiel +5 volts portent la référence 104, ceci afin de faciliter la compréhension du schéma. Il est possible, sur un véhicule automobile, que la tension batterie chute momentanément au dessous de 9 volts ; c'est le cas, par exemple, lors d'une forte consommation momentanée provoquée par le fonctionnement d'un équipement du véhicule, le démarreur notamment; pour que les 5 volts continuent d'être assurés, à ce moment, sur la ligne 104, un condensateur C5 à grande capacité, par exemple de l'ordre de 4 700 yF, est placé à la sortie de l'étage 32, entre les lignes 103 et 104. Les bornes 1 et 2 du bornier 41 de la carte 31 sont reliées à une ligne 104, tandis que la borne 8 est reliée à une ligne 103. Une interface 33 est reliée, d'une part, aux lignes 103 et 104, et, d'autre part, d'un côté aux broches 43 et 44 de la prise multibroche 12 et de l'autre à la carte 31, plus précisément aux bornes 3 et 5 du bornier 41 de la carte 31. L'interface 33 constitue des moyens de conversion, comme décrit ci-dessous. La broche 45 de la prise multibroche 12 est reliée à une ligne 103 ; les broches 43, 44, 45 sont destinées à être reliées au port série du micrordinateur embarqué via le connecteur 22 et la prise 29. Ainsi, l'interface 33 est une interface de communication entre le micro-ordinateur et le calculateur de la carte 31 ; l'interface 33 est constituée d'un composant 42 tel que celui qui est commercialisé sous la référence MAX 232 par la Société MAXIM et de ses capacités associées C6 à C10. Le composant 42 comprend notamment un inverseur translateur 50 relié d'un côté à la broche 43 de la prise 12 par une ligne 110 et de l'autre côté à la borne 3 de la carte 31 par une ligne 130; c'est par cette ligne 130 que le calculateur de la carte 31 transmet ses informations de position à l'interface 33, sous forme d'impulsions de 0 à 5 volts, lesquelles sont transmises au micro-ordinateur, via la broche 43, par la ligne 110, mais sous forme de signaux normalisés, ici des signaux du type RS 232 exploitables directement par le micro-ordinateur, grâce au composant 42 et notamment à son inverseur translateur 50. L'inverseur 50 est dit translateur car il transforme des signaux dans la plage 0/5 volts en signaux dans la plage +9/-9 volts. Le micro-ordinateur peut également envoyer des informations ou instructions au calculateur de la carte 31 : ces informations ou instructions sont envoyées, via la broche 44, sur une ligne 111 reliée à l'interface 33, sous forme de signaux RS 232 transformés, grâce à un inverseur translateur 51 analogue à l' inverseur translateur 50, en impulsions de 0 à 5 volts lisibles par le calculateur de la carte 31 par une ligne 131 reliée à la borne 5 du bornier 41. Une diode luminescente 13, associée à une résistance R6, est placée entre une ligne 104 et la ligne 130 d'émission, et permet de visualiser le passage d'informations depuis le calculateur de la carte 31 vers le micro-ordinateur. C'est cette diode luminescente qui constitue le voyant 13 du boîtier 10. Le calculateur de la carte 31 contient par construction des données ou instructions qu'il utilise, sauf instructions contraires; ces données de construction ineffaçables incluses dans une mémoire PROM sont dites "par défaut" ; ces données ou instructions sont, par exemple, l'ordre donné au calculateur d'envoyer au micro-ordinateur en continu les informations de position du véhicule. Mais il est possible d'envoyer, depuis le micro-ordinateur par les lignes 111 et 131 d'autres données ou instructions, comme par exemple l'ordre de n'envoyer les informations ci-dessus que sur requête, ces autres données ou instructions étant mémorisables et introductibles dans le calculateur pour le maintien en état de ces autres données ou instructions, une batterie 52, par exemple de 3,6 volts, applique une tension sur la borne 4 du bornier 41 de la carte 31 par une ligne de connexion 105 via un commutateur 40 placé dans la position représentée sur la figure 2 ; en plaçant le commutateur 40 dans la position pour laquelle la ligne 105 est reliée à une ligne 103, la tension de la borne 4 est ramenée à 0 volt ce qui ré-initialise la configuration pour laquelle les données ou instructions "par défaut" sont mises en oeuvre. La batterie 52 est chargée en permanence grâce à une liaison à une ligne 104 comportant une diode D3 et une résistance Rg. L'ensemble qui vient d'être décrit est utilisé comme suit. L'utilisateur disposant d'un micro-ordinateur classique, par exemple du genre portable, d'un boîtier 10, d'une antenne 25 avec son fil 24 de connexion, d'un sous-ensemble à câbles 26-28, pose l'antenne 25 sur le toit du véhicule auquel elle adhère magnétiquement; les autres éléments ci-dessus ayant été placés dans l'habitacle du véhicule, il effectue les connexions nécessaires: la fiche d'antenne 21 et le connecteur 22 sont reliés au boîtier 10, tandis que les prises 27 et 29 sont introduites respectivement dans le logement de l'allume-cigare du véhicule et dans un port série du micro-ordinateur. L'ensemble est prêt à fonctionner. Comme on le voit, le montage de l'ensemble est simple. A partir de son clavier, l'utilisateur affiche à l'écran du micro-ordinateur une carte géographique représentant le réseau routier ou le quartier d'une ville qu'il est amené à parcourir avec son véhicule ; cette carte géographique fait partie d'un lot de cartes préalablement introduit et mémorisé dans le micro-ordinateur. Différents logiciels peuvent être utilisés dans le micro-ordinateur pour ce faire. Les signaux de référence spatiale reçus par l'antenne 25 visualisent, grâce au boîtier 10 selon l'invention, la position du véhicule à l'écran du micro-ordinateur sur la carte géographique affichée. S'il le désire, comme décrit ci-dessus, l'utilisateur peut, à partir du clavier du micro-ordinateur, envoyer des instructions au calculateur de la carte 31, comme par exemple choisir la fréquence avec laquelle les positionnements successifs du véhicule sont affichés à l'écran. Le voyant 13 permet à l'utilisateur de constater que l'ensemble fonctionne. Comme on le voit, l'ensemble de navigation selon l'invention est simple d'emploi et d'une grande efficacité sur le plan de la navigation, et il utilise, grâce au boîtier d'adaptation, la batterie du véhicule comme alimentation, et un micro-ordinateur classique comme moyen d'exploitation. L'invention peut également avoir d'autres applications que celle qui vient d'être décrite ; par exemple, le moyen d'exploitation peut être un dispositif comprenant un fichier de coordonnées de points de positionnement pré-enregistrés, des moyens de comparaison pour comparer lesdites coordonnées pré-enregistrées à celles de la position réelle d'un mobile déterminée par le capteur, et des moyens de déclenchement pour déclencher la mise en oeuvre de moyens d'information sonore en cas de concordance des coordonnées de la position réelle avec celles de l'un des points pré-enregistrés, sous réserve d'une zone d'influence ; ainsi, le boîtier selon l'invention étant relié à un tel moyen d'exploitation et à une antenne telle que l'antenne 25, l'ensemble étant embarqué à bord d'un autobus et le boîtier relié à la batterie de celui-ci, il est possible, après avoir pré-enregistré les coordonnées d'une zone par exemple circulaire entourant chaque station susceptible d'être desservie par ledit autobus, de faire entendre aux usagers le nom de sa prochaine station d'arrêt dès qu'il y a concordance entre les coordonnées de la position réelle de l'autobus avec celles de ladite zone, dite zone d'influence. Comme on le voit, les applications du capteur de position peuvent être variées, grâce au boîtier selon l'invention, à peu de frais. REVENDICATIONS 1 - Boîtier d'adaptation pour capteur de position par satellites porté par un mobile, ledit capteur permettant de déterminer la position du mobile, à tout instant, à partir de signaux de référence spatiale issus de satellites et reçus par une antenne (25) reliée au capteur, ledit mobile étant équipé d'une source de tension continue fournissant une tension-source et d'un moyen d'exploitation pour exploiter les signaux transmis par le capteur, caractérisé par le fait que le boîtier (10) comprend, d'une part, des moyens de transformation (32) pour transformer la tension-source en alimentation convenable nécessaire au capteur pour son fonctionnement, et d'autre part, des moyens de conversion (33) pour convertir les signaux transmis par le capteur en signaux normalisés exploitables par le moyen d'exploitation et pour convertir des informations émises par le moyen d'exploitation vers le capteur en informations exploitables par ledit capteur, ledit boîtier portant les moyens de liaison à ladite antenne (25), à la source de tension continue du mobile et au moyen d'exploitation. 2 - Boîtier d'adaptation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de transformation (32) comprennent un étage de régulation de tension délivrant en sortie une tension 0/5 volts quelle que soit la tension-source comprise entre 9 et 36 volts. 3 - Boîtier d'adaptation selon la revendication 2, caractérisé par le fait que des moyens de filtrage sont prévus en amont de l'étage de régulation de tension (32). 4-Boîtier d'adaptation selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ces moyens de filtrage comprennent un filtre d'immunité aux parasites. 5 - Boîtier d'adaptation selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ces moyens de filtrage comprennent une capacité chimique (C3) pour le filtrage des ondulations de tension. 6 - Boîtier d'adaptation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens de conversion (33) comprennent des moyens inverseurs translateurs (50, 51). 7 - Boîtier d'adaptation selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le capteur comporte un calculateur qui contient des données ineffaçables dites "par défaut" et des données mémorisables introductibles par l'utilisateur, caractérisé par le fait qu'une batterie (52) permet le maintien en l'état mémorisé des données mémorisables et est associée à un commutateur (40) à deux positions, une position qui correspond audit maintien en l'état et une position dite "de remise à zéro" permettant l'effacement des données mémorisables et la mise en oeuvre des données "par défaut". 8 - Boîtier d'adaptation selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que les moyens de liaison sont constitués d'une fiche de connexion d'antenne (l l) et d'une prise multibroche (12). 9 - Boîtier d'adaptation selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la prise multibroche est adaptée à recevoir un connecteur (22) relié, d'une part, à un câble d'alimentation (26) et, d'autre part, à un câble de transmission d'informations (28) reliable par ailleurs à un port série du moyen d'exploitation par l'intermédiaire d'une prise (29) appropriée. 10 - Boîtier d'adaptation selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le mobile est un véhicule automobile et le câble d'alimentation (26) est reliable au logement de l'allume-cigare du véhicule automobile par l'intermédiaire d'une prise allume-cigare (27). ll-Boîtier d'adaptation selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'un condensateur (C5) à grande capacité est disposé en aval de l'étage de régulation pour assurer la tension 0/5 volts même si momentanément la tension-source chute en dessous de 9 volts du fait d'une forte consommation momentanée provoquée par la mise en service d'un autre équipement porté par le mobile. 12 - Boîtier d'adaptation selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il porte un voyant de contrôle (13) pour contrôler son fonctionnement. 13 - Boîtier d'adaptation selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le moyen d'exploitation est un micro-ordinateur associé à un écran permettant de visualiser une carte géographique. 14 - Boîtier d'adaptation selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le moyen d'exploitation est un dispositif comprenant un fichier de coordonnées de points de positionnement pré enregistrés, des moyens de comparaison pour comparer lesdites coordonnées pré-enregistrées à celles de la position réelle du mobile déterminée par le capteur, et des moyens de déclenchement pour déclencher la mise en oeuvre de moyens d'information sonore en cas de concordance des coordonnées de la position réelle avec celles de l'un des points pré-enregistrés, sous réserve d'une zone d'influence. 15 - Ensemble de positionnement d'un mobile comportant une antenne (25) de réception de signaux de référence spatiale en provenance de satellites, un jeu de câbles d'alimentation (26) et de transmission (29), et un boîtier (10) d'adaptation selon l'une des revendications 1 à 14. 16 - Ensemble selon la revendication 15, caractérisé par le fait qu'il comprend tout ou partie d'un moyen d'exploitation.