Dispositif de transmission électromagnétique d'un événement en milieu perturbé

Abstract

 L'invention est relative à la transmission éelectromag- nétique en milieu perturbé d'événements définis par le temps de leurs avènements.
Un évènement qui doit être défini par le temps te où il se produit actionne un interrupteur (1) qui enclenche à son tour une base de temps (4) dont le signal parvient à un compteur (5). Le compteur livre à sa sortie (7) un train d'impulsions qui sont codées dans un codeur (20). Le code indique pour chaque impulsion l'écart en temps ΔTi qui la sépare du moment où a lieu l'événement. Le train d'impulsions est envoyé à un récepteur (26) via un émetteur (21) par voie électromagnétique. La première impulsion non perturbée reçue est traitée par un décodeur (27) qui livre à une unité arithmétique la valeur ΔTi qui, soustraite à l'heure du jour th, restitue l'heure du jourte de l'événement.
Le dispositif trouve son utilisation en chronométrage sportif notamment.

Description

[0001] L'invention est relative à un dispositif pour transmettre par voie électromagnétique dans un milieu perturbé un évènement sportif comportant notamment le départ d'une course où plusieurs coureurs sont impliqués, ledit évènement étant défini par le temps t auquel il s'est produit.

[0002] Lorsqu'il s'agit de transmettre, lors de courses sportives par exemple, des évènements survenant en divers endroits décentralisés en direction d'un lieu central de gestion, on dispose généralement de deux moyens connus : la transmission par câbles ou la transmission par voie électromagnétique.

[0003] Un exemple du premier cas est exposé dans le brevet CH 621 915 où des organes périphériques sont reliés par l'intermédiaire d'un module électronique à un organe central de contrôle de fonctionnement et d'exploitation des informations par l'intermédiaire d'un câble bifilaire commun et unique. L'idée exprimée dans le brevet cité permet d'éviter un câblage lourd et très cher, surtout dans les installations volantes. Dans le cas cependant où une grande distance sépare les évènements à mesurer du lieu central de gestion - courses de ski ou d'orientation par exemple - il peut être avantageux de transmettre lesdits événements par voie électromagnétique (ondes hertziennes, lumineuses ou infrarouges). On évite ainsi d'avoir à poser de longues lignes exposées par ailleurs à des coupures accidentelles. Même dans un circuit se déroulant dans un cercle relativement étroit, un tel système peut être avantageux puisqu'il supprime tout un temps de préparation et de rangement.

[0004] La liaison radio, connue en soi, n'a cependant pas que des avantages. Elle est notamment affectée de perturbations qui peuvent être suffisamment importantes pour empêcher une transmission sûre des évènements. On pense ici particulièrement aux perturbations athmosphériques où à celles provoquées par des émetteurs voisins. De telles perturbations peuvent empêcher la transmission d'un événement qui ne se produit qu'une seule fois. On comprendra que si cet évènement est caractérisé par exemple par le temps d'arrivée d'un coureur, comme on le trouve en chronométrage sportif, ce temps sera irrémédiablement perdu.

[0005] Pour surmonter cette difficulté, on a proposé de répéter plusieurs fois l'envoi du message et ceci suffisamment longtemps pour qu'on soit assuré de sa réception. Dans le cas où ce message contient essentiellement le temps auquel se produit l'événement, on va répéter ce temps cinq, dix ou vingt fois, cette valeur restant toujours la même. Si par temps, on entend ici le temps donné par une horloge mère - qui peut être calée sur l'heure du jour donnée par l'horloge parlante par exemple - située à l'endroit où a lieu l'évènement, il sera nécessaire de disposer d'une base de temps extrêmement précise si l'on veut être en mesure, dans une course sportive, de départager les concurrents. En effet, le temps mis à parcourir une distance donnée se déduit de la différence existant entre l'heure de départ et l'heure d'arrivée. Il s'ensuit que chacun des postes de départ et d'arrivée devront être équipés d'horloges très précises, au besoin synchronisées entre elles.

[0006] On peut fixer les idées par un exemple. Le laps de temps qui sépare le départ du premier coureur de l'arrivée du dernier coureur est, pour une compétition donnée, de deux heures. Pendant ces deux heures on souhaite que l'heure donnée par l'horloge du poste de départ et l'heure donnée par l'horloge du poste d'arrivée ne divergent pas de plus d'un millième de seconde. Dans ces conditions, la précision exigée de chacune des horloges sera de 0,001 24 / 2 - 0,012 seconde par jour. Une telle précision ne peut être atteinte qu'au moyen d'un dispositif sophistiqué et cher qui, de plus, devra être stabilisé en température de - 20°C à + 60°C.

[0007] On a cité dans le rapport de recherche le certificat d'auteur SU-A-183 413. Ce document propose d'améliorer la sûreté de transmission par radio de l'instant de mise à feu d'une charge utilisée en recherche sismique. Le système est basé sur la transmission de signaux déclenchés par la charge et codés en séries, le codage changeant chaque seconde. Ainsi, dès qu'un des signaux est reçu correctement, on peut évaluer l'instant de mise à feu.

[0008] Hormis le fait que ce document ne mentionne pas l'utilisation d'un tel système appliqué au chronométrage de courses sportives, il n'envisage pas non plus ni ne suggère que les signaux codés sont arrangés pour porter, en plus des indications les situant dans le temps par rapport à l'évènement, des indications permettant d'identifier chacun des coureurs qui prennent part à la compétition. Par ailleurs, si l'on se réfère au dernier alinéa de la colonne 1 du document cité, on peut lire que le générateur 1 présenté en figure 1 est stabilisé par un quartz, ce qui indique que dans ce système c'est l'émetteur qui porte la base de temps et que le récepteur en est dépourvu (voir aussi dernier alinéa de la colonne 3), contrairement à ce qui va être décrit dans la présente invention où l'émetteur se contente d'un oscillateur peu précis et où le récepteur porte lui une base de temps de précision.

[0009] La présente invention, tout en restant basée sur l'idée de transmission répétée des évènements, se propose de remédier aux inconvénients cités ci-dessus en faisant appel aux moyens qui apparaissent dans les revendications.

[0010] L'invention sera comprise maintenant à la lumière de la description qui suit, donnée à titre d'exemple et illustrée par les dessins dans lesquels :

La figure 1 montre un schéma de principe de l'émetteur d'évènements selon l'invention.

La figure 2 montre un schéma de principe du récepteur d'évènements émis par l'émetteur de la figure 1.

La figure 3 est un diagramme qui fait état des impulsions émises par l'émetteur et qui montre comment sont formées lesdites impulsions.

La figure 4 présente une variante qui indique comment sont transmis plusieurs évènements à partir du même émetteur.

[0011] La figure 1 est un schéma de principe de l'émetteur selon l'invention. Cet émetteur se trouve situé généralement à proximité de l'évènement qui, lorsqu'il se produit au temps t qu'il s'agit de déterminer, ferme l'interrupteur 1. On prévoit autant d'émetteurs que de points de mesure et, s'il s'agit d'une compétition sportive, on équipera au moins la ligne de départ et la ligne d'arrivée d'un tel dispositif. L'interrupteur 1 peut se présenter sous la forme d'une barrière lumineuse ou d'un portillon électromécanique. L'impulsion électrique émise par l'interrupteur 1 fait basculer le flip-flop 2 qui présente alors un niveau 1 à sa sortie Q. La porte ET 3 reçoit sur sa première entrée le signal de sortie d'une base de temps 4 et sur sa seconde entrée le signal issu de la sortie Q du flip-flop 2 de telle sorte que le signal de la base de temps 4 peut passer la porte ET 3 quand la sortie Q se trouve au niveau 1. Les impulsions d'horloge CP en provenance de la base de temps 4 et présentes à la sortie de la porte ET commandent à leur tour un compteur 5 qui délivre à sa sortie 7 des secondes impulsions espacées les unes des autres par des périodes prédéterminées et égales T. fixées par le compteur 5. Ainsi ces secondes impulsions représentent une répétition de la première impulsion, déclenchée par l'évènement, et se trouvent définies dans le temps par les intervalles ΔT₁, _dT₂, ... ΔT_i, ... ΔT_n qui les séparent de la première impulsion.

[0012] Dans un exemple pratique, la fréquence de la base de temps a été choisie à 10 kHz. La première des secondes impulsions qui suit la première impulsion de déclenchement est espacée de cette dernière d'un dixième de seconde. Les secondes impulsions sont également espacées entre elles d'un dixième de seconde. Dans ce cas, le compteur 5 émettra sur sa sortie 7 une impulsion sur 1000 reçues à son entrée CP. Ainsi, dans cet exemple, l'évènement qui s'est produit à la fermeture de l'interrupteur 1 va être répété tous les dixièmes de seconde. Comme l'expérience montre qu'une perturbation électromagnétique ne dure que quelques dixièmes de seconde, on peut penser que pendant une transmission qui dure une seconde, l'une au moins des dix impulsions émises sera prise en compte par le récepteur. Aussi, dans l'exemple choisi, l'émetteur 5 produira-t-il, après avoir émis dix impulsions, un ordre de remise à zéro par la ligne 6 qui agira sur le compteur lui-même et sur le flip-flop 2. De ce fait, la sortie Q passera à zéro et bloquera la porte ET 3.

[0013] Le diagramme de la figure 3 explique graphiquement comment est organisé ce qui a été décrit plus haut. Les signaux de 1a a base de temps 4 sont représentés sur la ligne 9 du diagramme. L'évènement fermant l'interrupteur 1 est représenté par le flanc de montée de l'impulsion 8 représentée à la ligne 10 du diagramme. A ce moment, la sortie Q du flip-flop 2 passe à l'état 1 et s'y maintient pendant une période prédéterminée T_E, ce que montre la ligne 11 du diagramme. Les impulsions de la base de temps 4 passent alors la porte ET 3 et sont représentées a la ligne 12. Les impulsions de la ligne 12 et l'état 1 de la sortie Q du flip-flop 2 montré sur la ligne 11 sont maintenus jusqu'à l'arrivée du flanc de montée de l'impulsion 16 (représentée à la ligne 13) qui est le signal de remise à zéro issu de la ligne 6 de la figure 1. Ces impulsions attaquent le compteur 5 qui est arrangé pour ne produire sur sa sortie 7 que quelques-unes de celles-ci 15 à périodes prédéterminées et égales T_i pour obtenir au bout du compte TE n . T_i comme le montre la ligne 14.

[0014] Comme on suppose le canal de transmission affecté de parasites, il est clair qu'à réception du signal de la ligne 14, il va manquer une ou plusieurs impulsions 15 de telle sorte que le récepteur sera incapable de discerner si la première impulsion reçue est celle se produisant à ΔT₁ ou à ΔT₂ ou encore à ΔT_i après le signal émis par l'évènement. Il est donc nécessaire d'affecter chacune des impulsions 15 d'un signe distinctif permettant de la situer temporellement par rapport à l'évènement. Cette affectation est mise en oeuvre par le codeur 20 représenté en figure 1. Ce codeur va par exemple doter d'un numéro d'ordre chaque impulsion 15 reçue à son entrée, numéro d'ordre codé en binaire. Ceci est réalisé très simplement au moyen d'un diviseur par dix contenant quatre flip- flops qui donnent à leurs sorties un code binaire parallèle disponible sur quatre fils. Le codeur 20 comprend encore un circuit UART (universal asynchronous receiver transmitter), par exemple du type RCA 1854, qui transforme le signal codé en parallèle reçu du diviseur par dix en un signal codé en séries. Ainsi, grâce à ce système, l'identification de chaque impulsion permet de savoir quel intervalle de temps ΔT_i la sépare du flanc de montée de la première impulsion 8 provoquée par l'événement. On dispose donc à la sortie du codeur 20 non seulement du train d'impulsions 15 mais des intervalles ΔT_i qui vont permettre, comme on le verra plus loin, d'attribuer un temps t à l'évènement qui vient de se passer. On fait remarquer que d'autres systèmes pourraient être choisis pour distinguer entre elles chacune des impulsions 15. Par exemple on pourrait avoir pour chacune des impulsions une largeur différente ou encore les affecter chacune d'un signal basse fréquence différent.

[0015] Le dispositif émetteur de la figure 1 est complété encore d'un système émetteur 21 dont la porteuse est rayonnée par l'antenne 23. On notera que la porteuse se situera généralement dans des bandes s'étendant de 180 à 470 MHz ou encore dans la "citizen-band" (27 MHz). La porteuse de l'émetteur est modulée par le signal issu du codeur 20.

[0016] On a insisté jusqu'ici sur la transmission d'évènements au moins définis par les temps auxquels ils se produisent. Il se pourrait cependant qu'on veuille profiter de cette transmission pour adjoindre aux impulsions émises d'autres données comme par exemple le numéro de dossard d'un coureur et le lieu où se trouve ce même coureur (départ, poste intermédiaire, arrivée). On peut donc en complément adjoindre un dispositif d'adressage 24 qui peut être un clavier à touches dont les données sont alors transmises au codeur 20.

[0017] La figure 2 est un schéma de principe du récepteur d'évènements émis par l'émetteur dont il a été question à propos de la figure 1. Les ondes électromagnétiques sont captées par l'antenne 25 et le récepteur proprement dit 26 qui porte à sa sortie 36 un signal démodulé. Ce signal est introduit dans un décodeur 27 qui, d'une part, sélectionne parmi tous les signaux reçus la première impulsion non perturbée (et portant par conséquent une information complète) et, d'autre part, attribue à ladite impulsion une valeur d'intervalle dT_i en réponse au signe distinctif qu'elle porte. Cette valeur est transmise à une unité arithmétique 30 par la ligne 29. Le décodeur 27 peut être un circuit UART du même type que celui déjà mentionné à propos du codeur 20. De plus, on s'arrange pour empêcher la transmission d'autres valeurs d'intervalles qui pourraient suivre la première valeur considérée comme valide. La même unité arithmétique 30 reçoit par la ligne 28 le signal d'une horloge mère 35 donnant par exemple l'heure du jour courante t_h. Connaissant maintenant à quelle heure du jour t l'intervalle de temps ΔT_i a été transmis, on peut calculer l'heure du jour t à laquelle s'est produit l'évènement en effectuant au moyen de l'unité arithmétique 30 la soustraction :

[0018] 

[0019] Un premier avantage important peut être retiré du dispositif qui vient d'être décrit : celui d'assurer une sécurité parfaite à la transmission de l'évènement qui, rappelons-le, n'a lieu qu'une seule fois. Ainsi, la répétition de la donnée issue de l'évènement permettra au moins à l'une des impulsions transmises de parvenir au récepteur, impulsion qui une fois décodée indiquera avec précision l'heure du jour de l'évènement.

[0020] Un second avantage non moins important réside dans l'utilisation de matériels bien moins sophistiqués et donc bien meilleur marché, comme cela va être expliqué maintenant.

[0021] Contrairement à ce qui a été mentionné dans le préambule où il était envisagé de transmettre l'heure du jour directement d'horloges placées au lieu de l'évènement, on vient de décrire un système qui, selon l'invention, met en oeuvre une seule horloge précise située au poste récepteur de tous les évènements provenant de postes émetteurs périphériques. Ici, chacun des postes émetteurs est équipé d'une base de temps qui n'a pas besoin d'être très précise.

[0022] Pour prendre un exemple, on utilisera comme base de temps 4 (voir figure 1) un simple oscillateur à quartz non thermocompensé. Un tel oscillateur est très bon marché et sa dérive est de l'ordre de 100 secondes/jour. Or, dans un exemple cité plus haut, on a expliqué que le temps de transmission d'un évènement peut durer environ une seconde. Si pendant un jour (86'400 secondes) la dérive de l'oscillateur est de 100 secondes, cette même dérive ne sera que de 100 / 86'400, soit 0,0012 seconde sur la période considérée de 1 seconde. Ainsi, si la première impulsion valide reçue par le récepteur est la dixième d'un train d'impulsions espacées chacune d'un dixième de seconde, l'erreur commise ne dépassera pas le millième de seconde. Cette erreur diminuera bien sûr si l'impulsion prise en compte précède la dixième impulsion.

[0023] Il est donc clair que la transmission répétée d'un évènement au moyen d'impulsions portant la référence de l'écart qui les sépare de l'évènement lui-même non seulement assure une transmission en toute sécurité mais encore autorise l'utilisation d'un appareillage peu coûteux. Si l'utilisation d'un tel dispositif est particulièrement bienvenue pour le chronométrage d'évènements sportifs, il est évident qu'elle peut être envisagée toutes les fois où il s'agit d'identifier dans le temps un évènement quel qu'il soit.

[0024] On mentionnera aussi que pendant la période prédéterminée TE (figure 3) on pourrait transmettre plusieurs évènements au lieu d'un seul. Cette situation apparaît dans la figure 4. Ici les événements 31, 32 et 33 sont répétés de la même façon que cela a été décrit plus haut. Pour éviter des chevauchements possibles, on s'arrange pour décaler les impulsions de répétition l'une par rapport à l'autre. Dans l'exemple montré au graphique, il est évident que si l'on ne prenait pas de précaution et si l'on répétait chacun des trois évènements tous les dixièmes de seconde la deuxième répétition de l'évènement 32 (= 32") coïnciderait avec la première répétition de l'évènement 33 (= 33'). Pour remédier à cet inconvénient, on a répété l'évènement 33 pour la première fois seulement 0,125 seconde après son avènement. Ceci nécessite naturellement un codage et un décodage supplémentaire mais qui ne présentent pas de difficulté si l'on suit l'idée générale énoncée selon la présente invention.

Revendications

1. Dispositif pour transmettre par voie électromagnétique dans un milieu perturbé un évènement sportif (8) comportant notamment le départ d'une course où plusieurs coureurs sont impliqués, ledit évènement étant défini par le temps t_e auquel il s'est produit, caractérisé par le fait qu'il comporte un moyen émetteur apte à transmettre un train d'impulsions consécutif audit évènement, chacune des impulsions dudit train étant affectée d'un signe distinctif permettant de la situer temporellement (ΔT_i) par rapport audit événement et d'un code permettant l'identification de chacun des coureurs, et un moyen récepteur apte à détecter la première impulsion non perturbée dudit train qui, en considération du temps t existant au moment de cette détection et dudit code, permet de restituer respectivement la valeur du temps t auquel s'est produit ledit évènement et l'identification du coureur auquel appartient ledit temps t .

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen émetteur comporte un capteur (1) susceptible de produire une première impulsion électrique (8) déclenchée par ledit évènement, une base de temps (4) déclenchée par ladite première impulsion, un compteur (5) apte à compter les signaux émis par la base de temps pour produire, pendant une première période prédéterminée (T_E) des secondes impulsions électriques (15) séparées entre elles par des secondes périodes prédéterminées et égales (T_i), un codeur (20) pour attribuer à chacune des secondes impulsions au moins un signe distinctif, notamment un numéro d'ordre, selon l'intervalle (ΔT_i) qui les sépare de ladite première impulsion et pour attribuer à chacune desdites secondes impulsions un code en réponse à un dispositif d'adressage (24), et un émetteur (21) pour transmettre des ondes électromagnétiques modulées par le signal issu dudit codeur, et que le moyen récepteur comporte un récepteur proprement dit (26) pour recevoir lesdites ondes électromagnétiques, un décodeur (27) arrangé pour sélectionner la première desdites secondes impulsions non perturbée reçue du récepteur, lui attribuer une valeur d'intervalle (ΔT_i) répondant au signe distinctif porté et en tirer l'identification du coureur, une horloge (35) apte à donner le temps t_h et une unité arithmétique (30) pour opérer la soustraction th - ΔT_i = te9 t_e représentant le temps auquel s'est produit ledit événement.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la précision de la base de temps (4) est meilleure que 100 secondes par 24 heures.

4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la première période prédéterminée (T_E) pendant laquelle sont produites les secondes impulsions est de 1 seconde et que les secondes périodes prédéterminées et égales (T_i) qui séparent lesdites secondes impulsions entre elles sont de 0,1 seconde.

5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le temps t_h donné par l'horloge (35) est celui de l'heure du jour.

Dessins