Procédé de mesure de durée et dispositif pour mettre en oeuvre le procédé

Abstract

 L'invention concerne un dispositif de mesure de durée (Δtj) comprenant :

• un récepteur (Dj) pour convertir en signal électrique chaque impulsion qu'il reçoit issue d'un émetteur d'impulsions de période T_M,
• un circuit d'intégration (ITj) des signaux électriques pour générer un signal d'intégration (SIj) à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission d'une première impulsion et pendant une durée Tint inférieure à T_M,
• un compteur (Cj) pour mesurer la durée (Δtj) à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée Tint, si le signal d'intégration est inférieur ou égal à un seuil, et jusqu'à l'instant où le récepteur reçoit l'impulsion qui succède à la première impulsion.

L'invention s'applique à la mesure de la distance séparant un objet d'un dispositif de réception.

Description

Domaine technique et art antérieur

[0001] L'invention concerne un procédé de mesure de durée ainsi qu'un dispositif mettant en oeuvre le procédé.

[0002] L'invention s'applique à la synchronisation de récepteurs de signaux impulsionnels et, plus particulièrement, à la synchronisation de récepteurs de signaux impulsionnels provenant d'au moins une source microlaser.

[0003] Selon l'art connu, un récepteur de signaux impulsionnels provenant d'une source microlaser est associé, au sein d'un même dispositif communément appelé télémètre microlaser, à la source microlaser dont il reçoit les signaux.

[0004] Un télémètre microlaser est utilisé pour déterminer la distance qui le sépare d'un objet.

[0005] La source microlaser émet des impulsions en direction de l'objet. Le récepteur comprend un photodétecteur qui permet de détecter les signaux réfléchis par l'objet.

[0006] Le faisceau laser effectue ainsi un trajet aller-retour du télémètre à l'objet. La distance du télémètre à l'objet est alors directement déductible du temps mis par la lumière pour effectuer le trajet aller-retour.

[0007] Un tel télémètre présente l'inconvénient de solidariser la source émettrice et le photo-détecteur. Ainsi, le dispositif de réception utilisé pour évaluer la distance de l'objet est-il nécessairement celui qui est associé à l'émetteur au sein d'un même télémètre.

[0008] Il n'est alors pas possible de déplacer l'émetteur et le récepteur indépendamment l'un de l'autre.

[0009] L'invention ne présente pas cet inconvénient.

[0010] En effet, l'invention concerne un procédé de mesure d'une durée entre un instant succédant à l'instant d'émission d'une première impulsion par un émetteur de signaux impulsionnels ayant une période T_M et un instant correspondant à la réception, par au moins un récepteur de signaux, de l'impulsion émise qui succède à la première impulsion, le procédé comprenant :

• l'intégration, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion et pendant une durée T_int inférieure à T_M, des signaux que reçoit le récepteur de façon à générer un signal d'intégration,
• le déclenchement du comptage de la durée à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée T_int, si le signal d'intégration a une amplitude inférieure ou égale à un seuil donné,
• l'interruption du comptage de la durée à l'instant où le récepteur reçoit l'impulsion émise qui succède à la première impulsion.

[0011] L'invention concerne également un dispositif de mesure de durée (Δtj) entre un instant succédant à l'instant d'émission d'une première impulsion par un émetteur de signaux impulsionnels ayant une période T_M et un instant correspondant à la réception, par au moins un récepteur de signaux, de l'impulsion qui succède à la première impulsion, le dispositif comprenant :

• au moins un récepteur permettant de convertir en signal électrique les signaux qu'il reçoit,
• au moins un circuit d'intégration permettant, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion et pendant une durée T_int inférieure à T_M, d'intégrer les signaux électriques issus du récepteur de façon à générer un signal d'intégration,
• au moins un compteur permettant de déclencher le comptage de la durée (Δtj) à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée T_int, si le signal d'intégration a une amplitude inférieure ou égale à un seuil donné, et d'interrompre le comptage de la durée (Δtj) à l'instant où le récepteur reçoit l'impulsion émise qui succède à la première impulsion.

[0012] L'invention concerne encore un système d'évaluation de la distance séparant un objet d'un dispositif de réception. L'objet est muni d'un émetteur de signaux impulsionnels et le dispositif de réception comprend au moins un dispositif de mesure de durée tel que le dispositif selon l'invention.

[0013] Avantageusement, le procédé de mesure de durée selon l'invention permet de créer une référence commune à plusieurs récepteurs afin de pouvoir exploiter les informations qu'ils délivrent.

[0014] Pour chaque récepteur, le temps mesuré entre le déclenchement du comptage et l'interruption du comptage peut être converti en une distance qui correspond à la distance séparant le récepteur de l'émetteur qui a émis l'impulsion, additionnée algébriquement d'une grandeur d_o. La grandeur d_o est une distance fictive introduite par le déclenchement du comptage des récepteurs au même instant.

[0015] Ainsi, l'invention permet-elle de concevoir un procédé de mesure de distance entre un émetteur de signaux impulsionnels et un récepteur qui s'avère très souple d'utilisation. Un couple émetteur/récepteur formant télémètre n'est pas nécessairement le même d'un instant à l'autre. Emetteur et récepteur étant dissociés, il est alors possible de concevoir des dispositifs où le nombre d'émetteurs est différent du nombre de récepteurs. Les récepteurs peuvent alors collecter des signaux en provenance de n'importe lequel des émetteurs, voire même de plusieurs émetteurs simultanément, formant ainsi autant de télémètres fonctionnant en boucle ouverte qu'il y a de couples émetteur/récepteur possibles.

[0016] Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'émetteur de signaux impulsionnels est une source d'impulsions à déclenchement passif telle qu'une source microlaser.

[0017] Il n'est alors pas possible de connaître avec précision l'instant de déclenchement d'une impulsion laser. La période T_M qui sépare deux impulsions laser doit alors s'entendre comme la durée moyenne séparant deux impulsions.

[0018] Avantageusement, le dispositif de mesure de durée selon l'invention permet alors de prendre en compte l'incertitude sur l'instant de déclenchement des impulsions laser. Des mesures de grande précision peuvent alors être effectuées. A titre d'exemple non limitatif, une précision de mesure de l'ordre de la nanoseconde, telle que recherchée dans les applications à la télémétrie automobile, peut être obtenue.

[0019] Au cas où le procédé concerne l'utilisation de plusieurs émetteurs, il est nécessaire qu'un récepteur puisse identifier de quel émetteur proviennent les impulsions qu'il reçoit. A cette fin, les impulsions émises par chaque émetteur peuvent être codées et le récepteur comprend alors des moyens de décodage. Il est également possible de prévoir des impulsions laser dont la longueur d'onde est différente d'un émetteur à l'autre.

Brève description des figures

[0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention fait en référence à la figure ci-annexée.

Description détaillée de modes de mise en oeuvre de l'invention

[0021] La figure annexée représente un dispositif de réception de signaux selon l'invention.

[0022] Le dispositif comprend un émetteur E de signaux impulsionnels, n blocs de réception B₁, ... B_n, n étant un entier supérieur ou égal à 1, un séquenceur SQ et un générateur d'impulsions G₁.

[0023] Selon le mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'émetteur E est une source microlaser émettant des impulsions lumineuses. Chaque bloc de réception B_j (j=1, ..., n) comprend un photodétecteur D_j, un circuit de comptage C_j, un convertisseur analogique/digital CAN_j, et un circuit d'intégration de signal IT_j.

[0024] Les photodétecteurs sont réalisés, par exemple, à l'aide de diodes PIN ou de diodes à avalanche. Le photodétecteur D_j (j=1, ..., n) collecte la lumière L_j qu'il reçoit et convertit cette lumière L_j en un signal électrique S_j.

[0025] Le circuit de comptage C_j (j=1, ..., n) est, par exemple, un circuit de comptage tel que celui décrit dans la demande de brevet français FR-2 745 668 intitulée "Dispositif de mesure précise de la durée d'un intervalle de temps".

[0026] Le compteur C_j possède une première entrée pour recevoir un signal qui déclenche le comptage et une deuxième entrée pour recevoir un signal qui interrompt le comptage. La deuxième entrée du compteur C_j est reliée à la sortie du photodétecteur D_j. Il s'ensuit que le comptage est interrompu dès que le photodétecteur D_j détecte une impulsion.

[0027] La source microlaser E émet un signal lumineux constitué d'impulsions se répétant avec une période T_M. Suite à l'émission d'une impulsion par la source microlaser, une première impulsion est détectée par chacun des photodétecteurs D_j (j=1, ..., n) dont le secteur de visibilité V_j est dans le champ de visibilité V_E de la source microlaser. Cette première impulsion correspond à un trajet direct de la lumière entre la source E et chaque photodétecteur D_j. En l'absence de nouvelle impulsion émise par la source microlaser, chaque photodétecteur détecte éventuellement des impulsions dues à des trajets multiples de la lumière. Les signaux S_j issus du photodétecteur D_j sont transmis au circuit d'intégration de signal IT_j par l'intermédiaire du circuit de conversion analogique/digital CAN_j qui a pour fonction de numériser le signal qu'il reçoit. Le circuit d'intégration IT_j a pour fonction de générer un signal d'intégration SI_j résultant de l'intégration, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion reçue et pendant une durée d'intégration T_int inférieure à T_M, de l'ensemble des signaux S_j issus du photodétecteur D_j.

[0028] L'amplitude du signal d'intégration SI_j est comparée à un seuil. La valeur du seuil est choisie de façon à garantir qu'aucune impulsion de trajet direct ni aucune impulsion de trajets multiples n'est détectée par le photodétecteur D_j pendant la durée T_int si le signal d'intégration SI_j a une valeur inférieure au seuil.

[0029] Les signaux SI_j (j=1, ..., n) sont transmis au séquenceur SQ. A l'instant qui détermine la fin de la durée d'intégration T_int, une impulsion de début de comptage ST est envoyée simultanément sur la première entrée de chacun des compteurs C_j si chacun des signaux SI_j a une valeur inférieure au seuil. Dans le cas contraire, les circuits d'intégration sont remis à zéro et l'intégration des signaux recommence pendant une nouvelle durée T_int. L'impulsion de début de comptage ST est issue d'un générateur d'impulsions G₁ qui reçoit sur son entrée une commande Q issue du séquenceur SQ.

[0030] Au cas où le séquenceur SQ est éloigné de certains blocs de réception, des liaisons par fils ou par fibres optiques sont nécessaires entre certains blocs de réception et le séquenceur. Les retards liés à la longueur des liaisons sont alors pris en compte pour le calcul de l'instant qui détermine la fin de la durée T_int.

[0031] Comme cela a été mentionné précédemment, le comptage de chaque compteur C_j est interrompu dès que le photodétecteur D_j auquel il est associé détecte une impulsion. Ainsi, chaque compteur C_j peut-il délivrer une durée Δt_j calculée comme la différence entre l'instant où une impulsion de trajet direct est détectée et l'instant de début de comptage commun à plusieurs compteurs.

[0032] De façon connue en soi, chaque durée Δtj (j=1, ..., n) peut être convertie en distance δj correspondant à la distance source microlaser / photodétecteur Dj additionnée algébriquement d'une distance fictive de décalage d_o introduite par la synchronisation des compteurs.

Revendications

1. Procédé de mesure d'une durée (Δtj) entre un instant succédant à l'instant d'émission d'une première impulsion par un émetteur de signaux impulsionnels ayant une période T_M et un instant correspondant à la réception, par au moins un récepteur de signaux, de l'impulsion émise qui succède à la première impulsion, le procédé comprenant :

- l'intégration, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion et pendant une durée T_int inférieure à T_M, des signaux que reçoit le récepteur de façon à générer un signal d'intégration,

- le déclenchement du comptage de la durée (Δtj) à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée T_int, si le signal d'intégration a une amplitude inférieure ou égale à un seuil donné,

- l'interruption du comptage de la durée à l'instant où le récepteur reçoit l'impulsion émise qui succède à la première impulsion.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intégration des signaux est précédée d'une étape de numérisation des signaux.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape permettant d'identifier l'émetteur de signaux impulsionnels.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape permettant d'identifier l'émetteur de signaux impulsionnels est une étape de décodage des impulsions.

5. Dispositif de mesure de durée (Δtj) entre un instant succédant à l'instant d'émission d'une première impulsion par un émetteur de signaux impulsionnels ayant une période T_M et un instant correspondant à la réception, par au moins un récepteur de signaux, de l'impulsion qui succède à la première impulsion, le dispositif comprenant :

- au moins un récepteur (Dj) permettant de convertir en signal électrique (Sj) les signaux (Lj) qu'il reçoit,

- au moins un circuit d'intégration (I) permettant, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion et pendant une durée T_int inférieure à T_M, d'intégrer les signaux électriques (Sj) issus du récepteur (Dj) de façon à générer un signal d'intégration (SIj),

- au moins un compteur (Cj) permettant de déclencher le comptage de la durée (Δtj) à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée T_int, si le signal d'intégration a une amplitude inférieure ou égale à un seuil donné, et d'interrompre le comptage de la durée (Δtj) à l'instant où le récepteur (Dj) reçoit l'impulsion émise qui succède à la première impulsion.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de numérisation des signaux électriques (Sj) issus du récepteur (Dj).

7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le récepteur (Dj) est un photodétecteur.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant d'identifier l'émetteur de signaux impulsionnels.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens permettant d'identifier l'émetteur de signaux impulsionnels comprennent un circuit de décodage.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il est dissocié de l'émetteur de signaux impulsionnels.

11. Système d'évaluation de la distance séparant un objet d'un dispositif de réception, caractérisé en ce que l'objet est muni d'un émetteur de signaux impulsionnels et en ce que le dispositif de réception comprend au moins un dispositif selon l'une des revendications 5 à 10.

Dessins