Brevet FR2784754A1 — publié le 20000421

La présente invention concerne un système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, pour alerter un pilote de la proximité d'une ligne électrique ; et elle concerne plus particulièrement un système pour produire un avertissement audible spécifique lorsque l'aéronef s'approche d'une ligne électrique. Le système constitue une aide pour un pilote qui a la responsabilité essentielle de la détection visuelle d'obstacles dangereux. Des aéronefs volant à basse altitude, en particulier des hélicoptères, courent le risque d'entrer en collision avec des lignes de transport d'énergie électrique. Ces lignes qui sont suspendues à des pylônes, ne sont pas aisément visibles et présentent un danger considérable pour de tels aéronefs. Une approche pour la détection de la proximité d'une source d'un champ magnétique alternatif, tel que celui qui émane d'une ligne électrique, est décrite dans le brevet des E. U. A. n 4 362 992 délivré à Young et al. Comme décrit dans ce brevet, le système comprend une bobine détectrice qui est sensible au champ magnétique. Des moyens de traitement réagissent au signal induit dans la bobine et produisent un signal d'avertissement qui indique la proximité du champ magnétique détecté. Le système comprend également des moyens d'annulation pour annuler le champ magnétique terrestre dans la région de la bobine détectrice. Comme indiqué dans ce brevet, la bobine détectrice peut tre l'une d'une paire qu'on peut faire fonctionner de façon à produire un signal qui est représentatif de la direction de laquelle provient le champ magnétique. Une approche plus récente pour avertir un pilote d'aéronef d'une collision potentielle avec une ligne électrique est décrite dans le brevet des E. U. A. de Merritt et al. n 5 252 912. Le système de Merritt et al. comprend une antenne pour détecter le champ électrique associé à une ligne électrique et pour produire un signal de champ électrique. Le système comprend également des moyens pour générer un signal de temps avant collision qui est représentatif du temps que mettrait l'aéronef pour atteindre la ligne électrique s'il continuait sur sa trajectoire de déplacement. Dans ce système, on utilise des capteurs pour déterminer la direction des lignes électriques. On pense maintenant qu'il peut y avoir un marché commercial relativement important pour un système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, conforme à la présente invention. Il doit y avoir une demande relativement importante, du fait que de tels systèmes sont hautement fiables et néanmoins relativement peu coûteux à fabriquer et à installer. Les systèmes conformes à la présente invention ont un poids et une taille minimaux, ils sont faciles à installer et à entretenir, durables, et en mme temps, ils fournissent à un pilote un avertissement clair du fait que l'aéronef vole dans un secteur qui est occupé par des lignes électriques. Le système conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention comprend également un système de secours incorporé, qui fonctionne indépendamment du premier système, et qui peut fonctionner mme si les lignes électriques ont été mises hors tension. En plus de ce qui précède, on considère que les systèmes de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique qui sont décrits ici élimineront dans une large mesure les inconvénients des dispositifs antérieurs, comme il ressortira d'une lecture de la description détaillée de l'invention. Fondamentalement, la présente invention consiste en un système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique embarqué à bord d'un aéronef, pour alerter un pilote de la proximité d'une ligne électrique. Le système comprend un radiorécepteur de basse fréquence et une antenne connectée fonctionnellement au récepteur. Le récepteur de basse fréquence et l'antenne sont construits et organisés pour détecter un signal alternatif d'environ 50 à 60 hertz (Hz) qui est produit et/ou émis par des lignes électriques. Le système comprend également des moyens capables d'attaquer un haut-parleur ou des écouteurs pour produire un signal spécifique en réponse au signal détecté, et avertir ainsi un pilote de la proximité d'une ligne électrique. Dans un second mode de réalisation de l'invention, les moyens destinés à produire un signal spécifique produisent une série de claquements qui ont un niveau sonore suffisamment élevé pour ressortir très distinctement du niveau sonore ordinaire dans le poste de pilotage. La fréquence des claquements est en proportion relative de la proximité de la ou des lignes électriques. De plus, le second mode de réalisation comprend également des moyens pour couper le son et produire un signal visuel tel qu'une lumière rouge clignotante. Le second mode de réalisation de l'invention comprend également des moyens pour détecter une augmentation quelconque du niveau de signal, de façon à reconnecter le signal audio, pour annuler ainsi la fonction de coupure du son. En outre, un mode de réalisation préféré de l'invention comprend un système GPS (Global Positioning System) à titre de secours pour le système hertzien de basse fréquence. Ce système de secours peut fonctionner mme si aucun courant électrique ne passe dans les lignes électriques. Il peut également fonctionner en cas de panne du système décrit en relation avec le premier mode de réalisation de l'invention. L'invention porte également sur un procédé pour avertir un pilote de la proximité de lignes électriques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description se réfère aux dessins annexés, dans lesquels des références numériques semblables ont été utilisées pour désigner des éléments semblables, et dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective schématique d'un hélicoptère à proximité de lignes électriques, l'hélicoptère comprenant un système d'avertissement conforme à la présente invention ; la figure 2 est une représentation schématique d'un système d'avertissement conforme à un second mode de réalisation de l'invention ; et la figure 3 est un schéma synoptique des divers composants dans une partie ou sous-ensemble de secours pour le système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique embarqué à bord d'un aéronef, conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention. La présente invention est basée sur la reconnaissance du fait qu'il existe différents types de rayonnement et qu'ils diffèrent en longueur d'onde et en fréquence, ainsi qu'en ce qui concerne l'origine du rayonnement. Par exemple, les ondes ayant la plus basse fréquence et la plus grande longueur d'onde sont des ondes hertziennes qui sont générées par un courant électrique oscillant. L'invention est également basée sur la reconnaissance du fait que le courant alternatif circulant dans des lignes de transport d'énergie électrique oscille à 60 hertz aux Etats-Unis et à 50 hertz en Europe. Par conséquent, un appareil de radio et une antenne de basse fréquence ou de très basse fréquence peuvent tre réglés pour réagir à un niveau de signal prédéterminé. Il faut également noter que le système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique embarqué à bord d'un aéronef, qui est décrit ici, est prévu à titre d'aide à un pilote d'un hélicoptère ou d'un aéronef à voilure fixe. Il agit comme une aide au pilote qui a la responsabilité fondamentale d'éviter des lignes électriques, sur la base de l'observation visuelle. Le système conforme à la présente invention doit également tre particulièrement utile à des pilotes d'hélicoptère, tels que ceux qui fournissent des services qui exigent d'atterrir ou de travailler au voisinage de lignes électriques. Pour de tels pilotes, un avertissement audible les informe du fait qu'ils volent au voisinage d'une ou de plusieurs lignes électriques. On va maintenant décrire, en relation avec les figures 1 et 2, un système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, conforme à la présente invention. En se référant maintenant à la figure 1, on voit un hélicoptère 10 à proximité d'une pluralité de lignes électriques 12. Ces lignes électriques 12 sont suspendues à un pylône 14 ou autre, d'une manière classique. Dans un mode de réalisation de l'invention, un appareil de radio de basse fréquence 16 est accordé sur une fréquence de la ligne électrique, environ 60 hertz, et il est adapté pour réagir à un niveau de sortie prédéterminé. Ce niveau de sortie est produit lorsqu'un aéronef vole à proximité d'une ou de plusieurs lignes électriques, et il est fonction du niveau de la puissance transmise sur les lignes, et de la distance de l'aéronef par rapport aux lignes électriques. Le signal de sortie du récepteur est alors une indication de distance. Le radiorécepteur de basse fréquence 16 est connecté fonctionnellement à une antenne 18, d'une manière classique. Le récepteur 16 est conçu pour sélectionner un signal d'environ 50 à 60 hertz, parmi les signaux qui sont disponibles sur l'antenne. Ceci est accompli en accordant le récepteur sur la fréquence désirée au moyen d'un circuit d'accord classique. Par exemple, le circuit d'accord comprend de façon caractéristique une combinaison d'inductance L et de capacité C, dont une ou plusieurs sont variables. La fréquence F est alors déterminée par la formule suivante, dans laquelle F est en hertz, L est en henrys et C est en farads. L'accord du récepteur s'effectue alors en changeant l'inductance ou la capacité. Lorsque le circuit est accordé, il accepte les fréquences désirées et rejette d'autres fréquences. De plus, du fait que le signal entrant peut tre trop faible pour tre directement utilisé pour une application pratique quelconque, le récepteur comprend un amplificateur, de façon que le signal puisse tre présenté sous une forme utilisable, comme par exemple directement ou indirectement à un haut-parleur ou à des écouteurs. L'antenne 18 qui est connectée à l'appareil de radio de basse fréquence 16 peut avoir une variété de formes et de longueurs différentes, comme il est bien connu de l'homme de l'art. Cependant, on a utilisé dans un mode de réalisation de l'invention une simple antenne fouet et un radiorécepteur de très basse fréquence (0,2-11 kHz). Un radiorécepteur et une antenne de très basse fréquence sont indiqués comme étant commercialisés par S. P. McGreevy Productions, Lone Pine, Californie 93545-0928, E. U. A. L'antenne 18 peut tre placée à l'intérieur ou à l'extérieur de l'aéronef et elle peut tre fixée à la cellule de l'aéronef soit directement, dans le cas d'un cellule non conductrice, soit au moyen d'un isolateur approprié. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le radiorécepteur applique un signal à un convertisseur de signal 22 (portant la désignation C. S. sur la figure 2) qui produit une série de claquements similaires à ceux que produit un compteur Geiger. Au fur et à mesure que le niveau du signal augmente, le convertisseur de signal augmente la fréquence du son de claquement pour alerter le pilote du fait que l'aéronef s'approche de la ligne électrique. Le convertisseur de signal 22 peut comprendre par exemple un redresseur sur un circuit de commande automatique de gain, ou CAG, qui convertit le signal de radio en un signal continu linéaire et en une série d'impulsions. Au fur et à mesure que le signal de radio augmente le signal continu, ceci actionne un convertisseur produisant une fréquence à partir d'un signal continu, qui émet des ondes carrées pour générer un signal audio et produire ainsi une série de claquements, comme l'homme de l'art le comprendra aisément. On envisage également que la série de claquements puisse tre produite d'un certain nombre d'autres manières, comme par exemple par une puce d'ordinateur et une carte son, avec une programmation appropriée. Le convertisseur de signal 22 produit un son de claquement de volume sonore élevé au moyen d'un hautparleur 24 ou d'écouteurs appropriés, pour avertir ainsi le pilote de la proximité d'une ou de plusieurs lignes électriques. Le pilote est alors alerté pour identifier visuellement l'obstacle et éviter de voler trop près de la ligne électrique. Dans des hélicoptères du type utilisé pour des urgences médicales, il est fréquemment nécessaire de faire voler l'aéronef, d'atterrir et de décoller dans une zone qui est proche d'une ou de plusieurs lignes électriques. Il est également fréquemment nécessaire d'attendre au sol, à proximité d'un accident, pendant qu'une ou plusieurs personnes sont extraites de l'accident et embarquées dans l'aéronef. Par conséquent, dans un mode de réalisation préféré de l'invention, des moyens tels qu'un bouton de coupure de son 28 sont incorporés pour couper le son qui provient du système d'avertissement. Ces moyens pour couper le son, 28, peuvent également tre connectés à une lumière 30 pour produire un signal visuel tel qu'une lumière rouge continue ou clignotante, lorsque le signal audible est coupé. Par exemple, un commutateur manuel à deux positions peut tre incorporé pour commuter d'un signal audible à un avertissement visuel. D'un point de vue pratique, des accidents peuvent se produire lorsqu'un hélicoptère ou un autre aéronef quitte le lieu d'un accident. Par exemple, un pilote peut tre préoccupé par le transport d'une personne blessée et oublier la proximité de lignes électriques. Le pilote pourrait mme ne pas remarquer une lumière rouge clignotante ou continue, en particulier si plusieurs véhicules de secours avec des lumières clignotantes sont sur le lieu d'un accident. Pour cette raison, un mode de réalisation préféré de l'invention comprend un circuit détecteur d'augmentation de niveau, 26, pour détecter une augmentation du niveau de signal (due à une réduction de la distance entre l'aéronef et la ligne électrique), et pour exercer une action prioritaire sur la fonction de coupure de son dans le cas d'une telle augmentation de niveau. En exerçant une action prioritaire sur la fonction de coupure de son, le danger d'une ligne électrique proche est à nouveau rappelé au pilote lorsque la distance entre l'aéronef et la ligne électrique diminue. Ce système est également particulièrement avantageux pour les pilotes qui doivent travailler au voisinage de lignes électriques. Le circuit détecteur d'augmentation de niveau, 26, peut par exemple comprendre un simple circuit détecteur de niveau et comparateur. Par exemple, au moment de l'appui sur le bouton de coupure de son, ce circuit établit un niveau de référence. Il établit un niveau de référence sur la base du niveau de la tension continue. Ensuite, lorsque le signal dépasse le signal de référence, comme par exemple lorsque l'aéronef se rapproche d'une ligne électrique, il actionne un commutateur qui reconnecte le signal audio. Le circuit pour la fonction ci-dessus peut prendre un certain nombre de formes classiques, mais il serait adapté à la conception spécifique d'un système d'avertissement, comme l'homme de l'art le comprendra aisément. La figure 3 illustre un mode de réalisation supplémentaire de l'invention. Comme illustré sur cette figure, le système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique embarqué à bord d'un aéronef, pour alerter un pilote de la proximité d'une ligne électrique, utilise le système appelé"Global Positioning System" (GPS) (non représenté) et un récepteur GPS 40. Le GPS et le récepteur GPS 40 déterminent la latitude, la longitude et l'altitude de l'aéronef, comme par exemple l'hélicoptère 10 représenté sur la figure 1. Le système 39 comprend également un système appelé"Geographic Information System" (GIS), consistant en moyens de stockage ou mémoire 42. Cette mémoire 42 ou système GIS contient une représentation de réseau électrique pour une zone géographique présélectionnée. Cette représentation de réseau électrique comprend les coordonnées de longitude et de latitude pour toutes les lignes électriques à l'intérieur de la zone géographique dans laquelle l'hélicoptère travaille. L'information provenant du récepteur GPS 40 est émise vers un ordinateur GPS 44 par l'intermédiaire d'une liaison de communication GPS 41. L'information provenant du GIS ou de la mémoire 42 est émise vers l'ordinateur 44 par l'intermédiaire d'une liaison de communication 43. Lorsque des données de position de GPS sont reçues par le récepteur GPS 40, les données de position sont interprétées et transmises à l'ordinateur GPS 44. Ces données de position définissent alors d'une manière classique la position de l'hélicoptère ou autre aéronef par sa longitude, sa latitude et son altitude. Le système GIS ou mémoire 42 fournit alors à l'ordinateur 44, au moyen de la liaison 43, la position du réseau électrique comprenant les lignes électriques. L'ordinateur 44 compare la position des lignes électriques avec la position de l'hélicoptère au moyen d'un programme de comparaison, et il génère un signal lorsque l'aéronef est à moins d'une distance présélectionnée de l'une des lignes électriques. Cette programmation de l'ordinateur peut tre effectuée par des techniques de programmation classiques, et elle est tout à fait dans les possibilités de l'homme de l'art. Comme illustré sur la figure 3, l'ordinateur GPS 44 est connecté à un dispositif d'alarme 46 par une liaison 45, de façon que le dispositif d'alarme 46 produise un avertissement pour avertir le pilote qu'il s'approche d'une ligne électrique. L'ordinateur GPS 44 peut également tre programmé de façon à augmenter le volume, la fréquence et/ou l'intensité de l'avertissement au fur et à mesure que l'aéronef s'approche ou se rapproche d'une ligne électrique. Un avantage de cette alarme produite par GPS consiste en ce qu'elle avertira un pilote de la proximité d'une ligne électrique mme s'il n'y a pas de courant dans la ligne ou s'il y a un problème concernant l'appareil de radio de basse fréquence 16, ou une défaillance de celuici. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent tre apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique embarqué à bord d'un aéronef, pour alerter un pilote de la proximité d'une ligne électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un radiorécepteur de basse fréquence (16) et une antenne (18) connectée fonctionnellement au récepteur (16) pour détecter un signal alternatif d'environ 50 à 60 hertz émanant d'une ligne électrique (12), des moyens (22) pour convertir un signal de radio en un signal continu et des moyens (22) pour produire un signal audio en réponse au signal continu, afin d'avertir un pilote de la proximité d'une ligne électrique (12), des moyens comprenant un circuit de détection d'augmentation de niveau (26) pour détecter une augmentation du niveau du signal alternatif et des moyens (24, 34) pour avertir un pilote qu'il s'approche d'une ligne électrique (12). 2. Système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique embarqué à bord d'un aéronef, pour alerter un pilote de la proximité d'une ligne électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un radiorécepteur de basse fréquence (16) et une antenne (18) connectée fonctionnellement au récepteur (16) pour détecter un signal alternatif d'environ 50 à 60 hertz émanant d'une ligne électrique (12), des moyens (22) pour convertir un signal de radio en un signal continu et des moyens (22) pour produire un signal audio en réponse au signal continu, afin d'avertir un pilote de la proximité d'une ligne électrique (12), des moyens (28) pouvant tre actionnés manuellement pour couper le signal audio et des moyens (26) consistant en un circuit de détection d'augmentation de niveau, pour détecter une augmentation du niveau de signal émanant de la ligne électrique (12) et pour exercer une action prioritaire sur les moyens (28) pour couper le signal audio, en réponse à une telle augmentation de niveau, pour rappeler ainsi à un pilote le danger d'une ligne électrique (12). 3. Système de détection et d'avertissement de la présence d'une ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, selon la revendication 2, caractérisé en ce que le signal audio consiste en une série de claquements. 4. Système de détection et d'avertissement de la présence d'une ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (22) pour augmenter la fréquence de la série de claquements au fur et à mesure que l'aéronef (10) s'approche d'une ligne électrique. 5. Système de détection et d'avertissement de la présence d'une ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (28) pour remplacer un signal audio qui a été coupé par un signal visuel. 6. Système de détection et d'avertissement de la présence d'une ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, pour alerter un pilote de la proximité d'une ligne électrique (12), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (16) pour détecter un signal alternatif émanant d'une ligne électrique (12), des moyens (22,24) pour produire un signal audio en réponse au signal alternatif, pour alerter un pilote de la proximité d'une ligne électrique (12) et des moyens (28) pouvant tre actionnés manuellement pour couper le signal audio et remplacer le signal coupé par un signal visuel, et des moyens (26) consistant en un circuit de détection d'augmentation de niveau, pour détecter une augmentation du niveau de signal émanant de la ligne électrique (12) et pour exercer une action prioritaire sur les moyens (28) pour couper le signal audio, en réponse à de telles augmentations de niveau, pour rappeler ainsi à un pilote le danger d'une ligne électrique (12). 7. Système de détection et d'avertissement de présence de ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, pour alerter un pilote d'un aéronef (10) de la proximité d'une ligne électrique, caractérisé en ce qu'il comprend des premiers et seconds moyens de détection, les premiers moyens de détection comprenant un radiorécepteur de basse fréquence (16) et une antenne (18) connectée fonctionnellement au récepteur (16) pour détecter un signal alternatif d'environ 50 à 60 hertz émanant d'une ligne électrique (12), des moyens comprenant un circuit de détection d'augmentation de niveau (26) pour détecter une augmentation du niveau de signal alternatif, et des moyens (22) pour convertir un signal de radio en un signal continu ; les seconds moyens de détection comprenant des moyens de stockage de données (42) dans lesquels est stockée une représentation d'un réseau électrique avec la position géographique de toutes les lignes électriques (12) à l'intérieur d'une zone géographique sélectionnée, un système de positionnement (40) pour recevoir et démoduler des signaux pour déterminer la position d'un aéronef (10), des moyens (44) pour comparer la position de l'aéronef (10) avec la position des lignes électriques et pour produire un signal lorsque l'aéronef (10) est à moins d'une distance présélectionnée d'une ligne électrique (12) ; et des moyens (46) pour produire un signal audio en réponse à un signal provenant des premiers ou des seconds moyens de détection, afin d'avertir un pilote de la proximité d'une ligne électrique. 8. Système de détection et d'avertissement de la présence d'une ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, pour alerter un pilote d'un aéronef (10) de la proximité d'une ligne électrique (12), caractérisé en ce qu'il comprend des premiers et seconds moyens de détection, les premiers moyens de détection comprenant un radiorécepteur de basse fréquence (16) et une antenne (18) connectée fonctionnellement au récepteur (16) pour détecter un signal alternatif d'environ 50 à 60 hertz émanant d'une ligne électrique (12), et des moyens (22) pour convertir un signal de radio en un signal continu ; les seconds moyens de détection comprenant des moyens de stockage de données (42) à l'intérieur desquels est stockée une représentation de réseau électrique avec la position géographique de toutes les lignes électriques (12) dans une zone géographique sélectionnée, un système de positionnement (40) pour recevoir et démoduler des signaux pour déterminer la position d'un aéronef (10), des moyens (44) pour comparer la position de l'aéronef (10) avec la position des lignes électriques (12) et pour produire un signal lorsque l'aéronef (10) est à moins d'une distance présélectionnée d'une ligne électrique (12) ; et des moyens (46) pour produire un signal audio en réponse à un signal provenant des premiers et des seconds moyens de détection, afin d'avertir un pilote de la proximité d'une ligne électrique (12), des moyens (28) pouvant tre actionnés manuellement pour couper le signal audio, et des moyens (26) consistant en un circuit de détection d'augmentation de niveau, pour détecter une augmentation du niveau de signal émanant de la ligne électrique (12) et pour exercer une action prioritaire sur les moyens (28) pour couper le signal audio, en réponse à une telle augmentation de niveau, pour rappeler ainsi à un pilote le danger d'une ligne électrique. 9. Système de détection et d'avertissement de la présence d'une ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (28,34) pour remplacer un signal audio coupé par un signal visuel. 10. Système de détection et d'avertissement de la présence d'une ligne électrique, embarqué à bord d'un aéronef, selon la revendication 9, caractérisé en ce que le signal audio consiste en une série de claquements.