[0001] La présente invention concerne un système de compensation des dérives d'une horloge
d'un système d'horloge à oscillateur pour véhicule automobile.
[0002] La majorité des véhicules automobiles sont aujourd'hui munis d'une horloge de bord
qui sert à afficher l'heure à l'utilisateur du véhicule automobile, mais également
à la bonne gestion de différents organes fonctionnels du véhicule automobile, qui
nécessitent une connaissance précise de l'heure et de la date comme par exemple des
services télématiques ou un récepteur de positionnement global par satellites.
[0003] De façon classique, une horloge d'un véhicule automobile est régulièrement mise à
jour sur la base d'oscillations d'un système à oscillateur du type oscillateur à quartz.
Cependant, la fréquence de tels oscillateurs est sujette à variations qui dépendent
des conditions de fonctionnement de l'oscillateur, comme des variations de température,
l'usure ou les vibrations auxquelles est soumis cet oscillateur. En conséquence du
décalage en fréquence de cet oscillateur, l'horloge du véhicule automobile se décale
également, ne présentant alors plus d'informations d'heure précises.
[0004] On connaît dans l'état de la technique des systèmes de correction des dérives en
fréquence en température de l'oscillateur ayant pour but de corriger la dérive en
fréquence de l'oscillateur due aux variations de la température.
[0005] Un procédé connu consiste à sélectionner pour le système d'horloge du véhicule automobile,
un oscillateur à quartz qui se caractérise par une courbe de dérive en fréquence en
température en forme de « S », ce qui permet une relative compensation des dérives
dues à la température avec un point de rotation (changement de signe de la dérive
en fréquence du quartz) calibré à une température comprise entre +25°C et +30°C. Ceci
permet de compenser en moyenne les dérives en fréquence positives et négatives. Il
résulte de ce type de correction une consommation importante en énergie, en particulier
quand le véhicule est à l'arrêt et éteint, et malgré tout une dérive importante de
l'heure en fonction de la stabilité des conditions climatiques.
[0006] On connaît par ailleurs un dispositif à oscillateur à quartz compensé en température
par commande numérique comme celui commercialisé sous le nom « DS4000 » de la société
« Maxim Integrated Product Inc. » basée à Sunnyvalley, Californie, USA. Ce dispositif
comporte un oscillateur à quartz dont les dérives en fréquence sont corrigées sur
la base de mesures de températures par un capteur de température numérique et d'un
modèle de dérive en fréquence en température étalonné en usine.
[0007] Un tel dispositif ne permet pas de corriger les erreurs dues à la variation des paramètres
du modèle de dérive en fréquence de l'oscillateur en température lors du cycle de
vie de cet oscillateur puisque les paramètres sont étalonnés une seule fois au début
de l'utilisation de celui-ci. Une dérive de l'horloge peut alors apparaître et ne
peut pas être corrigée de façon automatique.
[0008] Le but de la présente invention est de résoudre les problèmes susmentionnés.
[0009] A cet effet, l'invention a pour objet un système de compensation des dérives d'une
horloge d'un système d'horloge à oscillateur pour véhicule automobile comportant un
récepteur d'un système de positionnement global par satellites intégrant un oscillateur
à quartz et apte à délivrer, lorsqu'il est actif, un signal de référence temporelle,
caractérisé en ce que l'oscillateur du système d'horloge est formé par l'oscillateur
à quartz du récepteur du système de positionnement global par satellites, et en ce
qu'il comporte des moyens de traitement d'informations raccordés à des moyens de mesure
de température de l'oscillateur à quartz et comprenant :
des moyens de détermination d'une fonction de dérive en fréquence en température de
l'oscillateur à quartz sur la base du signal de référence temporelle et de mesures
de température, lorsque ce récepteur du système de positionnement global par satellites
est actif,
des moyens d'estimation de la dérive en fréquence en température de l'oscillateur
à quartz, lorsque le récepteur du système de positionnement global par satellites
est inactif, et
des moyens de recalage de l'horloge pour recaler l'horloge en fonction de la dérive
en fréquence en température estimée, déterminée par les moyens d'estimation, lorsque
le récepteur du système de positionnement global par satellites est inactif.
[0010] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que les moyens de détermination de la fonction de dérive en fréquence
de l'oscillateur à quartz sont raccordés à des moyens de mesure de la fréquence de
l'oscillateur à quartz et sont adaptés pour déterminer une fonction de dérive en fréquence
parabolique de l'oscillateur à quartz selon la relation:

où f représente la fréquence de l'oscillateur à quartz, T représente la température
de l'oscillateur à quartz,
ƒ0 représente la fréquence maximale de l'oscillateur à quartz,
T0 représente la température pour laquelle la fréquence maximale de l'oscillateur à
quartz est atteinte et
K représente un coefficient de dérive en fréquence.
[0011] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que les moyens de détermination de la fonction de dérive en fréquence
de l'oscillateur à quartz sont adaptés pour déterminer et stocker dans des moyens
de stockage, les paramètres a, b et c d'une fonction parabolique en température selon
la relation :

où
a =
K,
b=-2
KT0 et
c =
T
,
par l'utilisation d'un algorithme numérique discret d'estimation itératif, de période
T
r prédéterminée, comprenant une étape de calcul d'une erreur d'estimation selon la
relation:

où
ε(kTr) est l'erreur d'estimation à l'instant
kTr, y(kTr) est la mesure de la fréquence de l'oscillateur à quartz à l'instant
kTr, θ̂(
kTr) est le vecteur des paramètres estimés
T à l'instant
kTr, ν(kTr) est le vecteur
(T2 (kTr) T(kTr) 1)
T formé à partir de la mesure
T(kTr) de la température à l'instant
kTr,
et une seconde étape de mise à jour des paramètres estimés selon la relation :

où γ est un paramètre de réglage de l'algorithme compris strictement entre 0 et
2,
l'algorithme étant exécuté tant que le récepteur du système de positionnement global
par satellites est actif.
[0012] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que les moyens d'estimation de la dérive en fréquence de l'oscillateur
à quartz sont adaptés pour estimer régulièrement, à une première fréquence donnée
1/
Te, la dérive en fréquence en utilisant des mesures de la température et des résultats
déterminés par les moyens de détermination selon la relation:

où ƒ̂(
T(
kTe)) représente l'estimation de la dérive en fréquence de l'oscillateur à quartz à l'instant
kTe, ν(
kTe) est le vecteur (
T2 (
kTe)
T(
kTe) 1)
T formé à partir de la mesure
T(kTe) de la température à l'instant
kTe et θ̂
f représente de la dernière valeur obtenue pour θ̂ avant la désactivation du récepteur
du système de positionnement global par satellites.
[0013] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que les moyens de recalage sont adaptés pour recaler régulièrement
l'horloge sur la base du signal de référence temporelle lorsque le récepteur du système
de positionnement global par satellites est actif.
[0014] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que les moyens de recalage sont adaptés pour calculer à une première
fréquence donnée 1/
Te, lorsque le récepteur du système de positionnement global par satellite est inactif,
un nombre d'unités de temps à ajouter à un compteur d'unités de temps, en fonction
de l'estimation de la dérive en fréquence de l'oscillateur à quartz.
[0015] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que le calcul à une première fréquence donnée 1/
Te du nombre d'unités de temps à ajouter au compteur d'unités de temps est effectué
sur la base de la dérive de l'horloge due à la dérive en fréquence estimée de l'oscillateur
à quartz selon la relation :

où
ΔH(kTe) est la dérive de l'horloge à l'instant
kTe induite par la dérive en fréquence estimée de l'oscillateur à quartz ƒ̂(
T(
kTe) à l'instant
kTe calculée par les moyens d'estimation et ƒ
n représente la fréquence nominale de l'oscillateur à quartz.
[0016] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que, lorsque le récepteur du système de positionnement global par
satellites est inactif, les moyens de recalage sont adaptés pour recaler périodiquement,
à une seconde fréquence donnée, l'horloge par ajout de la valeur du compteur d'unités
de temps à l'horloge.
[0017] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que le compteur d'unité de temps comporte un compteur d'impulsions
du système d'horloge du récepteur du système de positionnement global par satellites.
[0018] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que, lorsque le récepteur du système de positionnement global par
satellites est inactif, les moyens de recalage sont adaptés pour recaler l'horloge
à l'activation du récepteur du système de positionnement global par satellites par
ajout de la valeur du compteur d'unités de temps à l'horloge.
[0019] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que le compteur d'unité de temps comporte un accumulateur de dérive.
[0020] Selon une autre caractéristique, le système de compensation selon l'invention est
caractérisé en ce que les moyens de traitement d'information sont formés par le processeur
de traitement du récepteur du système de positionnement global par satellites.
[0021] La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre
donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans
lesquels :
- la figure 1 représente une vue schématique d'un système de compensation selon l'invention,
- la figure 2 représente un organigramme d'un premier mode de fonctionnement de moyens
de recalage de l'horloge entrant dans la constitution d'un système selon l'invention,
et
- la figure 3 représente un organigramme d'un second mode de fonctionnement des moyens
de recalage de l'horloge entrant dans la constitution d'un système selon l'invention.
[0022] Sur la figure 1, on a schématisé un véhicule automobile 1 qui est muni d'un système
d'horloge comportant une horloge 2 et d'un récepteur 3 d'un système de positionnement
par satellites de type classique.
[0023] Ce système comporte un oscillateur à quartz 4 de fréquence nominale ƒ
n dont on modélise la dérive en fréquence en température par exemple par une fonction
polynomiale du second ordre, c'est-à-dire par une fonction de dérive en fréquence
en fonction de la température parabolique, selon la relation :

où ƒ représente la fréquence de l'oscillateur à quartz 4, T représente la température
de l'oscillateur à quartz 4,
ƒ0 représente la fréquence maximale de l'oscillateur à quartz 4,
T0 représente la température pour laquelle la fréquence maximale de l'oscillateur à
quartz 4 est atteinte et K représente un coefficient de dérive en fréquence.
[0024] Typiquement, un oscillateur classiquement utilisé dans un récepteur de système de
positionnement global par satellites présente les caractéristiques suivantes : ƒ
n = 32768 Hz , ƒ
0 = 32768
Hz± 0,5
Hz, T0 compris entre +25°C et +28°C
et K ≅ 35
ppml° C2 ± 0,002
ppml° C2 (ppm signifiant part par mllion).
[0025] La valeur et l'incertitude sur ces paramètres varient d'un composant et d'un constructeur
à l'autre. Même étalonnées en usine, elles sont sujettes à variations pendant le cycle
de vie de l'oscillateur en fonction de l'usure et des vibrations auxquelles il est
soumis, etc... On voit alors tout l'intérêt de l'invention de déterminer cette fonction
régulièrement pour tenir compte desdites variations de ses paramètres.
[0026] La relation (1) ci-dessus peut également s'écrire sous la forme développée :

où
a=
K,
b=-2
KT0 et
c =
T
.
[0027] Selon l'invention, l'oscillateur du système d'horloge du véhicule automobile est
celui du récepteur 3 du système de positionnement global par satellites (récepteur
GPS dans la suite de la description) ce qui permet de faire l'économie d'un oscillateur
spécifique pour le système d'horloge.
[0028] Pour le maintien de l'heure exacte, deux phases de fonctionnement du système selon
l'invention doivent être distinguées: une phase pendant laquelle le récepteur 3 GPS
est actif, c'est-à-dire apte à recevoir et traiter au moins un signal GPS 5a d'au
moins un satellite 5 du système de positionnement global par satellites et délivrer
au reste du système un signal 6 correspondant à une référence temporelle, et une phase
pendant laquelle le récepteur 3 GPS est inactif.
[0029] Lorsque le récepteur 3 GPS est actif, il reçoit en effet d'au moins un satellite
5 du système de positionnement global par satellites, un signal GPS 5a à une impulsion
par seconde. Ce signal GPS 5a de période de 1 seconde est alors traité et délivré
sous forme du signal de référence temporelle 6 par des moyens 7 d'émission à une unité
8 de traitement d'informations chargée de mettre à jour l'horloge 2 du système d'horloge
grâce à une unité 9 de recalage de l'horloge 2 qui utilise ce signal 6 délivré par
le récepteur 3 GPS pour mettre jour l'horloge 2 toutes les secondes.
[0030] Le signal 6 est également utilisé comme référence temporelle de période de 1 seconde
par des moyens 10 de détermination de la fonction de dérive en fréquence en température
de l'oscillateur à quartz 4. Ces moyens 10 déterminent le jeu de paramètres
a, b, c de la fonction décrite dans l'équation (2) et par conséquent le jeu de paramètres
ƒ0 ,
T0 et
K de la fonction décrite par l'équation (1).
[0031] Pour cela, les moyens 10 de détermination utilisent un algorithme numérique discret
(c'est-à-dire échantillonné dans le temps) d'estimation itératif, fonctionnant à une
période
Tr qui peut correspondre à celle de la référence temporelle.
[0032] Le choix de la période
Tr dépend de la capacité de calcul du circuit mettant en oeuvre l'invention. Il est
possible, à partir du signal de référence temporelle, d'obtenir des signaux de fréquence
inférieure à 1 Hz par l'utilisation, par exemple, d'un diviseur de fréquence.
[0033] Cet algorithme met en oeuvre deux étapes, à savoir une première étape correspondant
à une étape dite d'« innovation » pour calculer une erreur d'estimation et une seconde
étape correspondant à une étape dite d' « estimation » pour mettre à jour des paramètres
estimés.
[0034] Il utilise des mesures de température et de fréquence de l'oscillateur à quartz 4
délivrées par des moyens 11 de mesure de la température de l'oscillateur à quartz
4 et des moyens 12 de mesure de la fréquence de l'oscillateur à quartz 4 raccordés
à l'unité de traitement d'informations 8.
[0035] La première étape consiste à calculer l'erreur d'estimation selon la relation :

où
ε(kTr) est l'erreur d'estimation à l'instant
kTr, y(kTr) est la mesure de la fréquence de l'oscillateur à quartz 4 à l'instant
kTr, v(kTr) est le vecteur
(T2(kTr ) T(kTr) 1)
T formé à partir de la mesure T(kT
r,) de la température de l'oscillateur à quartz 4 à l'instant
kTr et θ̂(
kTr) est le vecteur

des paramètres estimés de la fonction de dérive en fréquence en température à l'instant
kT
r.
[0036] L'erreur d'estimation correspond à l'erreur qui existe entre la mesure de la fréquence
de l'oscillateur à quartz 4 et l'estimation de cette même fréquence sur la base de
la mesure de la température et de la valeur des paramètres estimés. La mesure
y(kTr) est effectuée par les moyens 12 de mesure de la fréquence, par exemple, en comptant
sur l'intervalle de temps défini par deux impulsions successives du signal de référence
temporelle 6, c'est-à-dire entre les instants d'échantillonnage (
k - 1)
Tr et
kTr, le nombre d'impulsions délivrées par l'oscillateur à quartz 4 ce qui permet de déduire
ainsi sa fréquence.
[0037] La seconde étape de l'algorithme consiste à mettre à jour lesdits paramètres estimés
â ,
b̂ et
ĉ selon la relation :

où γ est un paramètre scalaire compris strictement entre 0 et 2. Une fois la mise
à jour de θ̂ effectuée, la nouvelle valeur est mémorisée dans des moyens de stockage
de données 13 des moyens 10 de détermination pour une utilisation ultérieure lors
de la phase pendant laquelle le récepteur 3 GPS est inactif, comme cela sera décrit
plus en détail par la suite.
[0038] Une fois cette étape terminée, on recalcule une nouvelle erreur d'estimation pour
l'instant
(k+1)Tr puis une nouvelle mise à jour de θ̂ pour l'instant (
k +
2)Tr et ainsi de suite. L'algorithme fonctionne ainsi tant que le récepteur 3 GPS est
actif.
[0039] L'intérêt de cet algorithme est qu'il est construit de telle sorte que l'erreur d'estimation
converge vers 0.
[0040] Ceci signifie que pour toutes précisions positives
δa, δb et δc sur les paramètres
a, b et
c respectivement, il existe un entier naturel
k, dépendant des valeurs choisies pour les paramètres de l'algorithme, du niveau du
bruit de mesure ainsi que la valeur initiale de θ̂, tel que
â(kTr) soit compris dans l'intervalle [
a-δa a + δa] et
b̂(
kTr soit compris dans l'intervalle [
b-δb b + δb] et
ĉ(
kTr) soit compris dans l'intervalle [c - δc + δc].
[0041] Ce type de résultat est classique et est connu par l'homme du métier. La valeur du
paramètre γ est choisie pour régler le comportement de cet algorithme selon les techniques
d'estimation bien connues et le choix de la valeur initiale de θ̂ se fait également
par les mêmes techniques. On pourra également noter que leur choix ne change pas la
nature de l'algorithme, c'est-à-dire sa convergence, et que ce choix fait partie du
savoir faire de l'homme du métier de l'estimation.
[0042] Pour θ̂, il peut s'agir par exemple d'une valeur initialement déterminée en usine.
[0043] Lorsque cet algorithme est de nouveau exécuté après la phase inactive, la valeur
de θ̂ stockée dans les moyens 13 de stockage peut être utilisée comme valeur initiale.
[0044] La seconde phase de fonctionnement du système selon l'invention est la phase pendant
laquelle le récepteur 3 GPS est inactif. Lorsque celui-ci est inactif, il ne traite
plus de signal en provenance d'au moins un satellite du système de positionnement
global par satellites et l'horloge 2 est mise à jour de façon classique grâce à l'oscillateur
à quartz 4 et est donc sujette à un décalage ayant pour cause la dérive en fréquence
de l'oscillateur à quartz 4 due aux variations de température.
[0045] La valeur de θ̂ stockée dans les moyens 13 de stockage est alors utilisée par des
moyens 14 d'estimation de la dérive en fréquence de l'oscillateur pour estimer la
valeur de la dérive en fréquence en température de l'oscillateur à quartz 4 qui sert
par la suite à compenser la dérive de l'horloge 2 induite par ladite dérive en fréquence
estimée.
[0046] Les moyens 14 d'estimation estiment, à une première fréquence donnée 1/
Te , par exemple 1 Hz, la dérive en fréquence en température de l'oscillateur à quartz
4 sur la base de mesures de température délivrées toutes les
Te secondes par les moyens 11 de mesure de température de l'oscillateur à quartz 4 selon
la relation :

où
f̂(T(kTe)) représente l'estimation de la dérive en fréquence de l'oscillateur à quartz 4 à l'instant
kTe, ν(kTe) est le vecteur (T
2 (kTe) T(kTe) 1)T formé à partir de la mesure
T(kTe) de la température à l'instant
kTe et θ̂
ƒ est la dernière valeur obtenue pour θ̂ avant la désactivation du récepteur 3 GPS,
c'est-à-dire la valeur de θ̂ stockée dans les moyens 13 de stockage.
[0047] La valeur ƒ̂(
T(
kTe)) est alors envoyée aux moyens 9 de recalage de l'horloge 2 qui en déduisent la dérive
de l'horloge 2 due à cette dérive en fréquence estimée selon la relation :

où
ΔH(kTe) représente la dérive de l'horloge pendant l'intervalle de temps [(k
-1
)Te kTe[ correspondant à la dérive en fréquence en température estimée de l'oscillateur à
quartz 4. Cette dérive de l'horloge est ensuite traduite en nombre d'impulsions
ΔI(kTe) d'horloge à ajouter à l'horloge pour compenser cette dérive d'horloge. Il est à noter
qu'ici la notion d'ajouter un nombre d'impulsions à l'horloge signifie l'ajout d'un
nombre d'impulsions positif ou négatif à l'horloge puisque Δ
I peut être positif si la fréquence estimée de l'oscillateur à quartz 4 est inférieure
à la fréquence nominale et négatif si la fréquence estimée de l'oscillateur à quartz
4 est supérieure à la fréquence nominale et qu'une impulsion correspond à 1/f
n seconde.
[0048] Cette compensation est obtenue en utilisant un compteur 15 d'impulsions dont le fonctionnement
est décrit par la suite.
[0049] Il existe deux modes de fonctionnement possibles des moyens 9 de recalage de l'horloge
2 et du compteur 15 d'impulsions pour la compensation de la dérive de l'horloge 2
lors de la phase pendant laquelle le récepteur 3 GPS est inactif.
[0050] Le premier mode de fonctionnement est décrit par l'organigramme de la figure 2, et
consiste à récupérer toutes les
Te secondes à un bloc 20 la valeur de ƒ̂(
T(
kTe)) calculée par les moyens 14 d'estimation. A un bloc 21, on calcule alors la valeur
de la dérive de l'horloge
ΔH correspondant à la valeur de
f̂(T(kTe)) et le nombre d'impulsions d'horloge
ΔI associé que l'on ajoute ensuite au compteur 15 d'impulsions. A un bloc 22, on met
en oeuvre un test pour savoir si la valeur d'un compteur C de l'unité 8 de traitement
d'informations est égale à une valeur prédéterminée
Td, par exemple 60, ce qui correspond à une minute pour
Te égal à une seconde.
[0051] Si le résultat de ce test est négatif, on incrémente dans un bloc 23 la valeur dudit
compteur C puis on retourne au bloc 20.
[0052] Si le résultat est positif, on ajoute alors, dans un bloc 24, le nombre d'impulsions
à l'horloge correspondant à la valeur du compteur 15 d'impulsions puis, dans un bloc
25, on réinitialise le compteur 15 d'impulsions et le compteur C et on retourne au
bloc 20.
[0053] Ainsi le calcul de la dérive de l'horloge est effectué toute les
Te secondes alors que la compensation de cette dérive s'effectue toutes les
Td ×
Te secondes.
[0054] Dans le cas où l'oscillateur à quartz 4 a une fréquence nominale de 32768 Hz, que
Te = 1 seconde et
Td = 60, on obtient alors que l'ajout d'une impulsion par minute à l'horloge correspond
à une correction de +/- 0,5 ppm.
[0055] Il est évidemment possible de choisir
Td = 1, ce qui signifie que la compensation de la dérive de l'horloge est effectuée
toutes les
Te secondes.
[0056] Comme le récepteur 3 GPS est équipé d'un système d'horloge en temps réel pour suivre
l'évolution du mouvement des satellites qui comprend l'oscillateur à quartz 4, le
système d'horloge du récepteur 3 GPS contient de manière classique un compteur d'impulsions
relié à l'oscillateur à quartz 4 qu'il est possible de choisir comme le compteur 15
d'impulsions de la présente invention dans ce premier mode de fonctionnement.
[0057] Le second mode de fonctionnement des moyens 9 de recalage lors de la phase de veille
du récepteur 3 GPS est décrit par l'organigramme de la figure 3 et consiste à récupérer
toutes les
Te secondes à un bloc 30 la valeur de ƒ̂(
T(
kTe)) calculée par les moyens 14 d'estimation.
[0058] A un bloc 31, on calcule alors la valeur de la dérive de l'horloge
ΔH correspondant à cette valeur et le nombre d'impulsions Δ
I associé que l'on ajoute au compteur 15 d'impulsions. A un bloc 32, on met en oeuvre
un test pour savoir si le récepteur 3 GPS a été activé. Si ce résultat est positif,
on ajoute dans un bloc 33, le nombre d'impulsions à l'horloge correspondant à la valeur
du compteur 15 d'impulsions.
[0059] Au bloc 34, on réinitialise le compteur 15 d'impulsions et on passe en phase active
de fonctionnement du système d'horloge selon l'invention. Si le résultat du test est
négatif, on retourne alors au bloc 30.
[0060] Le compteur 15 d'impulsions utilisé dans ce second mode de fonctionnement a alors
la fonction d'accumulateur de dérive et est adapté pour stocker la dérive totale de
l'horloge lors de la phase pendant laquelle le récepteur 3 GPS est inactif.
[0061] Les moyens 9 de recalage peuvent être réalisés par un circuit câblé qui reçoit le
nombre d'impulsions à ajouter par minute à l'horloge, et les distribue sur une minute
ou par un processeur de traitement comme celui du GPS ou tout autre.
[0062] Les avantages de la présente invention sont alors nombreux. Cette invention permet
en effet d'utiliser des composant de grande diffusion comme les oscillateurs à quartz
à fonctions de dérive en fréquence parabolique. De plus la compensation automatique
des dérives de l'horloge du véhicule automobile permet d'augmenter les tolérances
sur le quartz de l'oscillateur et permet de maintenir une grande précision même après
une longue période d'inactivité et une variation des paramètres de la fonction de
dérive en fréquence de l'oscillateur. Par ailleurs, ce système de compensation présente
une consommation électrique réduite et les calculs requis sont peu gourmands en puissance
de calcul ce qui permet facilement d'intégrer les moyens de l'invention dans le processeur
de gestion du récepteur GPS. Enfin, les moyens de l'invention peuvent être intégrés
en tout ou partie au composant qui réalise la fonction d'horloge en temps réel du
récepteur GPS.
[0063] Bien entendu d'autres modes de réalisation sont possibles.
1. Système de compensation des dérives d'une horloge (2) d'un système d'horloge à oscillateur
pour véhicule automobile (1) comportant un récepteur (3) d'un système de positionnement
global par satellites intégrant un oscillateur à quartz (4) et apte à délivrer, lorsqu'il
est actif, un signal de référence temporelle (6),
caractérisé en ce que l'oscillateur du système d'horloge est formé par l'oscillateur à quartz (4) du récepteur
(3) du système de positionnement global par satellites, et
en ce qu'il comporte des moyens (8) de traitement d'informations raccordés à des moyens (11)
de mesure de température de l'oscillateur à quartz (4) et comprenant :
des moyens (10) de détermination d'une fonction de dérive en fréquence en température
de l'oscillateur à quartz (4) sur la base du signal de référence temporelle (6) et
de mesures de température, lorsque ce récepteur (3) du système de positionnement global
par satellites est actif,
des moyens (14) d'estimation de la dérive en fréquence en température de l'oscillateur
à quartz (4), lorsque le récepteur (3) du système de positionnement global par satellites
est inactif, et
des moyens (9) de recalage de l'horloge (2) pour recaler l'horloge en fonction de
la dérive en fréquence en température estimée, déterminée par les moyens (14) d'estimation,
lorsque le récepteur (3) du système de positionnement global par satellites est inactif.
2. Système de compensation selon la revendication 1,
caractérisé en ce que les moyens (10) de détermination de la fonction de dérive en fréquence de l'oscillateur
à quartz (4) sont raccordés à des moyens (12) de mesure de la fréquence de l'oscillateur
à quartz (4) et sont adaptés pour déterminer une fonction de dérive en fréquence parabolique
de l'oscillateur à quartz (4) selon la relation:

où f représente la fréquence de l'oscillateur (4) à quartz, T représente la température
de l'oscillateur à quartz (4), ƒ
0 représente la fréquence maximale de l'oscillateur à quartz (4),
T0 représente la température pour laquelle la fréquence maximale de l'oscillateur à
quartz (4) est atteinte et K représente un coefficient de dérive en fréquence.
3. Système de compensation selon la revendication 2,
caractérisé en ce que les moyens (10) de détermination de la fonction de dérive en fréquence de l'oscillateur
à quartz (4) sont adaptés pour déterminer et stocker dans des moyens (13) de stockage,
les paramètres a, b et c d'une fonction parabolique en température selon la relation
:

où
a = K, b=-2KT0 et
c=T02,
par l'utilisation d'un algorithme numérique discret d'estimation itératif, de période
Tr prédéterminée, comprenant une étape de calcul d'une erreur d'estimation selon la
relation:

où
ε(kTr) est l'erreur d'estimation à l'instant
kTr, y(kTr) est la mesure de la fréquence de l'oscillateur (4) à l'instant
kTr, θ̂(
kTr) est le vecteur des paramètres estimés

à l'instant
kTr, ν(kT
r) est le vecteur
(T2 (kTr) T(kTr) 1)
T formé à partir de la mesure
T(kTr) de la température à l'instant kT
r,
et une seconde étape de mise à jour des paramètres estimés selon la relation :

où γ est un paramètre de réglage de l'algorithme compris strictement entre 0 et
2,
l'algorithme étant exécuté tant que le récepteur (3) du système de positionnement
global par satellites est actif.
4. Système de compensation selon la revendication 3,
caractérisé en ce que les moyens (14) d'estimation de la dérive en fréquence de l'oscillateur à quartz
(4) sont adaptés pour estimer régulièrement, à une première fréquence donnée 1/
Te , la dérive en fréquence en utilisant des mesures de la température et des résultats
déterminés par les moyens (10) de détermination selon la relation:

où ƒ̂(
T(
kTe)) représente l'estimation de la dérive en fréquence de l'oscillateur à quartz (4)
à l'instant
kTe, v(kTe) est le vecteur (T
2 (kTe) T(kTe) 1)T formé à partir de la mesure
T(kTe) de la température à l'instant
kTe et θ̂
f représente de la dernière valeur obtenue pour θ̂ avant la désactivation du récepteur
(2) du système de positionnement global par satellites.
5. Système de compensation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (9) de recalage sont adaptés pour recaler régulièrement l'horloge (2)
sur la base du signal de référence temporelle (6) lorsque le récepteur (3) de système
de positionnement global par satellites est actif.
6. Système de compensation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (9) de recalage sont adaptés pour calculer à une première fréquence donnée
1/Te, lorsque le récepteur (3) est inactif, un nombre d'unités de temps à ajouter à un
compteur (15) d'unités de temps, en fonction de l'estimation de la dérive en fréquence
de l'oscillateur à quartz (4).
7. Système de compensation selon la revendication 6,
caractérisé en ce que le calcul à une première fréquence donnée 1/
Te du nombre d'unités de temps à ajouter au compteur (15) d'unités de temps est effectué
sur la base de la dérive de l'horloge due à la dérive en fréquence estimée de l'oscillateur
à quartz (4) selon la relation :

où
ΔH(kTe) est la dérive de l'horloge à l'instant
kTe induite par la dérive en fréquence estimée de l'oscillateur à quartz (4) ƒ̂(
T(
kTe) à l'instant
kTe calculée par les moyens (14) d'estimation et
fn représente la fréquence nominale de l'oscillateur à quartz (4).
8. Système de compensation selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, lorsque le récepteur (3) est inactif, les moyens (9) de recalage sont adaptés pour
recaler périodiquement, à une seconde fréquence donnée, l'horloge par ajout de la
valeur du compteur (15) d'unités de temps à l'horloge (2).
9. Système de compensation selon la revendication 8, caractérisé en ce que le compteur (15) d'unité de temps comporte un compteur d'impulsions du système d'horloge
du récepteur du système de positionnement global par satellites.
10. Système de compensation selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que, lorsque le récepteur (3) du système de positionnement global par satellites est
inactif, les moyens de recalage (9) sont adaptés pour recaler l'horloge à l'activation
du récepteur (3) du système de positionnement par satellites par ajout de la valeur
du compteur (15) d'unités de temps à l'horloge (2).
11. Système de compensation selon la revendication 10, caractérisé en ce que le compteur (15) d'unité de temps comporte un accumulateur de dérive.
12. Système de compensation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de traitement d'information (8) sont formés par le processeur de traitement
du récepteur (3) du système de positionnement global par satellites.