CH671106A5

CH671106A5 -

Info

Publication number: CH671106A5
Application number: CH113/87A
Authority: CH
Inventors: Jacques Pore
Original assignee: Jeumont Schneider
Priority date: 1986-01-15
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1989-07-31
Also published as: US4791424A; FR2592959B1; FR2592959A1; DE3700873A1

Description

DESCRIPTION

La présente invention concerne un cinémomètre radar à effet Doppler. On connaît bien le principe de tels appareils qui sont notamment utilisés pour contrôler la vitesse des véhicules automobiles sur les routes: un émetteur-récepteur d'ondes radioélectriques d'hyperfréquence comprenant une antenne directrice unique projette des ondes monochromatiques qui lui reviennent lorsqu'elles rencontrent xm obstacle. La différence de fréquence entre les ondes émises et les ondes réfléchies due à l'effet Doppler-Fizeau correspond à la vitesse relative de l'obstacle au moment de la mesure.

Toutefois, la détermination de cette vitesse au moyen des dispositifs connus est entachée d'un certain nombre de causes d'erreur, par exemple le fait que les ondes émises ne sont pas rigoureusement monochromatiques ou que des perturbations géométriques peuvent intervenir, le sol ou le rail n'étant pas un réflecteur idéal. En outre, ces dispositifs ne permettent ni de connaître le sens du déplacement du véhicule, ce qui doit être obligatoirement connu si l'on veut mettre en œuvre des équipements de conduite automatique, ni d'effectuer une mesure de vitesse sûre («de sécurité»), ce qui est indispensable dans le cas de certaines applications ferroviaires par exemple.

Aussi le but de la présente invention est-il de fournir un cinémomètre radar à effet Doppler, «de sécurité» et dont la précision soit nettement supérieure à celle des appareils connus, sans que son coût soit prohibitif pour autant.

Selon l'invention, ce but et d'autres qui apparaîtront par la suite sont atteints grâce à un cinémomètre radar caractérisé par le fait qu'il comporte deux antennes mécaniquement solidaires entre elles dont les axes forment un angle déterminé entre eux. Cet angle est, de préférence, compris entre 60 et 120°.

Dans le but de réaliser un système «de sécurité» ferroviaire (c'est-à-dire tel que toute panne se traduise par un état plus restrictif), l'invention peut faire usage de deux chaînes de traitement présentant un maximum d'éléments totalement indépendants, cela visant à l'élimination des pannes dites de mode commun.

Ainsi, les antennes sont alimentées, de préférence, chacune en ondes d'hyperfréquence par leur propre générateur d'ondes et fournissent chacune les ondes réfléchies correspondant à une unité de traitement distincte, les signaux provenant de ces deux unités de traitement étant ensuite traités dans lin ensemble de calcul qui fournit la valeur de la vitesse mesurée.

Les spécialistes en la matière comprendront aisément que cette disposition conduit à connaître le sens du mouvement et à obtenir une précision de mesure bien supérieure à celle obtenue au moyen des appareils ne comportant qu'une seule antenne, de sorte que la précision de la fixation de la caisse de l'appareil et du capteur n'est plus aussi critique et que ceux-ci peuvent être valablement embarqués à bord d'un véhicule ferroviaire.

De préférence, l'angle d'ouverture du lobe des ondes d'hyperfréquence de chacune des antennes spécifiées ci-avant est compris entre 5° et 8°, et, avantageusement, voisin de 5,5°, ce qui constitue un compromis satisfaisant entre des grands angles correspondant à une imprécision élevée et des angles faibles conduisant à des antennes de dimensions trop importantes.

Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, chacune des deux antennes en question est une parabole à cavité simple fonctionnant dans le domaine des 24 GHz, pour des raisons qui seront expliquées plus loin.

Pour assurer le fonctionnement sécuritaire du cinémomètre, les fréquences de chaque générateur d'ondes sont différentes et suffisamment séparées de façon à éviter toute interaction de signaux hy-perfréquences des deux chaînes en cas de dérive, quelle que soit la nature de celle-ci (citons, par exemple: les variations en température, les variations dues au traitement, celles dues au filtrage,...). On pourra, par exemple, utiliser deux sources hyperfréquences de fréquences écartées de 2%.

Les unités de traitement de chaque chaîne sont, de préférence, aussi indépendantes physiquement que possible (matériels, composants, circuits imprimés).

Par ailleurs, pour s'assurer de l'origine des messages transmis, l'ensemble de calcul spécifié reçoit deux signaux caractéristiques chacun de l'une des unités de traitement, et, le cas échéant, des signaux émis par une mesure de vitesse complémentaire, telle qu'une roue phonique codée, par exemple.

Il est également avantageux que chacune des deux unités de traitement soit alimentée en courant électrique par un convertisseur distinct, ce qui améliore encore la séparation électronique entre les deux antennes et les circuits correspondant à chacune d'elles.

Enfin, la caisse où sont logées les antennes peut également comprendre un dispositif de chauffage pour maintenir les antennes à la température voulue et/ou un bouclier radioélectrique entre ces dernières et les dispositifs électroniques contenus dans la caisse pour empêcher que les ondes réfléchies ne perturbent leur fonctionnement.

La description qui va suivre, et qui ne présente aucun caractère limitatif, permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. Elle doit être lue en regard de la figure unique annexée qui représente un schéma de principe du cinémomètre radar selon l'invention, principalement sous forme de blocs.

Comme on le voit sur la figure, ce cinémomètre comprend deux antennes radar 1 et 2 qui sont mécaniquement solidaires entre elles et qui sont montées dans deux radômes la et 2a, respectivement, qui

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font partie d'une caisse 3. Les axes de ces antennes forment un angle important entre eux, de préférence compris entre 60° et 120°. L'antenne 1 est alimentée en ondes d'hyperfréquence de fréquence Fl à partir d'un générateur 4, et, pour sa part, l'antenne 2 est alimentée en ondes d'hyperfréquence de fréquence F2 à partir d'un générateur 5 distinct 5, ces deux générateurs fonctionnant tous deux dans le domaine des 24 GHz.

De préférence, les antennes 1 et 2 présentent un angle d'ouverture du lobe compris entre 5° et 8°. On sait, en effet, qu'un grand angle d'ouverture conduit à une imprécision beaucoup trop impor- io tante, cependant qu'un faible angle conduit à un diamètre trop important. Selon un exemple en réalisation, c'est une valeur de 5,5°,

pour un diamètre de 165 mm, qui a été retenue.

Avantageusement, chacune des antennes 1 et 2 est une parabole. En effet, un cornet conduirait à une antenne de dimensions trop im- 15 portantes, et des plaques à une antenne difficile à utiliser industriellement et particulièrement onéreuse. L'invention propose donc l'utilisation d'une parabole qui est excitée en sa focale par un dipôle du type «quart d'onde». Avec le diamètre indiqué ci-dessus, cela conduit à un gain théorique voisin de 30 dB et à un niveau des lobes 20 secondaires inférieur ou égal à —15 dB par rapport à celui du lobe principal.

D'autre part, les antennes 1 et 2 sont avantageusement à cavité simple, de telles antennes étant nettement moins coûteuses que les cavités pilotables en fréquence par une commande extérieure. 25

Enfin, le domaine des fréquences de fonctionnement de ces antennes 1 et 2, à savoir le domaine des 24 Ghz, a été choisi parce qu'il fournit une meilleure précision à dimensions et conditions d'environnement identiques, une meilleure réflectivité du sol et des dimensions plus faibles pour l'antenne que, par exemple, pour le domaine des 9 30 ou 10 GHz.

Egalement, pour améliorer encore la rigidité mécanique des dipôles éclaireurs, il est tout à fait souhaitable d'emprisonner ces derniers dans une mousse plastique perméable aux ondes. Cette disposition permet un centrage rigoureux des lobes rayonnants et 35 limite, dans de grandes proportions, les phénomènes de microphonie dus aux vibrations des antennes par rapport à leurs radômes respectifs.

Des convertisseurs secondaires 6 et 7 logés dans la caisse 3 fournissent respectivement aux générateurs 4 et 5 les tensions électriques 10 qui leur sont nécessaires, par exemple 5 et 12 volts, à partir d'un convertisseur primaire commun 8 extérieur à la caisse 3, qui leur fournit une tension de service par une ligne 8a connectée à une source d'alimentation non représentée. Enfin, un dispositif de chauffage 9 logé dans la caisse 3 fournit les calories nécessaires pour maintenir les antennes à une température déterminée constante et un bouclier 10 protège les dispositifs électroniques contenus dans cette caisse 3 contre les ondes radioélectriques parasites qui pourraient affecter leur fonctionnement.

Les ondes réfléchies de fréquences Fdl et Fd2 reçues respectivement par les antennes 1 et 2 sont envoyées dans deux unités de traitement 11 et 12, respectivement, situées à l'intérieur de la caisse 3. Les unités de traitement sont alimentées en courant électrique par les convertisseurs secondaires 6 et 7, respectivement, et délivrent des signaux 13 et 14 correspondant aux fréquences Fdl et Fd2 qui sont transmis à un ensemble de calcul 15 extérieur à la caisse 3. L'ensemble de calcul 15 fournit la vitesse relative de l'obstacle rencontré et il transmet la'valeur de cette vitesse, par une ligne 16, à un dispositif d'affichage non représenté ou à un équipement de pilotage automatique. L'ensemble 15 peut également recevoir des signaux 17 et 18, respectivement, caractérisant les unités de traitement 11 et 12 respectivement par l'intermédiaire d'un module 19 et d'une ligne 20, ainsi que, le cas échéant, des signaux émanant, à travers une ligne 21, d'une roue phonique codée 22 équipant par ailleurs, de façon classique, le véhicule ferroviaire, de manière à obtenir des informations redondantes à vitesse suffisante du véhicule, par exemple supérieure à 1 cm/s, et à vérifier la précision de la mesure à très faible vitesse du véhicule. Enfin, une ligne 23 alimente en courant électrique l'ensemble de calcul 15 et le module 19.

Les générateurs 4 et 5, les unités de traitement 11 et 12, l'ensemble de calcul 15, le module 19 et les convertisseurs 6, 7 et 8 sont de type classique et bien connus des spécialistes en la matière, de sorte qu'ils ne seront pas décrits ici de manière détaillée.

Le cinémomètre selon l'invention permet bien évidemment, dans une version qui ne serait pas réalisée «en sécurité» (c'est-à-dire qui ne serait pas réalisée de telle façon que toute panne se traduise par un état plus restrictif), un traitement des informations reçues par les deux antennes 1 et 2 par une seule unité de traitement 12 (flèche F).

Bien que seul un mode préféré de réalisation de l'invention ait été décrit, il est évident que toute modification apportée par l'homme de l'art dans le même esprit ne sortirait pas du cadre de l'invention telle que revendiquée.

R

1 feuille dessin

Claims

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1. Cinémomètre radar à effet Doppler, caractérisé par le fait qu'il comporte deux antennes (1,2) mécaniquement solidaires entre elles dont les axes forment un angle déterminé entre eux.

2. Cinémomètre radar selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit angle est compris entre 60 et 120°.

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REVENDICATIONS

3. Cinémomètre radar selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites antennes sont alimentées chacune en ondes d'hyperfréquence (Fl, F2) par leur propre générateur d'ondes (4, 5) et fournissent chacune les ondes réfléchies correspondantes (Fdl, Fd2) à une unité de traitement distincte (11,12), les signaux provenant de ces deux unités de traitement étant ensuite traités dans un ensemble de calcul (15) qui fournit la valeur de la vitesse mesurée.

4. Cinémomètre radar selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'angle d'ouverture du lobe des ondes d'hyperfréquence de chacune desdites antennes (1,2) est compris entre 5 et 8°, et, de préférence, voisin de 5,5°.

5. Cinémomètre radar selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chacune desdites antennes (1 et 2) est une parabole à cavité simple.

6. Cinémomètre radar selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit ensemble de calcul (15) reçoit en outre des signaux émis par une roue phonique codée.

7. Cinémomètre radar selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit ensemble de calcul (15) reçoit en outre, par l'intermédiaire d'un module (19), des signaux (17,18) caractérisant chacune desdites unités de traitement (11,12).

8. Cinémomètre radar selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chacune des deux unités de traitement (11,12) est alimentée en courant électrique par un convertisseur distinct (6, 7).

9. Cinémomètre radar selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdites antennes (1, 2), lesdits générateurs (4, 5), lesdites unités de traitement (11,12) et lesdits convertisseurs (6, 7) sont tous logés, avec les circuits les reliant, dans une caisse unique (3).

10. Cinémomètre radar selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ladite caisse (3) comporte un dispositif de chauffage (9).

11. Cinémomètre radar selon les revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que ladite caisse (3) comporte un bouclier radioélectri-que (10) interposé entre lesdites antennes (1, 2) et les autres éléments électroniques qui y sont contenus.