L'invention se rapporte à un dispositif de détection du passage d'au moins un mobile en au moins un point déterminé de son déplacement au long d'une trajectoire à l'intérieur d'un espace par référence auquel on apprécie les dits déplacements du mobile.
Elle s'applique notamment à la détection du passage de moyens de transport guidés en des points déterminés de leur parcours en vue par exemple :
On connaît déjà de nombreux dispositifs en vue de détecter le passage d'au moins un mobile dans au moins une zone déterminée d'un espace dans lequel le dit mobile évolue (FR-A-2.195.812 et FR-A-2.593.761).
Ces dispositifs comprennent chacun deux parties séparées, à savoir un ensemble d'interrogation et un répondeur, ces deux parties séparées étant l'une associée au mobile, l'autre considérée fixe dans l'espace par rapport auquel le mobile se déplace.
L'ensemble d'interrogation comprend lui-même un ensemble d'émission et un ensemble de réception.
Il comprend évidemment aussi des circuits de traitement de l'information reçue en fonction des applications visées qui sont reliés à l'ensemble de réception, et, pour assurer ces fonctions, cet ensemble d'interrogation et les circuits de traitement sont reliés à une alimentation en énergie électrique.
Un des problèmes longtemps posé mais résolu à ce jour est notamment celui de parvenir à un répondeur qui est dit passif du fait qu'il s'alimente à partir du signal reçu de l'ensemble d'interrogation et qu'en conséquence, il est dépourvu d'alimentation propre en énergie électrique que ce soit par piles ou par raccordement à un réseau de distribution.
Dans un de ces dispositifs connus (FR-A-2.195.812) :
Le récepteur démodule alors ce signal et traite sa composante de plus basse fréquence.
Conçu pour l'application à la surveillance à la sortie d'un magasin du passage d'articles porteurs d'une étiquette sensible réalisant le répondeur, ce dispositif fait appel à un ensemble d'interrogation dont les dimensions sont incompatibles avec les limites notamment de gabarit imposées dans les applications aux moyens de transport et surtout sont sensibles à la présence du répondeur dans un espace très large et donc manquent de la précision nécessaire pour, par exemple, recaler des indicateurs de positionnement mais encore et surtout peut être perturbé par les moyens de surveillance d'une voie parallèle d'autant plus qu'il ne donne aucune information sur le sens de déplacement.
Dans un autre dispositif connu à ce jour (FR-A-2.593.761), l'ensemble d'interrogation comprend :
Cet ensemble d'interrogation comprend également des moyens de réception d'au moins une porteuse haute fréquence surmodulée en amplitude par le répondeur qui, lorsqu'il passe au point surveillé par l'ensemble d'interrogation reçoit le signal émis et, à l'aide d'un circulateur, en distribue :
C'est la porteuse ainsi doublement découpée qui est aussitôt réémise par le répondeur vers le récepteur qui démodule et traite le signal par comparaison de phase.
Avec de tels dispositifs, il est connu de personnaliser les répondeurs afin d'identifier au moins un mobile ou au moins un point de son déplacement.
Pour cela, la ligne à retard des différents répondeurs a sa constante de temps qui est adaptée et le comparateur de phase de l'ensemble d'interrogation reçoit des références propres à chaque déphasage possible.
Pour pouvoir déterminer le sens de déplacement du mobile, il est également connu d'utiliser un répondeur comprenant deux circuits de réception du signal et qui sont écartés l'un de l'autre selon une direction parallèle à la trajectoire du mobile.
Une disposition avantageuse connue des circuits de réception du répondeur est une disposition dite symétrique c'est à dire à une même distance de part et d'autre de l'antenne de réémission du répondeur.
Compte tenu du faible encombrement que les circuits doivent présenter, ceux-ci sont réalisés sous la forme d'un circuit imprimé.
Les inconvénients de ce dispositif connu sont les perturbations par les signaux en provenance de voies parallèles à celle surveillée et surtout une précision dans la détermination du passage du mobile au droit du point déterminé de sa trajectoire encore insuffisante compte tenu des exigences des moyens notamment informatiques chargés de traiter les informations reçues par exemple pour déterminer la vitesse et assurer le recalage des capteurs cinémométriques.
Un des résultats que l'invention vise à obtenir est un dispositif du type cité plus haut qui soit très précis sans pour autant faire appel à des composants plus onéreux ou fragiles que les dispositifs connus à ce jour.
A cet effet, elle a pour objet un tel dispositif notamment caractérisé en ce que :
L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente :
En se reportant au dessin, on voit que le dispositif 1 de détection du passage d'au moins un mobile 2 en au moins un point déterminé 3 de son déplacement, au long d'une trajectoire 4 à l'intérieur d'un espace par rapport auquel on apprécie les dits déplacements du mobile, comprend classiquement deux ensembles séparés 5, 6 à savoir un ensemble d'interrogation 5 et un répondeur 6, ces deux ensembles séparés étant l'un associé au mobile, l'autre considéré fixe notamment sur un support 6a sensiblement continu situé au long de la trajectoire selon laquelle se déplace le mobile.
Dans l'exemple représenté, c'est l'ensemble d'interrogation 5 qui est associé au mobile 2 et le répondeur 6 qui est fixe mais, sans sortir du cadre de l'invention, l'ensemble d'interrogation peut être fixe et le répondeur mobile.
L'ensemble d'interrogation 5, qui comprend lui-même un ensemble d'émission 7 et un ensemble de réception 8, comprend aussi un moyen 9 de traitement de l'information reçue qui est relié à l'ensemble de réception 8, et, pour assurer ces fonctions, cet ensemble est relié à une source (non représentée) d'alimentation en énergie électrique.
Le répondeur 6 est par contre du type dit passif du fait qu'il est dépourvu d'alimentation en énergie électrique propre que ce soit par pile ou par raccordement à un réseau de distribution.
Il s'alimente donc à partir du signal reçu de l'ensemble d'interrogation.
L'ensemble d'émission 7 comprend deux émetteurs 10, 11 dont les émissions sont dirigées sensiblement vers un point 12 fixe par rapport à l'ensemble d'interrogation où on surveille le passage d'un point 13 quant à lui fixe par rapport au répondeur.
L'un de ces points 12, 13 peut constamment être sensiblement confondu avec le point 3 de la trajectoire où on surveille le passage du mobile 2.
Par contre, les points 12, 13 ne sont confondus qu'au moment où le mobile passe au point déterminé 3 de la trajectoire 4.
L'un (10) des émetteurs 10, 11 émet un signal haute fréquence 14 sous la forme d'une onde électromagnétique, l'autre 11 émet un signal de plus basse fréquence 15.
Ils comprennent chacun une source 16, 17 et une antenne 18, 19 adaptée et accordée à la fréquence émise.
Le répondeur 6 comprend principalement des éléments 20, 21, 22 d'antennes adaptées et accordées à la réception des signaux précités 14, 15 auxquels éléments est relié un composant 23 non linéaire tel une diode qui, dès que le répondeur reçoit les deux signaux précités, de manière connue, les mélange et réémet aussitôt ce mélange, sous la forme d'une porteuse modulée 24, vers au moins une antenne 25 que comprend évidemment le récepteur 8.
Dans l'exemple représenté à la figure 2, dans l'ensemble d'interrogation 5, l'antenne 18 d'émission d'un signal haute fréquence 14 et l'antenne 25 de réception de la porteuse modulée 24 sont confondues et, de ce fait, ces antennes 18, 25 sont raccordées à la source haute fréquence 16 et au circuit 26 interne au récepteur 8 par un circulateur 27.
Dans le cas où plusieurs mobiles circulent sur la trajectoire 4, le dispositif ci-dessus décrit comprend également (voir figure 5) des moyens 28 en vue d'identifier au moins l'un de ces mobiles 2 et ou au moins l'un des points déterminés 3 de la trajectoire 4.
Afin de pouvoir déterminer le sens de déplacement du mobile, le répondeur 6 comprend un double circuit 29 de réception d'un même signal (voir figures 4 et 5) et les antennes 20, 21 de ce double circuit sont écartées l'une de l'autre selon une direction au moins sensiblement parallèle à la trajectoire du mobile.
De préférence, les deux antennes 20, 21 de ce double circuit 29 du répondeur sont disposées sensiblement symétriquement, c'est à dire à même distance de part et d'autre de son antenne de réémission 22.
Elles sont réalisées sous la forme de circuits imprimés.
Selon une caractéristique essentielle de l'invention :
Selon une variante préférée de réalisation de l'invention :
Le signal résultant R qui, dans ce cas, est un courant électrique induit, est ainsi obtenu selon le principe du transformateur différentiel selon lequel un bobinage primaire 19 envoie de l'énergie vers deux bobinages secondaires 20, 21.
En effet, ces bobinages secondaires étant associés en opposition et disposés l'un à côté de l'autre suivant la trajectoire du mobile qui porte le bobinage primaire 19, lorsque le dit bobinage primaire 19 est au dessus d'un des bobinages secondaires 20, 21, il permet d'obtenir dans ce bobinage secondaire un courant 31, 32 d'une certaine valeur absolue mais toujours de phase opposée à celui qui sera créé dans l'autre bobinage secondaire dans une situation symétrique du bobinage primaire.
Quand le bobinage primaire 19 passe entre les deux bobinages secondaires 20, 21, en fonction du déplacement du bobinage primaire 19 sur l'axe de la trajectoire, l'un des courants secondaires subit une décroissance tandis que l'autre subit une croissance.
Comme l'étendue du bobinage primaire 19 et/ou la distance qui sépare les deux bobinages secondaires 20, 21 est, suivant la trajectoire 4, telle que, au moins dans une position intermédiaire du bobinage primaire 19 par rapport aux bobinages secondaires 20, 21, le dit bobinage primaire 19 induise dans les deux bobinages secondaires des courants qui, une fois combinés pour produire le signal résultant R, s'annulent entre eux notamment en raison de leurs phases opposées et ce pendant une durée T₀ dépendant notamment de la vitesse du mouvement relatif de l'émetteur 5 et du répondeur 6 selon la trajectoire 4.
C'est cette conception du double circuit 29 qui permet d'engendrer au moins un top 30 de durée T₀ aisément reconnaissable et garantissant par la brutalité de sa survenance la précision de la détection.
Pour faciliter la compréhension de ce phénomène, on a tracé un certain nombre de graphes (figures 6 à 9) d'évolution en fonction du temps de l'enveloppe de signaux exploités dans le dispositif de l'invention, lesquels graphes sont calés sur une même origine du temps.
Notamment en figures 6 et 7, sont représentés les graphes d'évolution d'une caractéristique de chacun des courants 31, 32 induits dans les deux bobinages secondaires 20, 21 considérée en valeur absolue.
En figure 8, est représenté le graphe d'évolution du signal résultant R, soit en quelque sorte le courant composé avec les deux courants 31, 32 induits dans les bobinages secondaires 20, 21 également pris en valeur absolue.
En figure 9, se trouve représenté un des graphes du signal réémis par le répondeur lors de son activation par l'ensemble d'interrogation.
Tel que cela apparaît, le top 30 dont il est question plus avant est encadré par deux parties du signal résultant qui s'étendent sur des durées respectives T₁ et T₂.
Bien que cela ne soit pas représenté, on comprend que les durées T₁ et T₂ des parties encadrant le top 30 sont égales lorsque les bobinages sont identiques.
Dans une forme préférée de réalisation, les deux bobinages 20, 21 sont dissymétriques de manière à générer, quelle que soit la vitesse de déplacement du mobile, des signaux 31, 32 de durées différentes entre elles en vue de donner aux parties Ra, Rb du signal résultant R qui encadrent le top 30 des durées T₁ et T₂ elles-mêmes différentes et donc discernables et,
De préférence :
Par cela, le sens du déplacement peut être finalement déterminé sans erreur.
Le moyen de mesure de la vitesse du mobile qui influence le moyen générateur d'impulsions est par exemple du type basé sur la cinémométrie à effet Doppler.
De préférence, pour déterminer la vitesse V instantanée du véhicule lors de son passage au droit du répondeur, le moyen de traitement de l'ensemble d'interrogation comprend d'une part au moins un moyen 34 générateur d'impulsions selon une fréquence prédéterminée et, d'autre part, au moins un moyen 36 de comptage des impulsions au moins pendant la durée d'au moins l'une des composantes du signal résultant que sont les parties Ra, Rb et le top 30, qui sont transcrites dans le signal 24 émis par le répondeur.
La fréquence des impulsions générées par le moyen précité 34 est de préférence fixe.
Cette redondance des comptages permet ainsi de sécuriser l'information recueillie et d'en augmenter la précision.
Avantageusement, le signal haute fréquence se situe parmi les fréquences les plus faibles de la bande des hyper-fréquences.
De préférence, le signal haute fréquence est de l'ordre de 1 GHz et sa puissance est très faible et, par exemple, de 40 mW seulement ce qui limite le risque de création de perturbations radioélectriques et permet aux émissions de se situer à l'intérieur des normes radioélectriques les plus sévères dans ce domaine.
Quant au signal dit de plus basse fréquence, il est choisi dans la gamme des moyennes fréquences de l'ordre de 1 à 10 MHz et, par exemple, d'environ 4 MHz.
L'optimisation du fonctionnement du système répondeur est réalisée au moyen des éléments suivants :
L'ensemble est réalisé sur un circuit imprimé standard en verre epoxy.
Pour la retransmission au moyen d'une liaison hertzienne, vers l'interrogateur, du signal caractéristique de la présence d'un répondeur au droit de celui-ci, au passage du véhicule en un endroit prédéterminé du parcours, le répondeur assure la transposition de sa caractéristique différentielle en trés haute fréquence afin de bénéficier des propriétés de rayonnement électro-magnétique et des faibles puissances nécessaires.
Pour cette trés haute fréquence, le répondeur est équipé d'une antenne unique à large bande permettant de recevoir une fréquence porteuse et de retransmettre vers l'interrogateur les premiers harmoniques crées par le répondeur.
Cette antenne de type plaqué est placée entre les deux bobinages secondaires précités afin d'exploiter au mieux le large diagramme de rayonnement qu'elle procure et l'engendrer en lieu et place du champ magnétique lié aux bobinages.
De plus, les dimensions de l'ensemble s'en trouvent réduites d'autant.
Avantageusement, les répondeurs peuvent être par construction accordés sur des moyennes fréquences différentes de manière à créer des mots numériques.
L'émetteur moyenne fréquence fournira alors les différentes fréquences nécessaires au moyen de bobinages imprimés.
Au centre de ceux-ci se trouve placée l'antenne hyperfréquence plaquée, de type dipôle par exemple.
Le sous système d'émission "antennes" est ainsi constitué de cadres d'émission excités par une ou plusieurs sources moyenne fréquence et une antenne haute fréquence unique excitée par une source adaptée.
De préférence, le couplage de l'émetteur de moyennes fréquences et du répondeur s'effectue au couplage critique afin de permettre à l'ensemble de travailler sur une bande de fréquence plus large.
Selon une variante de réalisation de l'invention, chaque répondeur comprend :
Par exemple, d'une part, le moyen 45 de modulation du signal 24 consiste en un oscillateur 46 et le moyen de stockage du message consiste en au moins un registre mémoire à décalage et d'autre part, ces moyens de modulation 45 et de stockage 28 prélèvent leur énergie de fonctionnement sur le signal de plus basse fréquence reçu par le répondeur.
Avantageusement et afin de s'affranchir des problèmes de hauteur de caisse du véhicule par rapport à la voie, les moyens récepteurs de l'interrogateur comprennent :
L'antenne hyperfréquence 22 a un large diagramme de rayonnement qui permet de couvrir les champs moyennes fréquences et de bande passante suffisamment large pour laisser passer les raies spectrales des premiers harmoniques.
Sur le dessin, on remarque également les éléments d'adaptation d'impédance et d'isolation de ligne dans l'environnement de la diode mélangeuse.
Le circuit du répondeur est monté dans un boîtier en matière plastique, transparent aux ondes hyperfréquences et au champ magnétique et suffisamment robuste pour résister aux vibrations plus ou moins sévères se produisant lors du passage des véhicules à grande vitesse ainsi qu'aux projections de tous ordres : eau, graisse, huile . . .