Brevet FR2736225A1 — publié le 19970103

DISPOSITIF PERMETTANT DE S'AFFRANCHIR DES PROBLEMES DE DIAPHONIE LORS DE LA LOCALISATION D'UN VEHICULE SE DEPLACANT LE LONG DE MOYENS DE PROPAGATION D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES La présente invention concerne les dispositifs de localisation de véhicules se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques, en général, et porte, plus particulièrement, sur un dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques. Le système de transmission de la demanderesse, 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.15 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 et20 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. 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 ze et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Xr, 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'. Les moyens de propagation P des ondes électromagnétiques émises Se et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Er sont des moyens de propagation rayonnants. Conformément à un premier mode de réalisation, les moyens d'émission E des ondes électromagnétiques émises Se et les moyens de réception R des ondes électromagnétiques réfléchies Er, les moyens de comparaison C et les moyens de traitement T sont supportés par le véhicule V. Les moyens de réflexion R' des ondes électromagnétiques émises Se sont associés aux moyens de propagation P et sont disposés au sol. Conformément à un autre mode de réalisation, les moyens d'émission E des ondes électromagnétiques émises Ze et les moyens de réception R des ondes électromagnétiques réfléchies Er, les moyens de comparaison C et les moyens de traitement T sont associés aux moyens de propagation P et sont disposés au sol. Les moyens de réflexion R' des ondes électromagnétiques émises Se sont supportés par le véhicule V. A titre d'exemple, les moyens d'émission E sont des moyens d'émission radar. Les ondes électromagnétiques émises Se et réfléchies ú r sont des ondes radars. Les ondes électromagnétiques émises Se se composent d'une onde porteuse émise d'amplitude constante et modulée en fréquence et dans lequel les ondes électromagnétiques réfléchies Zr se composent d'une onde porteuse réfléchie modulée en fréquence. Les moyens de réflexion R' sont susceptibles de transposer en fréquence l'onde porteuse émise composant les ondes électromagnétiques émises Se- Le traitement par les moyens de traitement T du 1Q résultat obtenu par lesdits moyens de comparaison C porte sur une mesure de différence de phase entre l'onde porteuse émise et l'onde porteuse réfléchie. Dans un tel dispositif de localisation d'un véhicule, il est nécessaire, pour des raisons de sécurité, de s'affranchir des problèmes de diaphonie entre plusieurs réflecteurs lors de la localisation d'un véhicule sur une voie par rapport à deux réflecteurs proches l'un de l'autre, d'une part, ou des problèmes de diaphonie entre plusieurs véhicules lors de la localisation de deux véhicules sur une même voie par rapport à un seul réflecteur, d'autre part. Il est connu du document IEEE Vehiculer Technology Society News, May 1994, pages 13 à 28 un dispositif de localisation par émission continue simultanée de séquences de faibles intercorélations.25 Un tel dispositif de localisation d'un véhicule a pour inconvénient d'être complexe et d'un coût élevé. Un autre inconvénient de ce dispositif de localisation d'un véhicule de l'art antérieur est qu'il nécessite l'utilisation d'une multitude de station ainsi qu'une30 synchronisation entre ces multiples stations. Aussi est-ce le mérite de la demanderesse que de proposer un dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes35 électromagnétiques ne présentant pas les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur. Le dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques de l'invention ne va pas à l'encontre de la très grande précision quand aux objectifs suivant: Résolution des problèmes dit de "tir au but" précis dans le cas particulier de quais équipés de portes palières. - Diminution de 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 entre véhicules.25 - Retournement automatique des véhicules. - Initialisation des véhicules à l'arrêt pour des fonctions du type retournement automatique ou garage/dégarage automatiques. Conformément à l'invention, le dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la 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 Ze, - des moyens de réflexion R' desdites ondes électromagnétiques émises Se, - des moyens de réception R des ondes électromagnétiques réfléchies Zr par lesdits moyens de réflexion R', - des moyens de comparaison C desdites ondes électromagnétiques émises Se et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Er, - 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', et - des moyens d'alterner les émissions et les réceptions desdites ondes électromagnétiques émises Se ou réfléchies Er, lesdits moyens de propagation P desdites ondes électromagnétiques émises Ze et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Zr étant des moyens de propagation rayonnants. Un avantage du dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques de l'invention est de permettre de ne localiser, à un instant donné, qu'un mobile par rapport à un point de repère fixe donné, sans être perturbé, ni par les systèmes de localisation des autres véhicules, ni25 par les autres points de repères fixes. Le dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la localisation d'un véhicule V se déplaçant le long de moyens de propagation P d'ondes électromagnétiques de l'invention satisfait à au moins l'une des caractéristiques suivantes: - l'alternance des émissions et des réceptions des ondes électromagnétiques est obtenue au moyen de moyens séquenceurs S lesquels moyens permettent la synchronisation de l'ensemble des dispositifs de localisation de véhicules35 se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques, - lesdits moyens séquenceurs S utilisent un réseau de transmission RT de données connecté aux différents dispositifs de localisation de véhicules, - ledit réseau de transmission RT de données est supporté par lesdits moyens de propagation P, - lesdits moyens séquenceurs S transmettent, aux divers moyens de réflexion R', les instants o ils doivent être réfléchissant, - lesdits moyens séquenceurs S transmettent, aux divers émetteurs E, les instants o ils doivent émettre, - lesdits moyens séquenceurs S sont disposés au sol. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description du dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques, description faite en liaison avec les dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation, de la demanderesse, - 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, de la demanderesse,25 - 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, de la demanderesse, - la figure 4 est une représentation synoptique du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques de la demanderesse illustrant les problèmes de diaphonie entre plusieurs véhicules lors de la localisation de deux véhicules sur une même voie par rapport à un seul35 réflecteur, - la figure 5 est une représentation synoptique du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques de la demanderesse illustrant les problèmes de diaphonie entre plusieurs réflecteurs lors de la localisation d'un véhicule sur une voie par rapport à deux réflecteurs proches l'un de l'autre, et - la figure 6 est une représentation synoptique d'un mode de réalisation préféré illustrant les moyens pour alterner les émissions et les réceptions des ondes électromagnétiques. La figure 1 est une vue schématique d'ensemble du dispositif de localisation d'un véhicule V se déplaçant le long de moyens de propagation P, de la demanderesse. Le dispositif de la demaderesse 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 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.25 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 Ir 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 Ze 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 déplacant 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 Xe susceptibles de se propager dans les moyens de propagation P et des moyens de réception R. Les moyens d'émission E des ondes électromagnétiques ú 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 ú25 e s'effectue avec un changement de fréquence pour donner des ondes réfléchies Er et que la réception de ces ondes réfléchies Zr s'effectue avec le même changement de fréquence inverse pour donner des ondes recues 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 Se et les ondes électromagnétiques reçues Sr' 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 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 Z 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 Zr' 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 Se 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 en 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 recue 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. 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 diminueront 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. La figure 4 est une représentation synoptique du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques de20 la demanderesse illustrant les problèmes de diaphonie entre plusieurs véhicules lors de la localisation de deux véhicules sur une même voie par rapport à un seul réflecteur. Comme représenté sur cette figure 4, l'émetteur E1 du premier véhicule V1 émet des ondes électromagnétiques Zel dans les moyens de propagation d'ondes électromagnétiques P1. L'émetteur E2 du second véhicule V2 émet des ondes électromagnétiques Se2 dans les moyens de propagation d'ondes électromagnétiques P1. Les moyens de réflexion R'1 disposés à l'extrémité des moyens de propagation d'ondes électromagnétiques P1 réfléchissent les ondes électromagnétiques émises Sel et Se2 d'o les ondes électromagnétiques réfléchies Zrl et Zr2.35 Les moyens de réception R1 et R2 disposés sur les véhicules effectuent un changement de fréquence pour donner les ondes reçues Er'l et Yr'2 sur le premier véhicule V1 et les ondes reçues Zr"u et Er"2 sur le second véhicule V2. Dans les zones o l'on doit localiser un premier V1 et un second V2 véhicules par rapport à un même réfecteur R'1, le comparateur C1 du premier véhicule V1 ne compare pas Sel à Er'l mais à Yrl+yr'2 et le comparateur C2 du second véhicule V2 ne compare pas Se2 à Zr"'12 mais à Zr"1+Er"2. Il résulte de ce qui précède que la diaphonie perturbe la localisation de deux véhicules sur une même voie par rapport à un seul réflecteur. La figure 5 est une représentation synoptique du dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques de la demanderesse illustrant les problèmes de diaphonie entre plusieurs réflecteurs lors de la localisation d'un véhicule sur une voie par rapport à deux réflecteurs proches l'un de l'autre. Comme représenté sur cette figure 5, l'émetteur E du véhicule V émet des ondes électromagnétiques Se dans les premier moyens de propagation P1 d'ondes électromagnétiques. Les premiers moyens de réflexion R'1 disposés à l'extrémité des premiers moyens de propagation P1 d'ondes électromagnétiques réfléchissent les ondes électromagnétiques émises Se d'o les ondes électromagnétiques réfléchies Zrl-. Du fait des problèmes de diaphonie, les ondes électromagnétiques émises Se sont couplées dans les seconds moyens de propagation P2 d'ondes électromagnétiques. Les seconds moyens de réflexion R'2 disposés à l'extrémité des seconds moyens de propagation P2 d'ondes électromagnétiques réfléchissent les ondes électromagnétiques émises Ze d'o les ondes électromagnétiques réfléchies Zr2. Les moyens de réception R disposés sur le véhicule V effectuent un changement de fréquence d'o les ondes reçues r'Il par les moyens de réception R du véhicule V. Du fait des problèmes de diaphonie, les ondes électromagnétiques réfléchies Zr2 sont également reçues par les moyens de réception R du véhicule V. Les moyens de réception R disposés sur le véhicule V effectuent un changement de fréquence pour donner les ondes reçues ZrI1 et Zr,2 par les moyens de comparaison C du véhicule V. Dans les zones o l'on doit localiser un véhicule V par rapport à deux réfecteurs R'1 et R'2, le véhicule V ne compare pas Se à Er'1 mais à Zrl+Er'2. Il résulte de ce qui précède que la diaphonie perturbe la localisation d'un véhicule sur une voie par rapport à deux réflecteurs proches l'un de l'autre. Dans les zones o il peut y avoir de la diaphonie soit entre plusieurs véhicules, soit entre plusieurs réflecteurs, un dispositif parallèle au dispositif de localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques permet de s'affranchir de ces problèmes de diaphonie.20 Le dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la localisation d'un véhicule se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques comporte des moyens pour alterner les émissions et les réceptions des ondes électromagnétiques. En conséquence, dans une zone o il y a possibilité de diaphonie, soit entre plusieurs véhicules, soit entre plusieurs réflecteurs, le dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie de l'invention n'autorise au maximum qu'une émission depuis un seul30 véhicule et qu'une réflexion depuis un seul réflecteur. La figure 6 décrit un mode de réalisation préféré des moyens pour alterner les émissions et les réceptions des ondes électromagnétiques. Sont de nouveau représentés sur cette figure 6 l'émetteur E1 du premier véhicule V1, l'émetteur E2 du second véhicule V2 et les moyens de réflexion R'1, R'2 disposés à l'extrémité de leurs moyens de propagation respectifs. L'alternance des émissions et des réceptions des ondes électromagnétiques du dispositif selon l'invention, est obtenue au moyen de moyens séquenceurs S dont la fonction est la synchronisation de l'ensemble des dispositifs de localisation de véhicules se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques. Ces moyens séquenceurs sont par exemple disposés au sol. Ces moyens séquenceurs utilisent un réseau de transmission RT de données connecté aux différents dispositifs de localisation de véhicules. Ce réseau de transmission de données est, de préférence, supporté par le médium de transmission, à savoir: le guide d'ondes rayonnant. Les moyens séquenceurs transmettent, aux divers moyens de réflexion R', les instants o ils doivent être réfléchissant par un "ordre de mise en réflexion".20 Les moyens séquenceurs transmettent, aux divers émetteurs E, les instants o ils doivent émettre par un "ordre de mise en émission". REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de s'affranchir des problèmes de diaphonie lors de la 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 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 Sr, - 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', et - des moyens pour alterner les émissions et les réceptions desdites ondes électromagnétiques émises Se ou réfléchies Zr, lesdits moyens de propagation P desdites ondes électromagnétiques émises Se et desdites ondes électromagnétiques réfléchies Er étant des moyens de propagation rayonnants. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'alternance des émissions et des réceptions des ondes électromagnétiques est obtenue au moyen de moyens séquenceurs S lesquels moyens permettent la synchronisation de l'ensemble des dispositifs de localisation de véhicules se déplaçant le long de moyens de propagation d'ondes électromagnétiques. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens séquenceurs S utilisent un réseau de 16 2736225 transmission RT de données connecté aux différents dispositifs de localisation de véhicules. 4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel ledit réseau de transmission RT de données est supporté par lesdits moyens de propagation P. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel lesdits moyens séquenceurs S transmettent, aux divers moyens de réflexion R', les instants o ils doivent être réfléchissant. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel lesdits moyens séquenceurs S transmettent, aux divers émetteurs E, les instants o ils doivent émettre. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, dans lequel lesdits moyens séquenceurs S sont disposés au sol.