Brevet FR3003347A1 — publié le 20140919

Procédé de formation de grille définissant un premier cadre de référence relative Les systèmes de navigation relative sont utiles pour diverses applications telles que la navigation de véhicules autonomes, notamment dans le cadre d'un entrepôt ou d'une usine, du ravitaillement en vol et des rendez-vous spatiaux. Dans certaines applications, seule la distance entre deux objets est nécessaire. Dans d'autres applications, il faut à la fois la distance et l'assiette relative (tangage, lacet et roulis) entre deux objets. Dans ces applications, une grande fiabilité et un faible coût peuvent être souhaitables. Dans une forme de réalisation, l'invention concerne un procédé pour projeter dans l'espace, à partir d'un premier objet, une pluralité de lignes modulées pour former une grille définissant un premier cadre de référence relative, le procédé comportant la projection de lumière polarisée à première orientation afin de former une ligne horizontale de grille projetée dans l'espace depuis le premier objet, la projection de lumière polarisée à seconde orientation, différente de la première orientation, afin de former une ligne verticale de grille projetée dans l'espace depuis le premier objet, la modulation de la ligne horizontale de grille pour transmettre un premier mot de grille composé d'un certain nombre de bits modulés afin d'identifier la ligne horizontale de grille sur la grille par le premier mot de grille modulé, et la modulation de la ligne verticale de grille pour transmettre un second mot de grille, différent du premier mot de grille et composé d'un certain nombre de bits modulés afin d'identifier la ligne verticale de grille sur la grille par le second mot de grille modulé. L'invention sera mieux comprise à l'étude détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels : -la Figure 1 est une vue schématique d'un premier et d'un second objets, chacun ayant son cadre de référence relative et étant apte à naviguer, selon une forme de réalisation de l'invention ; -la Figure 2 est un organigramme illustrant un procédé pour projeter une grille dans l'espace selon une forme de réalisation de l'invention ; et -la Figure 3 est une vue schématique d'un générateur de grille apte à projeter une ligne horizontale de grille et une ligne verticale de grille selon une forme de réalisation de l'invention. La Figure 1 représente un premier objet ou générateur 10 de grille qui projette une grille, telle qu'une pluralité de lignes entrecroisées, dans l'espace à l'intérieur d'un champ d'émission 12. Comme illustré, la grille projetée comprend des lignes entrecroisées. A une certaine distance du générateur 10 de grille, ces lignes entrecroisées apparaissent sous la forme qu'une grille dans l'espace, les dimensions de la grille augmentant avec la distance par rapport au générateur 10 de grille. Aux fins de la description, le générateur 10 de grille peut être perçu comme projetant des lignes entrecroisées sensiblement dans la direction y du système de coordonnées illustré. Si on venait à observer la projection de lignes entrecroisées dans le plan x-z à une certaine distance R1 du générateur 10 de grille, on observerait une première grille 14. Si on venait à observer la même projection de lignes entrecroisées à une certaine distance R2, plus grande que la distance R1 dans le plan x-z, on observerait une seconde grille 16, qui apparaît relativement plus grande que la première grille 14. La première grille 14, à la distance R1 du générateur 10 de grille, est délimitée dans l'espace, dans la direction horizontale, par une première ligne verticale 18 et une deuxième ligne verticale 20. Il existe une pluralité de lignes verticales générées, dans l'espace et le temps, entre la première ligne verticale 18 et la deuxième ligne verticale 20. La première grille 14, à une distance R1 du générateur 10 de grille, est délimitée dans l'espace, dans la direction verticale, par une première ligne horizontale 22 et une deuxième ligne horizontale 24. Il existe une pluralité de lignes horizontales générées, dans l'espace et le temps, entre la première ligne horizontale 22 et la deuxième ligne horizontale 24. La distance R1 peut être n'importe quelle distance entre la première grille 14 et le générateur 10 de grille. Par commodité, la distance est déterminée entre un point 26 dans la première grille 14 et le générateur 10 de grille, comme représenté. La seconde grille 16, à la distance R2 du générateur 10 de grille, est, à toutes fins pratiques, la même que la première grille 14, mais à une plus grande distance du générateur 10 de grille que la première grille 14. La seconde grille 16 est délimitée dans l'espace, dans la direction horizontale, par une première ligne verticale 28 de la seconde grille 16 et par une deuxième ligne verticale 30 de la seconde grille 16. Il existe une pluralité de lignes verticales générées, dans l'espace et le temps, entre la première ligne verticale 28 de la seconde grille 16 et la deuxième ligne verticale 30 de la seconde grille 16. La seconde grille 16, à une distance R2 du générateur 10 de grille, est délimitée dans l'espace, dans la direction verticale, par une première ligne horizontale 32 de la seconde grille 16 et par une deuxième ligne horizontale 34 de la seconde grille 16. Il existe une pluralité de lignes horizontales générées, dans l'espace et le temps, entre la première ligne horizontale 32 de la seconde grille et la deuxième ligne horizontale 34 de la seconde grille 16. Un point 36 sur la seconde grille 16 est représenté. La similitude des grilles 14 et 16 devient apparente dans le cas de lignes de grille projetées, où la seconde grille 16 est formée par les mêmes lignes que celles formant la première grille 14, sauf que la seconde grille 16 est observée à une plus grande distance du générateur 10 de grille, ce qui fait que la seconde grille 16 apparaît plus grande que la première grille 14. En ce sens, la seconde grille 16 a l'apparence des lignes de grille générées par le générateur 10 de grille à la distance R2, alors que la première grille 14 est l'apparence des lignes de grille à la distance R1. Les grilles 14 et 16 peuvent avoir n'importe quel nombre de lignes. Comme illustré, elles comprennent dix lignes verticales et dix lignes horizontales. Une grille comprenant un plus grand nombre de lignes entrecroisées peut avoir pour effet une meilleure résolution angulaire de détection pour un champ d'émission fixe 12 et une distance fixe par rapport au générateur 10 de grille qu'une grille comprenant un plus petit nombre de lignes entrecroisées. Les grilles 14 et 16 sont représentées sous une forme carrée, mais cela n'est pas indispensable pour les procédés et dispositifs selon la présente invention. La grille peut avoir n'importe quelle forme, notamment rectangulaire, ovale ou circulaire. En outre, les lignes entrecroisées des grilles 14 et 16 représentées orthogonales ; cependant, cela n'est pas indispensable pour les procédés et dispositifs selon la présente invention. Les angles entre les lignes entrecroisées peuvent être des angles droits, des angles aigus ou des angles obtus dans différentes parties de la grille. Bien que les exemples représentés utilisent des coordonnées cartésiennes, n'importe quel système de coordonnées peut être utilisé, dont des systèmes de coordonnées polaires, cylindriques ou sphériques. Par exemple, pour former une grille se prêtant à une représentation par coordonnées polaires, une série de cercles concentriques et des lignes rayonnant depuis le centre de ces cercles peuvent être projetées dans l'espace par le générateur de grille. Un second objet ou module de détection 38 peut se trouver dans le champ d'émission 12 du générateur 10 de grille, ce qui permet au module de détection 38 de "voir" la grille. Le module de détection 38 peut être agencé de n'importe quelle manière appropriée pour "voir" la grille. Des formes de réalisation de l'invention comportent la projection dans l'espace, depuis un premier objet ou générateur de grille, d'une pluralité de lignes modulées afin de former une grille définissant un premier cadre de référence relative. Selon une forme de réalisation de l'invention, la Figure 2 illustre un procédé 100, lequel peut servir à projeter une grille dans l'espace. Le terme "espace" ne se limite pas à l'espace extérieur et la grille peut être projetée dans n' importe quel espace adéquat, notamment l'intérieur ainsi qu'à l'extérieur. Le procédé 100 commence en 102 par une projection de lumière polarisée à première orientation afin de former une ligne horizontale de grille projetée depuis le premier objet. En 104, une lumière polarisée à seconde orientation, différente de la première orientation, peut être projetée afin de former une ligne verticale de grille projetée depuis le premier objet. La ligne horizontale de grille et la ligne verticale de grille peuvent s'entrecroiser pour former une partie de la grille. Au sens où il est employé dans la présente description, le terme polarisation fait référence l'état de polarisation de la lumière, défini par l'orientation de son champ électrique lors de la propagation de l'onde lumineuse. Les états de polarisation de la lumière peuvent varier avec n'importe quel degré de variation voulu dans les deux orientations. Cependant, dans un but de commodité d'utilisation, deux orientations différentes peuvent être choisies sous la forme de paires orthogonales de façon qu'une polarisation puisse être bloquée à l'aide d'un filtre polarisant ou d'un polariseur d'un type approprié tout en permettant la transmission de la polarisation orthogonale correspondante. Par exemple, le champ électrique d'une lumière polarisation linéaire peut être polarisé verticalement ou horizontalement. Ainsi, la première orientation peut être horizontale et la seconde orientation peut être verticale. Puisque les deux vecteurs de champ électrique sont perpendiculaires ou orthogonaux, ils ne peuvent pas interférer l'un avec l'autre et ils peuvent être bloqués ou transmis par un polariseur linéaire, en fonction de l'alignement des axes de polarisation. La ligne horizontale de grille peut être modulée, en 106, pour transmettre un premier mot de grille composé d'un certain nombre de bits modulés afin d'identifier la ligne horizontale de grille sur la grille par le mot de grille modulé, et en modulant, en 108, la ligne verticale de grille pour transmettre un mot composé d'un certain nombre de bits modulés afin d'identifier la ligne horizontale de grille sur la grille par le mot de grille modulé. Le second mot de grille peut être différent du premier mot de grille. Par exemple, on entend par mot de grille le fait que la structure ou la caractéristique de la grille produit des données ou des informations lisibles ou détectables par le module de détection. De plus, le mot de grille pourrait être composé de n'importe quel nombre de bits, y compris n'importe quel nombre de bits de départ ou d'arrêt, de bits de données ou de bits de recherche d'erreurs, de correction ou de parité. Les bits de données peuvent coder les lignes verticale et horizontale avec une suite exclusive de bits. Au moment où ces bits sont détectés par le module de détection et traités par le processeur, le microcontrôleur ou autres circuits, l'emplacement sur la grille peut être déterminé. N'importe quel nombre de procédés de modulation connus pourraient servir pour coder les mots de grille sur la ligne horizontale de grille et la ligne verticale de grille, dont, entre autres, la modulation d'amplitude (AM), la modulation de fréquence (FM), la modulation d'amplitude en quadrature (QAM) ou des combinaisons de celles-ci. Une manière de coder le mot de grille consiste à moduler le faisceau servant à former les lignes. La modulation peut s'effectuer en modifiant l'intensité du faisceau et/ou en bloquant le faisceau suivant une certaine périodicité. Le procédé de formation de grille est souple et le procédé illustré 100 ne constitue qu'une illustration. Par exemple, la suite d'étapes présentée ne constitue qu'une illustration et n'est nullement destinée à limiter le procédé 100, étant entendu que les étapes peuvent se dérouler dans un ordre logique différent ou que des étapes supplémentaires ou intermédiaires peuvent être incluses sans s'écarter des formes de réalisation de l'invention. Par exemple, le procédé 100 peut comporter la projection dans l'espace de lignes horizontales et verticales de grille entrecroisées afin de former des parties supplémentaires de la grille. Les lignes horizontales et verticales de grille supplémentaires entrecroisées peuvent être physiquement espacées les unes des autres dans l'espace. Ces lignes supplémentaires peuvent elles aussi être modulées. Plus particulièrement, lorsque chacune de ces lignes balaye l'espace, la lumière peut être modulée à l'aide d'un code exclusif synchronisé avec la position de la lumière pendant chacun des balayages horizontaux et verticaux. Cela décrit une grille bidimensionnelle de points, chaque point étant représenté à titre exclusif par une composante horizontale et une composante verticale résultant des balayages horizontaux et verticaux successifs. Chacune des lignes entrecroisées projetées pourrait être codée différemment, ou un groupe de lignes entrecroisées pourraient être codées d'une manière semblable. La Figure 3 représente un générateur 200 de grille apte à fonctionner selon un mode de mise en oeuvre du procédé 100. Un générateur 202 de faisceau comprenant un laser 204 et un conformateur 206 de faisceau peut être inclus, ainsi qu'un galvanomètre 208 possédant un miroir 210, un moyen d'entraînement 212 de galvanomètre, un polariseur rotatif ou rotateur de polarisation 214, un synchroniseur 216, un séparateur 220 de faisceau polarisant, un premier miroir 222 et un second miroir 224. Bien que le générateur 202 de faisceau ait été représenté sous une forme comprenant un laser 204 et un conformateur 206 de faisceau, le générateur 202 de faisceau peut comprendre n'importe quelle source d'éclairage adéquate. Dans l'exemple illustré, la ligne horizontale de grille et la ligne verticale de grille peuvent être projetées depuis une source d'éclairage, telle que le laser 204, qui émet un unique faisceau lumineux. Selon une autre possibilité, la ligne horizontale de grille et la ligne verticale de grille peuvent être projetées depuis deux sources d'éclairage ou une source d'éclairage projetant deux faisceaux lumineux. Le galvanomètre 208 muni du miroir 210 peut servir à réaliser un balayage par l'unique faisceau lumineux depuis le générateur 202 de faisceau afin de former la ligne horizontale et/ou la ligne verticale de grille. Plus particulièrement, le moyen d'entraînement 212 de galvanomètre peut déplacer le galvanomètre 208 de façon que le galvanomètre 208 puisse amener le faisceau à balayer des parties du séparateur 220 de faisceau. Le rotateur de polarisation 214 est un dispositif optique qui fait tourner suivant un angle choisi l'axe de polarisation du faisceau lumineux polarisation linéaire. Le rotateur de polarisation 214 peut être commandé électroniquement et peut être installé sur le trajet du faisceau laser soit avant le galvanomètre 208 soit juste après le galvanomètre 208. La disposition du rotateur de polarisation 214 avant le galvanomètre 208 peut être préférable afin de conserver un angle d'incidence de zéro degré par rapport au rotateur de polarisation 214 pendant le balayage, pour de meilleures performances de polarisation. Dans l'exemple illustré, le synchroniseur 216 peut servir à commander la modulation, l'angle de balayage du galvanomètre, la commande de polarisation et la synchronisation électronique du générateur 200 de grille. Le séparateur 220 de faisceau peut être un cube séparateur de faisceau de polarisation tel qu'un prisme de Wollaston. Ce séparateur 220 de faisceau à comme propriété de transmettre un seul état de polarisation linéaire directement à travers le cube et de réfléchir l'état de polarisation linéaire orthogonal avec un angle de déviation de 90 degrés par rapport à l'interface en diagonale du cube. Les premier et second miroirs 222 et 224 peuvent servir à diriger la ligne horizontale de grille polarisée et la ligne verticale de grille polarisée dans la même direction et dans le même plan. En fonctionnement, le laser 204 crée un faisceau lumineux qui est transmis par l'intermédiaire du conformateur 206 de faisceau et est réfléchi par le miroir 210 que le galvanomètre 208 fait tourner. Le galvanomètre 208 accomplit la fonction de balayage dans l'espace par le faisceau. La lumière émergeant du générateur 202 de faisceau peut être polarisée à un haut degré. Selon une autre possibilité, un polariseur peut être installé quelque part entre le laser 204 et le rotateur de polarisation 214 de façon que le faisceau lumineux puisse être polarisé quand il traverse le polariseur. Le rotateur de polarisation 214 agit en alignant la polarisation d'entrée avec le séparateur 220 de faisceau de polarisation en alternance sur les deux axes de polarisation de séparateur 220 de faisceau de polarisation sous le contrôle d'un signal électronique d'entraînement, qui est synchronisé avec le moyen de commande 212 de galvanomètre et la modulation de laser par le synchroniseur 216. Le séparateur 220 de faisceau polarisant est sur le trajet du faisceau réfléchi depuis le galvanomètre rotatif 208 et via le rotateur de polarisation 214. Selon la polarisation de la lumière issue du rotateur de polarisation 214, le séparateur 220 de faisceau de polarisation transmettra le faisceau via le séparateur 220 de faisceau de polarisation ou le faisceau sera réfléchi à l'interface en diagonale du séparateur 220 de faisceau de polarisation. Ainsi, le faisceau lumineux peut être alternativement transmis ou réfléchi par le séparateur 220 de faisceau de polarisation en faisant passer le faisceau lumineux par le rotateur de polarisation 214 qui fait tourner en alternance la polarisation de la lumière du galvanomètre 208 au séparateur 220 de faisceau de polarisation et en créant ainsi la ligne horizontale de grille et la ligne verticale de grille alternées qui émergent du séparateur 220 de faisceau de polarisation. La projection de la lumière polarisée ayant la première orientation peut comprendre la projection d'un faisceau lumineux polarisé à première orientation et la projection de la lumière polarisée ayant la seconde orientation peut comprendre la projection d'un faisceau lumineux polarisé à seconde orientation. Le faisceau lumineux polarisé à la première orientation peut être réfléchi depuis une interface en diagonale du séparateur 220 de faisceau de polarisation afin de former la ligne horizontale de grille et le faisceau lumineux polarisé à la seconde orientation peut être amené à passer par le séparateur de faisceau de polarisation afin de former la ligne verticale de grille. De la sorte, la lumière polarisée à première orientation peut être projetée afin de former une ligne horizontale de grille projetée dans l'espace depuis le générateur de grille et la lumière polarisée à seconde orientation différente de la première orientation peut être projetée afin de former une ligne verticale de grille projetée dans l'espace depuis le générateur de grille. En fonction de l'alignement d'entrée entre le rotateur de polarisation 214 et le séparateur 220 de faisceau de polarisation, la lumière est émise soit vers le premier miroir 222 soit vers le second miroir 224. Le premier miroir 222 est placé sur le trajet du faisceau transmis via le séparateur 220 de faisceau de polarisation. Dans l'exemple illustré, le premier miroir 222 peut être orienté de façon que le faisceau de balayage soit émis hors de la page de la figure, vers la personne qui regarde celle-ci. Vu par cette personne, le mouvement de balayage sera vertical. Le second miroir 224 est placé sur le trajet du faisceau réfléchi par le séparateur 220 de faisceau de polarisation et orienté de la même manière que le premier miroir 222, sauf qu'il a subi une rotation de 90 degrés dans le sens horaire. Le second miroir 224 peut être orienté de façon que le faisceau de balayage soit lui aussi réfléchi depuis la page de la figure. Le faisceau a un mouvement de balayage qui est horizontal et la forme du faisceau a elle aussi subi une rotation de 90 degrés par rapport au faisceau de balayage vertical. Ainsi, deux faisceaux parallèles sont créés en alternance, chacun balayant dans une direction différente, respectivement verticale et horizontale. Les formes de faisceaux correspondantes subissent aussi une rotation de 90 degrés l'une par rapport à l'autre. Après avoir été réfléchis par les premier et second miroirs 222 et 224, les deux faisceaux parallèles formant la ligne horizontale de grille et la ligne verticale de grille peuvent comprendre une lumière polarisée ayant la même orientation. Les formes de réalisation décrites plus haut offrent divers avantages, dont le fait que les formes de réalisation permettent la projection de lignes verticales et horizontales de grille, les lignes horizontales et verticales de grille comportant de la lumière polarisée à orientations différentes. Cela peut permettre l'utilisation d'un générateur de grille extrêmement petit et compact pour émettre ces lignes de grille, ce qui peut permettre de réduire le coût du générateur de grille, spécifique en ce qu'il peut se loger dans des espaces exigus. Liste des repères 10 Générateur de grille 12 Champ d'émission 14 Première grille 16 Seconde grille 18 Première ligne verticale 20 Seconde ligne verticale 22 Première ligne horizontale 24 Seconde ligne horizontale 26 Point 28 Première ligne verticale 30 Seconde ligne verticale 32 Première ligne horizontale 34 Seconde ligne horizontale 36 Point 38 Module de détection 100 Procédé 102 Projection 104 Projection 106 Modulation 108 Modulation 200 Générateur de grille 202 Générateur de faisceau 204 Laser 206 Conformateur de faisceau 208 Galvanomètre 210 Miroir 212 Moyen d'entraînement de galvanomètre 214 Rotateur de polarisation 216 Synchroniseur 220 Séparateur de faisceau de polarisation 222 Premier miroir 224 Second miroir REVENDICATIONSI. Procédé (100) pour projeter dans l'espace, depuis un premier objet (10, 200), une pluralité de lignes modulées afin de former une grille (14, 16) définissant un premier cadre de référence relative, le procédé comportant : la projection (102) de lumière polarisée a première orientation afin de former une ligne horizontale de grille projetée dans l'espace depuis le premier objet ; la projection (104) de lumière polarisée a seconde 10 orientation différente de la première orientation afin de former une ligne verticale de grille projetée dans l'espace depuis le premier objet ; la modulation (106) de la ligne horizontale de grille pour transmettre un premier mot de grille composé d'un certain nombre 15 de bits modulés afin d'identifier la ligne horizontale de grille sur la grille par le premier mot de grille modulé ; et la modulation (108) de la ligne verticale de grille pour transmettre un second mot de grille composé d'un certain nombre de bits modulés afin d'identifier la ligne verticale de grille sur la grille 20 par le second mot de grille modulé. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la ligne horizontale de grille et la ligne verticale de grille (22, 24, 32, 34 et 18, 20, 28 30) s'entrecroisent pour former une partie de la grille (14, 16). 25 3. Procédé selon la revendication 2, comportant en outre la projection dans l'espace de lignes horizontales et verticales supplémentaires (22, 24, 32, 34 et 18, 20, 28, 30) de grille afin de former des parties supplémentaires de la grille (14, 16). 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel les lignes horizontales et verticales supplémentaires (22, 24, 32, 34 et 18, 20, 28, 30) de grille sont espacées physiquement les unes des autres dans l'espace. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la projection de la ligne horizontale de grille et de la ligne verticale de grille (22, 24, 32, 34 et 18, 20, 28, 30) comprend une projection depuis une source d'éclairage (204) émettant un unique faisceau lumineux. 6. Procédé selon la revendication 5, comportant en outre le passage de l'unique faisceau lumineux par un conformateur (206) de faisceau. 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la source d'éclairage (204) est un laser. 8. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la projection des lignes comprend en outre l'utilisation d'un galvanomètre (208) pour provoquer un balayage par le faisceau lumineux afin de former les lignes horizontales et/ou les lignes verticales (22, 24, 32, 43 ou 18, 20, 28, 30). 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'unique faisceau lumineux est polarisé afin de former les lignes horizontales et/ou les lignes verticales (22, 24, 32, 43 ou 18, 20, 28, 30) avec la lumière polarisée. 10. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la projection de la lumière polarisée ayant la première polarisation comprend la projection d'un faisceau lumineux polarisé à première orientation. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel le faisceau lumineux polarisé ayant la première orientation est réfléchi par une interface en diagonale d'un séparateur (220) de faisceau polarisé afin de former la ligne horizontale de grille. 12. Procédé selon la revendication 11, dans lequel la projection de la lumière polarisée ayant la seconde orientation comprend la projection d'un faisceau lumineux polarisé à seconde orientation. 13. Procédé selon la revendication 12, dans lequel le faisceau lumineux polarisé ayant la seconde orientation est amené à passer par le séparateur (220) de faisceau polarisé afin de former la ligne verticale de grille. 14. Procédé selon 1 revendication 1, dans lequel le second mot est différent du premier mot. 15. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la ligne horizontale de grille et la ligne verticale de grille (22, 24, 32, 34 et 18, 20, 28, 30) comprennent de la lumière polarisée ayant la même orientation.