FR 2717571 A1 19950922 FR 9403217 A 19940318 DISPOSITIF POUR LA DÉTERMINATION D'UNE TRAJECTOIRE, NOTAMMENT EN VUE DE RÉALISER LA CARTOGRAPHIE DE GALERIES SOUTERRAINES PAR UN OPÉRATEUR PROCÉDANT À UNE EXPLORATION D'UN RÉSEAU. La présente invention concerne un dispositif pour la détermination d'une trajectoire, notamment en vue de réaliser la cartographie de galeries souterraines par un opérateur procédant à une exploration d'un réseau. La cartographie de réseaux noyés est réalisée dans l'état de la technique de manière empirique par des plongeurs procédant régulièrement à des visées et traçant au fur et à mesure de leur progression un schéma de la galerie explorée. L'objet de la présente invention est de proposer un dispositif permettant de réaliser une cartographie rigoureuse et avec un degré de précision élevée, par le biais d'une exploration par des opérateurs autonomes et ne disposant pas d'un équipement coûteux ou encombrant. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif de manipulation simple. A cet effet, l'invention concerne plus particulièrement un dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionnel, notamment pour la cartographie de galeries inondées, caractérisé en ce qu'il comporte un premier capteur constitué par un compas magnétique ou par un magnétomètre bi ou tri-axial délivrant un premier signal électrique fonction de l'orientation géographique du support dudit compas, un deuxième capteur délivrant un signal fonction la distance parcourue, et notamment par un capteur délivrant un signal fonction de la longueur de fil déroulé depuis un point de référence, et un troisième capteur délivrant un signal fonction de la pression, le dispositif comportant en outre un calculateur pour la mémorisation d'un fichier de données correspondant aux signaux délivrés par lesdits trois capteurs. Le dispositif met en oeuvre exclusivement des moyens portables pouvant être alimentés de manière autonome, et ne nécessitant aucune infrastructure préalable. I1 est donc parfaitement adapter à une mise en oeuvre par des plongeurs individuels opérant sans soutien logistique élaboré. Les signaux mémorisés peuvent être exploités après une mission par un outil informatique pour la réalisation de tracés ou de détermination des caractéristiques du site exploré. Selon un premier mode de mise en oeuvre, le capteur magnétique comporte des moyens de fixation sur l'opérateur de façon à conserver avec ledit axe de progression dudit opérateur une position angulairement sensiblement constante, le dispositif comportant en outre un circuit d'horloge propre à activer périodiquement la mémorisation d'un nouvel ensemble de données correspondant à la valeur instantanée des signaux provenant des capteurs. La fixation s'effectue par exemple sur la combinaison de plongée du plongeur, de manière à ce que le capteur magnétique soit orienté selon l'axe vertébral du plongeur. Ce mode de réalisation permet à l'opérateur de se déplacer avec une grande liberté de mouvement, sans qu'il ait à intervenir sur le fonctionnement du dispositif. Selon un deuxième mode de mise en oeuvre, le capteur magnétique est solidaire d'un dévidoir de fil, le dispositif comportant en outre un bouton d'activation manuelle des données correspondant aux signaux délivrés par les capteurs. Ce mode de réalisation permet de réaliser des cartographies de grande précision, par visées successives du dernier point de référence depuis un point de changement d'orientation. Ce mode de réalisation permet par ailleurs de minimiser l'incidence de déplacements latéraux par rapport à la trajectoire la plus courte, les erreurs étant d'autant plus faibles que la distance entre le point de référence et le point de visée est importante. Les deux modes de mise en oeuvre susmentionnés peuvent par ailleurs être combinés entre eux de façon à permettre un retraitement informatique des données en vue d'une amélioration de la précision. L'invention est décrite plus en détail dans ce qui suit, faisant référence à des modes de réalisation exposés à titre d'exemples non limitatifs, se rapportant aux dessins annexés où - la figure 1 représente une vue schématique d'un premier mode de mise en oeuvre - la figure 2 représente une vue schématique d'un deuxième mode de mise en oeuvre Le dispositif de détermination de trajectoire pour la réalisation d'une cartographie d'un réseau noyé est décrit dans ce qui suit en référence à un exemple non limitatif de réalisation, dont la figure 1 représente une vue schématique d'un premier mode de mise en oeuvre. Un tel dispositif est destiné à reconstituer la trajectoire d'un plongeur (5) qui explore une galerie noyée avec une précision de l'ordre de 5% (5 m de dérive pour 100m parcourus). Les plongeurs (5) progressant en galerie noyée balisent systématiquement le parcours qu'ils suivent dans les conduits qui sont souvent labyrinthiques en utilisant un fil d'Ariane. Le plongeur (5) déroule au fur et à mesure de sa progression ce fil Nylon d'environ 2-3 millimètres d'épaisseur qui est bobiné sur un dévidoir. I1 le fixe dans la galerie chaque fois que de possibles frottements sur la roche menacent de sectionner ce seul guide qui le relie à la surface. La trajectoire suivie par le plongeur (5) qu'il faut reconstituer est donc une succession de lignes brisées circonscrites à l'intérieur d'une galerie. Description d'un exemple de réalisation du dispositif Le dispositif est constitué de plusieurs composantes - un dévidoir de fil d'Ariane (1) - un compas magnétique (2) - un boîtier de commande (3) renfermant un capteur de pression. Le dévidoir de fil d'Ariane (1) contient une bobine de fil d'Ariane cylindrique. A pleine charge, les dimensions de cette bobine sont de 65 mm de diamètre pour 165 mm de hauteur. Le diamètre du fil d'Ariane est compris entre 1 millimètre et 3 millimètres, ce qui correspond à une longueur totale du fil contenu dans le dévidoir (1) qui peut varier entre respectivement 1000 mètres et 250 mètres. Le dévidoir (1) est muni d'un compteur de nombre de tours effectué par la bobine. Pour compter le nombre de tours, les deux moyens simples qui suivent sont envisageables Selon le premier moyen, l'axe de la poulie est relié à un réducteur de rapport 600 lui même relié à un potentiomètre multitours. Chaque fois que la poulie fait donc un tour, l'axe du potentiomètre en fait 1/600 ème. En choisissant un potentiomètre de précision, on obtient donc une image analogique de la longueur du fil déroulé. Un moyen préféré consiste en un aimant fixé dans la flasque mobile de la bobine sur laquelle est enroulé le fil d'Ariane. Chaque fois que la bobine fait un tour, cet aimant ferme un interrupteur à lame souple (ILS) fixé sur le bâti du dévidoir. A chaque tour de poulie, l'aimant passe devant 1'ILS et génère donc un signal logique qui incrémente un compteur. Connaissant au départ le rayon du bobinage, on compte le nombre de tours effectués par la bobine sur laquelle est enroulée le fil d'Ariane lorsque le plongeur (5) avance dans la galerie. Le fil ayant été préalablement embobiné régulièrement, la longueur du fil déroulé suit une loi spirale facilement calculable. Chaque fois que la bobine fait un tour, un contact (ouvert la quasi totalité du temps) se ferme pendant une durée qui varie entre lOms et 100ms selon la vitesse de rotation de la bobine, respectivement 75ms/tour (vitesse rapide, à-coup) et 800ms/tour (vitesse lente). Une valeur moyenne et de l'ordre de 50 millisecondes de contact pour 1 tour en 400 millisecondes. Ainsi la distance de fil déroulé peut se déduire du nombre de tours comptés dans le sens du déroulement depuis la dernière initialisation du programme. Dans le cas où la bobine tourne toujours dans le même sens, le nombre de tours comptés varie entre 1000 et 3000, ceci correspondant respectivement à 250 mètres de fil de 3 millimètres de diamètre et 1000 mètres de fil de 1 millimètre de diamètre. Le dévidoir de fil (1) comporte de plus un capteur de sens de rotation de la bobine. Afin de pouvoir évaluer la distance de fil déroulé il est nécessaire de connaître le sens de rotation de la bobine de façon à tenir compte des situations, toujours possibles, où le plongeur (5) revient sur ses pas en rembobinant son fil. On détermine le sens de rotation de la bobine en plaçant un capteur du même type que le précédent quelques centimètres avant et en déterminant l'ordre d'arrivée des fronts montants. Le compas magnétique (2) mesure la projection du champ magnétique terrestre sur le plan horizontal pour des angles de tangage et de roulis inférieurs à 600. I1 produit deux tensions continues (Ux, Uy) proportionnelles à la projection du champ magnétique terrestre sur les axes du plan horizontal. Ux = k H sin(0) Uy = k H cos(0) où K est une constante 6 désigne l'angle de cap magnétique H désigne le module du champ magnétique terrestre. Le rapport Ux/Uy représente donc la tangente du cap magnétique suivi par le mobile. La précision du compas magnétique (2) doit être de +/- 10. La valeur absolue des tensions de sortie (Ux, Uy) du compas magnétique doit être codée sur 13 bits minimum. A titre d'exemple, le compas magnétique (2) est du type 130 P2S fabriqué par la société SEXTANT AVIONIQUE. Le boîtier (3) comporte un capteur de pression délivrant une tension de sortie du capteur variant linéairement entre 0 et 200 mV pour une pression de 0 à 200 mètres d'eau. A titre d'exemple, le capteur est un capteur de pression hydrostatique destiné à des profondeurs comprises entre 0 et 150 mètres fabriqué par la société SENSYM-TRONIC. Le boîtier présente une série de boutons de commande - Un bouton signalant la fixation du fil dans la galerie. Ce bouton 11 (FIX) permet de repérer les points du fil qui sont fixés dans la galerie et pour lesquels la prise de mesure est faite selon un protocole particulier exposé en référence à la figure 2. - Un bouton signalant un événement exceptionnel. Ce bouton 12 (EX) permet de repérer un point de la galerie particulièrement remarquable. - Un bouton de mise sous tension. Ce bouton 13 (ON) permet au plongeur (5) de mettre l'appareil sous tension au moment où il le désire. Ce même bouton s'il est actionné de nouveau met le module hors tension. - Un voyant de signalisation constitué pas une LED ROUGE (LED1) qui s'allume pour signaler que le module est sous-tension et que l'auto-test est réalisé. - Un bouton pour l'activation (ou la désactivation) du mode prise de mesure (mode CART) . Ce bouton 14 (CART) permet au plongeur (5) de déclencher la prise de mesures. Dès qu'il est actionné, le microcontrôleur crée une fiche d'initialisation qu'il va placer derrière la dernière fiche contenue dans la mémoire. Ce même bouton, s'il est actionné de nouveau, marque la fin de la prise de mesures. - Un deuxième voyant de signalisation constitué par une LED VERTE (LED 2) qui s'allume pour signaler que le module commence à prendre des mesures. MISE EN OEUVRE DU DISPOSITIF Il existe principalement deux modes opératoires pour ce module de navigation. - Le premier mode est appelé mode NAVIGATION. Le plongeur (5) progresse dans la galerie à cartographier tout en dévidant son fil d'Ariane. Le compas magnétique (2) est solidaire de l'axe longitudinal du plongeur (5) (axe vertébral) et fournit en permanence la direction de déplacement du plongeur (5). Les mesures sont déclenchées à des intervalles de temps très courts. Toutes ces mesures sont interprétées afin de restituer la trajectoire en continu suivie par le plongeur (5). - Le second mode est appelé mode TRAJECTOGRAPHE. Le compas magnétique (2) est cette fois solidaire du dévidoir (1), monté de telle façon que le plongeur (5) puisse facilement et précisément aligner l'axe de mesure du compas (2) et le fil tendu. Le plongeur (5) progresse toujours dans la galerie à cartographier en déroulant son fil d'Ariane, mais seuls les points de fixation du fil dans la galerie servent à la reconstitution topographique de la galerie. En effet, avant de fixer le fil, il le tend, aligne ce fil tendu et l'axe de mesure du compas magnétique (2) et appuie sur le bouton 11 (FIX). La mesure qui est prise est alors celle de l'orientation du segment reliant les deux derniers points de fixation. Toutes les mesures déclenchées par FIX sont alors interprétées afin de restituer la ligne brisée constituée par le fil d'Ariane fixé dans la galerie. Le boîtier contient par ailleurs une carte à micro-contrôleur 80C51 qui a pour objectif de - déterminer régulièrement les points de la trajectoire suivie par le mobile, - stocker ces points en mémoire, - établir une interface de communication avec un PC, - restituer ces points sous la forme d'un format de fichier .SYLK compatible avec un tableur de type Excel Les entrées du module de navigation sont fournies par - un capteur d'altitude (cote z), - un capteur de distance parcourue, - un capteur signalant la fixation du fil dans la galerie, - un capteur de cap magnétique suivi par le plongeur (5). Après traitement, la cartographie réalisée par le module de navigation est exploitée sous deux formes classiques - la coupe verticale de la galerie (x distance en abscisse, z en ordonnée), - la coupe horizontale de la galerie (x, y des points de la galerie). Le dispositif solidaire du dévidoir permet au plongeur (5), en actionnant un simple bouton sur la poignée du dévidoir, de signaler à la carte de traitement de signaux qu'il fixe le fil dans la galerie. Il sera utile d'associer un numéro à chaque action de fixation. Une réalisation simple pour ce dispositif est constituée d'un compteur incrémenté chaque fois que le bouton est actionné. Selon un premier procédé, l'acquisition de données est faite à chaque interruption logique générée par le capteur de distance. Sont stockées dans une fiche - le nO de la mesure, - la valeur des 2 tensions de sorties du capteur de cap magnétique, - la valeur de la tension analogique de sortie du capteur de distance, - la valeur du compteur du nombre de fois où le fil a été fixé à la galerie, - la valeur de la tension analogique du capteur de pression (simulé par une tension variable commandée manuellement). Selon un second procédé, l'acquisition de données est faite toutes les 4 interruptions logiques générées par le capteur de distance. Sont stockées dans une fiche - le nO de la fiche, - la borne supérieure des 4 dernières valeurs du compteur du nombre de fois où le fil a été fixé à la galerie, - la moyenne arithmétique des 4 dernières valeurs des 2 tensions de sorties du capteur de cap magnétique, - la moyenne arithmétique des 4 dernières valeurs de la tension analogique de sortie du capteur de distance - la moyenne arithmétique des 4 dernières valeurs de la tension analogique du capteur de pression (simulé par une tension variable commandée manuellement). L'exemple de mise en oeuvre décrit en référence à la figure 1 correspond à une progression palmée. Le plongeur (5) se déplace en palmant dans la galerie et déroule en même temps son fil d'Ariane; c'est ce cas , le plus courant, qui est représenté figure 1. Le compas magnétique (2) est fixé sur la nuque du plongeur (5). Un fil relie ce compas (2) à un boîtier que le plongeur (5) porte au poignet. Dans ce boîtier (3), se trouve la carte d'enregistrement des données. Sur le boîtier (3) se trouvent les boutons FIX, EX, CART, ON, le capteur de pression et le transducteur ultrasonique de réception permettant la liaison sans fil avec le dévidoir (1). Sur le dévidoir (1), se trouvent les capteurs de distance et de sens de rotation de la bobine ainsi que le transducteur ultrasonique de liaison avec le boîtier portant le compas magnétique. Pour des raisons pratiques, au cours d'une même plongée, le boîtier (3) peut se trouver sur le poignet du bras dont la main tient le dévidoir (1) (figure 1) ou sur l'autre poignée. Une variante consiste à remplacer la liaison entre les différents modules du dispositif par un moyen de synchronisation d'horloges indépendantes intégrées dans chacun des modules. L'initialisation des horloges s'effectue au début d'une mission. Le synchronisme est maintenu pendant toute la durée de la mission en raison de la stabilité intrinsèque d'horloges pilotées par quartz. L'initialisation peut être réalisée par des moyens de communication complémentaires prévus sur chacun des modules. A titre d'exemple, on peut prévoir dans chacun des modules un interrupteur magnétique du type I.L.S. activé par un aimant disposé sur le module complémentaire. L'initialisation s'effectue en rapprochant deux modules complémentaires une configuration donnée dans laquelle l'aimant de chacun des modules active l'interrupteur de l'autre module. L'interrupteur est raccordé à une entrée de mise à zéro de l'horloge du module correspondant. L'exemple de mise en oeuvre décrit en référence à la figure 2 correspond à une progression motorisée Le plongeur (5) se déplace grâce à un scooter et déroule en même temps son fil d'Ariane; c'est cette technique, plus exceptionnelle mais néanmoins utilisée dans des explorations sur de très grandes distances, qui est représentée figure 2. Le compas magnétique (2) est fixé sur le propulseur (20) . Un fil relie le compas (2) au boîtier (3) d'enregistrement également fixé sur le propulseur (20). Sur ce boîtier (3), se trouvent toujours les boutons FIX, EX, CART, ON, le capteur de pression et le transducteur ultrasonique de réception. Sur le dévidoir (1), se trouvent les capteurs de distance et de sens de rotation de la bobine ainsi que le transducteur ultrasonique d'émission. Selon une variante de réalisation, le dispositif comporte en plus un capteur de distance, par exemple un capteur ultrasonore, positionné sur le dévidoir (1). La distance des transducteurs ultrasoniques aux parois de la galerie est très variable avec les dimensions de ladite galerie. Elle peut varier entre 0,5 mètre dans le cas d'une galerie plutôt étroite et plusieurs mètres, voire une dizaine de mètres dans le cas d'une galerie plutôt large. Une autre variante consiste à prévoir sur le boîtier renfermant le compas magnétique un ensemble de capteurs télémetriques disposés sur deux axes perpendiculaires à l'axe de progression de l'opérateur. Les capteurs sont entraînés en rotation autour de l'axe de progression, et délivrent ainsi des signaux permettant de réaliser une image de la section transversale de la galerie. Le plongeur (5) actionne le bouton de mise soustension. La LED1 (rouge) s'allume. Le plongeur (5) attache son fil d'Ariane dans la galerie, au point où il veut commencer une cartographie. Il actionne alors le bouton de passage en mode CART. La fiche d'initialisation est placée derrière la dernière fiche contenue dans la mémoire. La LED2 (verte) s'allume. Le plongeur (5) commence à dérouler son fil d'Ariane. Ces données sont enregistrées par le microcontrôleur de la carte embarquée dans une mémoire sauvegardée. Elles sont organisées sous forme de fiches qui sont constituées à chaque prise de mesure. Une prise de mesure est déclenchée si - le contact du compteur de nombre de tours du dévidoir (1) passe de la position ouvert à fermé ou le boutonl (FIX) est actionné (mode contact), OU - le temps écoulé depuis la dernière prise de mesure dépasse une valeur prédéterminée, par exemple 2 secondes (mode temporisation), Une fiche numérique est alors constituée et elle contient les éléments suivants. - Le nO de la mesure (à partir de 0 pour la fiche d'initialisation) - Le mode de déclenchement (Impulsion par contact (FIX inclus) ou Temporisation) - Le sens de rotation de la bobine - La somme algébrique des tours effectués par la bobine depuis la dernière initialisation du système. - La valeur de Ux - La valeur de Uy - La valeur de P - L'état du marqueur des points de fixation - L'état du marqueur des points remarquables En résumé, une fiche de DONNÉES À ENREGISTRER se présente sous la forme suivante n" CHAMP TYPE DIMENSION nO de la mesure nb entier positif > à 0 V. initiale 0 2 mode Impulsion ou Valeur initiale de déclenchement Temporisation impulsion 3 sens de rotation de Positif (déroulement) ou V. initiale 0 la bobine Néqatif (enroulement) 4 z nib impulsions (sens positif) nb entier positif 3000 > # nb impulsions (sens négatif) depuis la dernière V. initiale 0 initialisation 5 Ux = tension de tension analogique dont +10V > sortie sur voie X la valeur absolue doit du compas (2) être codée sur 13 bits V. initiale 0 minimum 6 Uy = tension de tension analogique dont idem sortie sur la voie la valeur absolue doit Y du compas (2) être codée sur 13 bits V. initiale O minimum 7 P = tension de tension analogique dont +15V > sortie du capteur la valeur absolue doit de pression être codée sur 13 bits V. initiale 0 minimum 8 état du marqueur OUI ou NON Valeur initiale des points de OUI fixation 9 état du marqueur OUI ou NON Valeur initiale des points OUI remarquables Les données mises en mémoire par le microcontrôleur doivent être transférées sur le disque dur d'un ordinateur par l'intermédiaire d'une liaison asynchrone RS 232. Elles sont présentées sous forme - d'un fichier ASCII pour être traitées par un logiciel écrit en Pascal ou en C, - d'un fichier .SYLK pour être traitées grâce à Excel (Marque déposée) ou un autre tableur. Afin de faciliter la reconstitution topographique, ce fichier a une structure quasi-identique à celle des données enregistrées, mis à part un champ supplémentaire rajouté dans chaque fiche : son nO (à partir de 0). A partir du fichier ASCII ou .SYLK initial, le logiciel de traitement doit avoir les fonctionnalités suivantes - visualiser le fichier initial, - créer des fichiers topographiques, - archiver les fichiers topographiques. Cet archivage a pour but de créer des fichiers d'un type unique, de type TOPO et destinés à être visualisés sous forme de CARTES. Le logiciel de traitement permet de visualiser les fiches - une à une, - dans l'ordre croissant de leur nO (champ) ou dans l'ordre inverse, - sur simple action d'une touche, - à partir d'une fiche spécifiée par son nO (champl), - à partir d'une fiche spécifiée par le nO de mesure (champ2) ou de procéder à l'extraction et visualisation de n'importe quelle fiche appelée par - son nO (champl), - son nO de mesure (champ2), - la somme algébrique des impulsions depuis la dernière initialisation (champ5), - l'état du marqueur de fixation (champ9), - l'état du marqueur des points remarquables (champlO). Le logiciel de traitement permet également de procéder à la reconstitution de la topographie dans une première approche. A cet effet, le logiciel procède aux fonctions suivantes 1- Sélection des données du fichier initial On sélectionne les fiches du fichier initial pour lesquelles le mode de déclenchement est égal à Impulsion. 2- Création des sous-groupes topographiques On groupe les fiches du fichier initial correspondant à un sous-groupe topographique, c'est-à-dire comprises entre deux actions du bouton 3 (CART). Chaque sous-groupe commence par une fiche d'initialisation particularisée par la valeur de nO de mesure =0. Ces sous-groupes vont donner naissance à des fichiers distincts baptisés SOUS-ENSEMBLE noi (on supposera présence d'au moins i sous-ensembles topographiques. 3- Numérotation des fiches des SOUS-ENSEMBLES Les fiches des SOUS-ENSEMBLES sont constituées à partir de celles du fichier initial. Dans chaque SOUS ENSEMBLE, elles sont numérotées à partir de 0 (fiche d'initialisation du SOUS-ENSEMBLE), dans l'ordre croissant de leur nO dans le fichier initial, grâce au champ qui s'appelle nO du point. 4- Saisie des paramètres du module pour les SOUS-ENSEMBLES Les paramètres physiques du dévidoir (1) nécessaires au calcul de la topographie du SOUS-ENSEMBLE i sont - Ro (i), le rayon de départ du bobinage lors de l'initialisation du SOUS-ENSEMBLE n i, - D (i), la longueur du bobinage, - do (i), le diamètre du fil d'Ariane. - Uxos (i), éventuelle correction d'offset sur la voie X du compas magnétique (2), - Uyos (i), éventuelle correction d'offset sur la voie Y du compas magnétique (2), Pour chaque SOUS-ENSEMBLE, on saisit les valeurs de ces paramètres et le logiciel remplit la première fiche. Dès le deuxième SOUS-ENSEMBLE les valeurs par défaut des paramètres des SOUS-ENSEMBLES sont celles saisies pour le premier SOUS-ENSEMBLE. Deux cas se présentent - cas n0l : le plongeur (5) sait que le compteur de distance n'a pas changé d'état entre la fin du SOUS ENSEMBLE i et le début du SOUS-ENSEMBLE (i+l), alors Ro (i+l) = Ro (i) - do.ENT( X (i) (dernière fiche) / ENT(D/do)), X (i) (dernière fiche) : valeur de la somme algébrique des impulsions (champ 5) de la fiche du fichier initial correspondant à la dernière fiche du SOUS-ENSEMBLE Cette situation correspond au cas où le plongeur (5) a topographié un tronçon de la galerie, coupé son fil, éventuellement éteint puis rallumé son module, puis a recommencé une autre topographie plus loin. - cas n02 : le plongeur (5) sait que le compteur de distance a changé d'état entre la fin du SOUS-ENSEMBLE i et le début du SOUS-ENSEMBLE (i+l), alors Ro (i+l) est une valeur spécifiée par l'opérateur. Cette situation correspond au cas où le plongeur (5) a topographié un tronçon de la galerie, éventuellement éteint puis rallumé son module, puis a rembobiné une partie de son fil, noté le Ro de départ et recommencé une autre topographie plus loin. 5- Remplissage des champs de la fiche n du SOUS ENSEMBLE i (n 0) - Champ n0l : nO du point (n) = n du point (n1) + 1 - Champ n 2 : n de la prise de mesure de la fiche correspondante dans le fichier initial - Champ n03 : longueur du segment de fil entre le point (n-l) et le point n Cette longueur se calcule comme suit lg (n) = 2x (Ro (i) -do.ENT(Xi (n) / ENT(D/do))), avec Xi (n) somme algébrique des impulsions (champ 5) de la fiche du fichier initial correspondant au point n du SOUS-ENSEMBLE i. - Champ n04 : longueur de fil déroulé entre le point (n) et le point 0 Cette longueur se calcule comme suit d (n) = d(n-l) + lg(n), - Champ n05 : cors(0 (n)), avec O (n) angle de cap magnétique associé à la longueur du segment de fil entre le point (n-l) et le point n. avec Uxi(n) tension sur la voie X du potentiomètre, c'est-à-dire valeur du champ6 de la fiche du fichier initial correspondant au point n du SOUS-ENSEMB avec Uxi(n) tension sur la voie X du potentiomètre, c'est-à-dire valeur du champ6 de la fiche du fichier initial correspondant au point n du SOUS-ENSEMBLE i, et Uyi(n) tension sur la voie Y du potentiomètre, c'est-à-dire valeur du champ7 de la fiche du fichier initial correspondant au point n du SOUS-ENSEMBLE i. - Champ n07 : prof(n), profondeur du point n prof (n) = Pi(n) k avec Pi Pi(n) tension de sortie du capteur de pression, c'est-à-dire valeur du champ8 de la fiche du fichier initial correspondant au point n du SOUS-ENSEMBLE i, et k facteur d'échelle constant quel que soit Pi (n) - Champ n08 État du marqueur des points de fixation - Champ n09 : État du marqueur des points remarquables 6- État des champs de la fiche nOO du SOUS ENSEMBLE i - champ n0l = champ n02 = champ n03 = champ n04 = champ n05 = 0, - champ n06 Pu(1) prof = Pi( 1 ) Pi(l) valeur du champ 8 (Pression) de la fiche du fichier initial correspondant au point n01 du SOUS ENSEMBLE i - champ n07 = champ n08 = OUI. Chaque SOUS-ENSEMBLE, donne donc naissance à un groupe de fiches qui deviendra après archivage (c.f. plus loin) un fichier du type TOPO. Une fiche de TOPO a donc l'allure suivante n0 CHAMP TYPE 1 nO du point t ~ nb entier positif (à partir de O) 2 n de la mesure nb entier positif (à partir de O) 3 lg = longueur du nb entier positif segment entre le point (n 1) et le point n 4 d (n) = longueur de fil nb entier positif déroulé entre le point n et le point 0 5 cos(# (n)) = cosinus de nb réel de +1 > dont la valeur l'angle de cap magnétique absolue est codée sur 13 bits du segment entre le point (n-1) et le point n 6 sin(# (n)) = sinus de nb réel de +1 > dont la valeur l'angle de cap magnétique absolue est codée sur 13 bits 6 sin(# (n)) = sinus de nb réel de +1 > dont la valeur l'angle de cap magnétique absolue est codée sur 13 bits du segment entre le point (n-l) et le point n 7 profondeur du point n nb réel de +200 > dont la valeur absolue est codée sur 13 bits 8 état du marqueur des OUI ou NON points de fixation 9 état du marqueur des OUI ou NON points remarauables Le logiciel de traitement présente également des fonctions d'archivage des fichiers topographiques, qui permet de réaliser les fonctions suivantes a- Visualisation / suppression des fiches d'un SOUS-ENSEMBLE (spécifié par son nO) - une à une, - dans l'ordre croissant de leur n (champ) ou dans l'ordre inverse, - sur simple action d'une touche, - à partir de la première fiche (non) du SOUS ENSEMBLE, - à partir d'une fiche du SOUS-ENSEMBLE spécifiée par son nO (champ) b- Extraction / visualisation / suppression de n'importe quelle fiche d'un SOUS-ENSEMBLE (spécifié par son nO) et appelée par - son nO (champ), - son nO de mesure (champ2), - sa profondeur (champ8), - l'état du marqueur de fixation (champ9), - l'état du marqueur des points remarquables (champlO). c- Extraction et visualisation (une à une, dans l'ordre de leur nO (champ) ou dans l'ordre inverse, sur simple action d'une touche) de toutes les fiches d'un SOUS ENSEMBLE (spécifié par son n") et répondant au critère - état du marqueur de fixation (champ9) à NON, - état du marqueur de fixation à OUI (champ9), - état du marqueur des points remarquables à OUI (champlO). d- Classification (fct : ENREGISTRER-SOUS) des classes de fiches correspondant à - un SOUS-ENSEMBLE, - l'état du marqueur de fixation à OUI (champ9), - une juxtaposition de fiches sélectionnées grâce aux fonctions d'extraction et de visualisation mentionnées ci-dessus. Celle classification a pour objectif d'archiver ces classes de fiches sous un même type : TOPO. Les TOPO sont des objets destinés à être visualisés sous forme de CARTES. A partir de l'enregistrement d'une série de fiches TOPO, on construit une TRAJECTOIRE, fichier de points associé à un graphique, CARTE, qui permet de visualiser les informations contenues dans cette TRAJECTOIRE. TRAJECTOIRE est un fichier qui contient des coordonnées relatives de points, c'est à dire calculées dans un repère ayant comme origine le point nOO de la TRAJECTOIRE. Il existe trois modes de construction d'une TRAJECTOIRE - le mode NAVIGATION BRUT, - le mode NAVIGATION LISSÉ, - le mode TRAJECTOGRAPHE. Une fois la TRAJECTOIRE construite, la visualisation de la CARTE peut se faire - dans le repère de calcul d'origine, - dans un repère où les coordonnées absolues de l'origine sont spécifiées. La visualisation de la CARTE est en outre complétée par les fonctions suivantes - calcul des coordonnées ABSOLUES des points de la trajectoire, - SUPERPOSITION de deux ou plusieurs cartes, - CONSTRUCTION d'une carte en associant plusieurs TRAJECTOIRES ou plusieurs fractions de TRAJECTOIRES. - ROTATION de la CARTE d'un angle ss, dans le sens direct, autour de son point d'origine. ss peut être l'angle de déclinaison entre le Nord magnétique et le Nord géographique. Mode NAVIGATION BRUT Il s'agit de calculer les coordonnées de points dans un repère orthonormé direct dont l'origine est le point nOO et la direction de l'axe des Y celle du Nord magnétique. Les fiches de TRAJECTOIRE sont constituées à partir de celles du fichier TOPO correspondant. - Elles sont numérotées à partir de 0, grâce au champ 1, numéro du point, qui prend la même valeur que le nO de point (champ 1) de la fiche correspondante dans TOPO. - Le champ 2 donne la valeur de la coordonnée X du point correspondant. La formule donnant X (k), abscisse du point nO k est avec lg (k) longueur du segment entre le point k et le point (k-i), c'est-à-dire valeur du champ 3 de la fiche du fichier TOPO correspondant au point nok, et cos(O(k)) le cosinus de l'angle de cap magnétique associé au segment entre le point k et le point (k-l), c'est-à-dire valeur du champ 5 de la fiche du fichier TOPO correspondant au point nok - Le champ 3 donne la valeur de la coordonnée Y du point correspondant. La formule donnant Y (k), abscisse du point nO k est avec lg (k) longueur du segment entre le point k et le point (k-i), valeur du champ 3 de la fiche du fichier TOPO correspondant au point nok, et sin(0(k) le sinus de l'angle de cap magnétique associé au segment entre le point k et le point (k-l). - Le champ 4 donne la valeur de la coordonnée Z du point correspondant. La formule donnant Z (k), abscisse du point nO k est Z(k) = prof(k), avec prof (k) profondeur du point k, valeur du champ 7 de la fiche du fichier TOPO correspondant au point nok, - Le champ 5 donne l'état du marqueur des points de fixation pour le point nO k. - Le champ 6 donne l'état du marqueur des points remarquables pour le point nO k. En résumé, une fiche de TRAJECTOIRE dans le mode NAVIGATION BRUT se présente sous la forme suivante n0 | CHAMP 1 n, n du point 2 X(n) 3 Y(n) 4 Zn 5 état du marqueur des points de fixation 6 état du marqueur des points remarquables b- Remplissage de la fiche n 0 champ = champ2 = champ3 = 0 champ4 = prof (0) = prof (1) champ5 = champ 6 = OUI Mode NAVIGATION LISSÉ Il s'agit toujours de calculer les coordonnées de points dans un repère orthonormé direct dont l'origine est le point n 0 et la direction de l'axe des Y celle du Nord magnétique. A partir du fichier TOPO correspondant, les fiches de TRAJECTOIRE sont constituées à partir de fiches consécutives regroupées sous la condition lg (i) 21 mètre i du groupe - Elles sont numérotées à partir de 0, grâce au champ 1, numéro du point, dans le sens croissant des regroupements effectues. - Le champ 2 donne la valeur de la coordonnée X du point correspondant. La formule donnant X (k), abscisse du point n k est Tt cos(e(i)) > , (1 - prof(i)-prot(i-1) 2 X(k) = X(k-1) + ( E 19 (i) i du groupe du groupe 19(l) i du groupe 5 5 avec ig (i) longueur du segment entre le point i et le point i+l pour des points i appartenant au groupe, c'est-à-dire valeur du champ 3 des fiches du fichier TOPO correspondant aux points noi appartenant au groupe, et COS(0(i)) le cosinus de l'angle de cap magnétique associé aux segments entre les points i et i+l pour des points i appartenant au groupe, c'est-à-dire valeur du champ 5 des fiches du fichier TOPO correspondant aux points noi appartenant au groupe. - Le champ 3 donne la valeur de la coordonnée Y du point correspondant. La formule donnant Y (k), abscisse du point nO k est sin(O(i)) ss / (1 - prof(i)-prof(i-l Y(k)=Y(k-1)+( ss iduupe g (i) du groupe i du groupe Ig(i) i du groupe 5 5 avec lg (i) longueur du segment entre le point i et le point i+l pour des points i appartenant au groupe, c2est-à-dire valeur du champ 3 des fiches du fichier TOPO correspondant aux points noi appartenant au groupe, et sin(6(i)) le sinus de l'angle de cap magnétique associé aux segments entre les points i et i+l pour des points i appartenant au groupe, c'est-à-dire valeur du champ 6 des fiches du fichier TOPO correspondant aux points noi appartenant au groupe. - Le champ 4 donne la valeur de la coordonnée Z du point correspondant. La formule donnant Z (k), abscisse du point nO k est prof (i) Z(k) - i du groupe 5 avec Z(i) profondeur du point i appartenant au groupe, c'est-à-dire valeur du champ 7 des fiches du fichier TOPO correspondant aux points n i appartenant au groupe. - Le champ 5 donne l'état du marqueur des points de fixation pour le point nO k (= OUI si le champ 8 d'au moins un des points du groupe est égal à OUI). - Le champ 6 donne l'état du marqueur des points remarquables pour le point nO k (= OUI si le champ 9 d'au moins un des points du groupe est égal à OUI). En résumé, une fiche de TRAJECTOIRE dans le mode NAVIGATION LISSÉ se présente sous la forme suivante n0 CHAMP 1 n, nO du point 2 X(n) 3 Y(n) 4 Zn 5 état du marqueur des points de fixation 6 état du marqueur des points remarquables b- Remplissage de la fiche nOO champ i = champ2 = champ3 = 0 champ4 = prof(0) = prof(l) champ5 = champ 6 = OUI Mode TRAJECTOGRAPHE Il s'agit toujours de calculer les coordonnées de points dans un repère orthonormé direct dont l'origine est le point n 0 et la direction de l'axe des Y celle du Nord magnétique. A partir du fichier TOPO correspondant, les fiches de TRAJECTOIRE sont sélectionnées sous la condition État du marqueur des points de fixation = OUI - Le champ 2 donne la valeur de la coordonnée X du point correspondant. La formule donnant X (k), abscisse du point n k est avec d (k) longueur du segment entre le point k et le point 0, c'est-à-dire valeur du champ 4 de la fiche du fichier TOPO correspondant au point nok, et cos(0(k)) le cosinus de l'angle de cap magnétique associé au segment entre le point k et le point - Le champ 3 donne la valeur de la coordonnée Y du point correspondant. La formule donnant Y (k), abscisse du point nO k est avec d (k) longueur du segment entre le point k et le point 0, valeur du champ 3 de la fiche du fichier TOPO correspondant au point nok, et sin(o(k) le sinus de l'angle de cap magnétique associé au segment entre le point k et le point (k-l). - Le champ 4 donne la valeur de la coordonnée Z du point correspondant. La formule donnant Z (k), abscisse du point nO k est Z(k) = prof(k), avec prof (k) profondeur du point k, valeur du champ 7 de la fiche du fichier TOPO correspondant au point nok, - Le champ 5 donne l'état du marqueur des points remarquables pour le point nO k. En résumé, une fiche de TRAJECTOIRE dans le mode TRAJECTOGRAPHE se résente sous la forme suivante no CHAMP 1 n, nO du point 2 x(n) 3 Y Y(n) 4 Zn 5 état du marqueur des points remarquables b- Remplissage de la fiche nOO champ i = champ2 = champ3 = 0 champ4 = prof(0) = prof(l) champ5 = OUI La présente invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemples non limitatifs. Il est bien entendu que l'Homme de Métier sera à même de réaliser diverses variantes sans pour autant sortir du cadre de l'invention. En particulier, le capteur à dérouloir de fil peut être remplacé par tout capteur de déplacement connu, par exemple par un capteur à hélice pour les applications d'exploration en milieu aquatique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel, notamment pour la cartographie de galeries inondées, caractérisé en ce qu'il comporte un premier capteur constitué par un compas magnétique (2) délivrant un premier signal électrique fonction de l'orientation géographique du support dudit compas (2), un deuxième capteur délivrant un signal fonction de la longueur de fil déroulé depuis un point de référence, et un troisième capteur délivrant un signal fonction de la pression, le dispositif comportant en outre un calculateur pour la mémorisation d'un fichier de données correspondant aux signaux délivrés par lesdits trois capteurs. 2 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel selon la revendication principale caractérisé en ce que le capteur magnétique (2) comporte des moyens de fixation sur l'opérateur (5) de façon à conserver avec ledit axe de progression dudit opérateur (5) une position angulairement sensiblement constante 3 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel selon la revendication principale caractérisé en ce que le dispositif comporte en outre un circuit d'horloge propre à activer périodiquement la mémorisation d'un nouvel ensemble de données correspondant à la valeur instantanée des signaux provenant des capteurs. 4 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel selon la revendication principale caractérisé en ce que le capteur magnétique est solidaire d'un dévidoir de fil (1), le dispositif comportant en outre un bouton d'activation manuelle des données correspondant aux signaux délivrés par les capteurs. 5 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel selon la revendication principale caractérisé en ce que le dévidoir de fil (1) présente une bobine muni d'un aimant susceptible d'interagir avec un interrupteur à lame souple (ILS) pour générer un signal logique d'incrémentation d'un compteur numérique. 6 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel selon l'une quelconque des revendications précédente caractérisé en ce que le dispositif comporte un calculateur pour l'enregistrement dans une mémoire vive, à chaque interruption logique générée par le capteur de distance, de données constituées au moins par - le numéro de la mesure enregistrée - la valeur des deux signaux Ux et Uy délivrées par le compas magnétique (2) - la valeur du signal délivré par le capteur de pression. 7 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bouton pour générer un signal logique pour signaler la fixation du fil d'ariane, l'action sur ledit bouton déclenchant la mesure de l'orientation du fil tendu par le compas (2) solidaire du dévidoir. 8 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bouton pour générer une interruption logique pour signaler un point remarquable, l'action sur ledit bouton activant par ailleurs un drapeau logique. 9 - Dispositif pour déterminer une cartographie d'un espace tridimensionel selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comporte en outre un capteur de distance ultrasonore délivrant un signal fonction de la distance entre l'opérateur et la paroi, mesurée selon deux directions perpendiculaires. 10 - Equipement pour la réalisation de la cartographie d'un espace tridimensionel caractérisé en ce qu'il est constitué par un calculateur équipée de moyens de calcul des profils à partir des enregistrements réalisés par le dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7 et de visualisation de la cartographie reconstituée.