EP1139299A1 - Dispositif de chronométrage à transmission radio - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people
- G07C1/22—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people in connection with sports or games
- G07C1/24—Race time-recorders
Definitions
- Document FR-A-2655454 describes a timing device with link mixed and radio, including several light barriers infrared with radio transmitter and receiver.
- Document EP-A-125624 relates to a timing device sportsman, in which the actuation of a contact triggers a time base cooperating with a counter which delivers a train of coded pulses in a coder.
- the code indicates for each pulse the time difference which separates it from the moment of the time event.
- the pulse train is sent by radio to a receiver via a transmitter, and is processed by an associated decoder to a calculation unit.
- the time bases of known systems operate with TCXO type oscillators or standard quartz. These devices are unable to provide 1 / 1000s accuracy over 16 hours, and a time stamp based on universal time.
- the object of the invention is to provide a timing device with radio transmission to obtain optimum precision without require synchronization of clocks between the transmitter and the receiver.
- the device according to the invention is characterized in that clock means pass signals to the receiver of the second unit peripheral with a fixed delay of postponement, the catch-up time calculated at receiver level made by differentiating the carry-over delay with radio transmission time.
- This first mode of operation requires perfect control of the radio transmission time.
- a crystal oscillator with an accuracy of 20 ppm is sufficient, because the desired accuracy of 1 / 1000s is to be kept only on the delay delay T equal to 2 seconds.
- the second peripheral unit can be equipped with a universal GPS time module arranged so that the weather is obtained by deducting the delay of the delay from the delay of the departure contact.
- This second operating mode allows you to install a single GPS module on the equipment.
- each peripheral unit includes a universal GPS time module constituting a clock clocked so that the start time is considered a time absolute.
- each module of universal time GPS has its own time base, and provides clock pulses of 10 ⁇ s every second, thereby eliminating all synchronization problem between the transmitter and the receiver.
- each unit peripheral includes a passage detector for the start contact, the incoming contact, and the intermediate contact, and a transceiver module with antenna for radio transmission of a digital frame.
- Each unit peripheral is constituted by a microcontroller containing a module of digital management associated with an EEPROM memory and an interface user for identification and mode selection parameters operation with or without GPS.
- the timing means are constituted by a conventional chronometer in the first operating mode, or a management device digital in the second and third operating modes.
- passage detectors in peripheral units include photoelectric or optoelectronic gates to deliver the different crossing signals.
- a timing device 10 with transmission radio used in particular to accurately time events sports, has a plurality of peripheral units 12, 14, 16, 18 staggered at predetermined points along the route.
- Unit 12 is located at the start
- unit 14 is at the finish
- unit 16 is a intermediate transmission.
- Unit 18 constitutes a transmission relay auxiliary capable of communicating with the units in the event of an emergency or poor radio transmission in certain areas of the route.
- Each peripheral unit 12, 14, 16 is associated with a passage detector DP driving a start contact C1, a contact C2, and a intermediate contact Cl.
- the various passage signals developed at the units 12, 16 are transmitted by radio to the arrival unit 14, the output of which is connected either to a conventional stopwatch 20 by conductors 22, that is to say a digital management 24 by a serial link 26.
- each peripheral unit 12, 14, 16, 18 is consisting of an eight or sixteen bit microcontroller 28, containing a 30 digital management module associated with 32 EEPROM memory, one user interface 34 for the identification and selection parameters of the operating mode, and a transmission transceiver module 36 digital radio.
- the digital management module 30 is controlled by a quartz oscillator 38 TCXO type, and can also be connected to a universal time module 40 GPS which provides clock pulses of 10 ⁇ s every second with 100ns accuracy on the rising edge.
- An antenna 42, 44 is connected to the transceiver module 36 and to the universal time module 40.
- a first input E1 of the management module 30 is intended to receive the DP transit detector information signals, including the signal of the start contact, the signal of the arrival contact, or a signal of a contact intermediate.
- a second input E2 can receive other signals from measurement from various sensors, for example speed, temperature, etc ...
- a third E3 input is available for a connection to a local printer.
- the output S1 of the management module 30 delivers a signal for transferring the contact departure.
- Outputs S2 and S3 provide contact carry signals intermediates, and the output S4 delivers a signal of arrival transfer. All output signals S1 to S4 are supplied with a constant delay, for example 2 seconds.
- the output S5 is connected to the digital management device 24 by the link series 26.
- a first operating mode is based on the catching up of the transmission between the various peripheral units, for example during the transmission of the start contact signal from unit 12, and the reception of this signal by the arrival unit 14.
- the universal time module 40 GPS is not used in the two units 12, 14.
- the principle of catching up transmission times is illustrated in the timing diagram of FIG. 3, and the flowcharts in Figures 4 to 6:
- the start contact C1 is closed, which applies a pulse to the input E1 of the start unit 12.
- the time stamp for closing the start contact C1 is followed by the start of the module transmitter.
- radio 36 of the starting unit 12 with the start of modulation of the digital frame during a time delay ⁇ T 1 .
- the second task at the receiver consists in waiting for the closing of the incoming contact C2 at time t 4 .
- the application of a pulse to the input E1 of the arrival unit 14 supplies the output S4 with the arrival transfer signal with a constant time delay T.
- the status transfer operating mode requires perfect control of the radio transmission time.
- a 20 ppm quartz oscillator is sufficient, because the precision of 1 / 1000s is only to be held over the duration T equal to 2 seconds.
- a single universal time module 40 GPS is installed on the arrival unit 14, while the departure unit 12 does not have it.
- the universal GPS module 40 emits GPS synchronization pulses every second with an accuracy of 100 ns on the rising edges.
- a universal time module 40 GPS is installed on each arrival unit 14 and departure unit 12. It constitutes a clock with control pulses every second. This method eliminates all synchronization problems between the transmitter and the receiver. The departure time then becomes an absolute time.
- the oscillator at quartz 38 cadence each unit 12, 14, and the main clock is synchronized every second by the 40 GPS universal time module.
- the quartz oscillator 38 can take over from the universal time module 40 GPS for 16 minutes while maintaining the accuracy of 1/1000 in the event of momentary loss of the satellite link.
- the on-board software will be able to manage the three modes of operations, the selection being chosen by a switch or configured by serial link.
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Abstract
Un dispositif de chronométrage comprend des unités périphériques 12, 14, 16, 18 échelonnées en des points de contrôle le long du parcours, et comportant des moyens de détection pour élaborer des signaux de passage correspondant à des informations temporelles de contacts de départ C1, de passage intermédiaire Cl, et d'arrivée C2, des moyens de transmission radio pour transmettre les signaux de passage issus de l'émetteur vers le récepteur, et des moyens de chronométrage. Des moyens d'horloge fournissent les signaux de passage au récepteur avec un retard fixe de report, le temps de rattrapage calculé au niveau du récepteur s'effectuant en faisant la différence du retard de report avec le temps de transmission radio. Applications: chronométrage au 1/1000s pour des compétitions sportives. <IMAGE>
Description
L'invention est relative à un dispositif de chronométrage pour des
compétitions sportives, comprenant des unités périphériques échelonnées
en des points de contrôle le long du parcours, et comportant :
- des moyens de détection pour élaborer des signaux de passage correspondant à des informations temporelles de contacts de départ, de passage intermédiaire, et d'arrivée,
- des moyens de transmission radio pour transmettre les signaux de passage issus de l'émetteur d'une première unité périphérique, notamment de départ et / ou d'une unité intermédiaire, vers le récepteur d'une deuxième unité périphérique, notamment de l'unité d'arrivée,
- et des moyens de chronométrage associés à la sortie de la deuxième unité périphérique.
Le document FR-A-2655454 décrit un dispositif de chronométrage à liaison
mixte et radio, comprenant plusieurs barrières photoélectriques à rayons
infra-rouges avec émetteur et récepteur radio.
Le document EP-A-125624 se rapporte à un dispositif de chronométrage
sportif, dans lequel l'actionnement d'un contact enclenche une base de temps
coopérant avec un compteur qui délivre un train d'impulsions codées dans un
codeur. Le code indique pour chaque impulsion l'écart de temps qui la sépare
du moment où a lieu l'événement temporel. Le train d'impulsions est envoyé
par radio à un récepteur via un émetteur, et est traité par un décodeur associé
à une unité de calcul.
Les bases de temps des systèmes connus fonctionnent avec des
oscillateurs type TCXO ou des quartz standard. Ces dispositifs sont
incapables de fournir une précision au 1/1000s sur une durée de 16 heures,
et un horodatage basé sur un temps universel.
De plus, le problème posé par les dispositifs connus de transmission radio
d'évènements temporels est celui de la synchronisation de l'émetteur et du
récepteur pour fiabiliser au maximum le chronométrage.
L'objet de l'invention consiste à réaliser un dispositif de chronométrage à
transmission radio permettant d'obtenir une précision optimum sans
nécessiter de synchronisation d'horloges entre l'émetteur et le récepteur.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que des moyens d'horloge
fournissent les signaux de passage au récepteur de la deuxième unité
périphérique avec un retard fixe de report, le temps de rattrapage calculé au
niveau du récepteur s'effectuant en faisant la différence du retard de report
avec le temps de transmission radio.
Ce premier mode de fonctionnement nécessite une maítrise parfaite du
temps de transmission radio. Un oscillateur a quartz d'une précision de 20
ppm est suffisant, car la précision recherchée de 1/1000s n'est à tenir que sur
le retard de report T égal à 2 secondes.
Selon une caractéristique de l'invention, la deuxième unité périphérique peut
être équipée d'un module de temps universel GPS agencé pour que le temps
de départ soit obtenu en déduisant le retard de report du temps de report du
contact du départ. Ce deuxième mode de fonctionnement permet d'installer
un seul module GPS sur l'équipement.
Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque unité périphérique
comporte un module de temps universel GPS constituant une horloge
cadencée pour que le temps de départ soit considéré comme un temps
absolu. Dans ce troisième mode de fonctionnement, chaque module de
temps universel GPS possède sa propre base de temps, et fournit des
impulsions d'horloge de 10µs chaque seconde, éliminant de ce fait tout
problème de synchronisation entre l'émetteur et le récepteur.
Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, chaque unité
périphérique comporte un détecteur de passage pour le contact départ, le
contact d'arrivée, et le contact intermédiaire, et un module émetteur-récepteur
à antenne pour la transmission radio d'une trame numérique. Chaque unité
périphérique est constituée par un microcontrôleur renfermant un module de
gestion numérique associé à une mémoire EEPROM et un interface
utilisateur pour les paramètres d'identification et de sélection du mode de
fonctionnement avec ou sans GPS.
Le module de gestion de chaque unité périphérique comporte :
- une première entrée, destinée à recevoir les signaux de passage,
- une deuxième entrée pour des signaux de mesure issus de divers capteurs,
- une troisième entrée pour une liaison à une imprimante locale,
- une sortie délivrant le signal de report du contact départ,
- au moins une sortie pour les signaux de report des contacts intermédiaires ,
- et une sortie pour le signal de report du contact d'arrivée.
Les moyens de chronométrage sont constitués par un chronomètre classique
dans le premier mode de fonctionnement, ou un appareil de gestion
numérique dans le deuxième et troisième modes de fonctionnement.. Les
détecteurs de passage dans les unités périphériques comportent des
portillons photoélectriques ou optoélectroniques pour délivrer les différents
signaux de passage.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la
description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre
d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est vue synoptique du dispositif de chronométrage à transmission radio selon l'invention;
- la figure 2 montre l'architecture d'une unité périphérique du dispositif de chronométrage de la figure 1;
- la figure 3 représente le chronogramme du premier mode de fonctionnement basé sur le rattrapage des temps de transmission entre l'émetteur et le récepteur;
- la figure 4 montre l'organigramme mis en oeuvre dans un émetteur du premier mode de fonctionnement;
- les figures 5 et 6 représentent les organigrammes mis en oeuvre en parallèle dans un récepteur du premier mode de fonctionnement;
- la figure 7 est le chronogramme du deuxième mode de fonctionnement à module de temps universel GPS intégré dans l'unité d'arrivée.
En référence à la figure 1, un dispositif de chronométrage 10 à transmission
radio, utilisé notamment pour chronométrer avec précision des épreuves
sportives, comporte une pluralité d'unités périphériques 12, 14, 16, 18
échelonnées en des points prédéterminés le long du parcours. L'unité 12 est
située au départ, l'unité 14 se trouve à l'arrivée, et l'unité 16 est une unité de
transmission intermédiaire. L'unité 18 constitue un relais de transmission
auxiliaire capable de communiquer avec les unités en cas de secours ou de
mauvaise transmission radioélectrique dans certaines zones du parcours.
A chaque unité périphérique 12, 14, 16 est associé un détecteur de passage
DP pilotant respectivement un contact départ C1, un contact arrivée C2, et un
contact intermédiaire Cl.
Les différents signaux de passage élaborés au niveau des unités 12, 16 sont
transmis par radio à l'unité d'arrivée 14, dont la sortie est connectée soit à un
chronomètre 20 classique par des conducteurs 22, soit à un appareil de
gestion numérique 24 par une liaison série 26.
En référence à la figure 2, chaque unité périphérique 12, 14, 16, 18 est
constituée par un microcontrôleur 28 à huit ou seize bits, renfermant un
module de gestion 30 numérique associé à une mémoire 32 EEPROM, un
interface utilisateur 34 pour les paramètres d'identification et de sélection du
mode de fonctionnement, et un module émetteur-récepteur 36 à transmission
radio numérique.
Le module de gestion 30 numérique est piloté par un oscillateur à quartz 38
du type TCXO, et peut en plus être connecté à un module de temps universel
40 GPS qui fournit des impulsions d'horloge de 10µs chaque seconde avec
une précision de 100ns sur le front montant. Une antenne 42, 44 est
branchée au module émetteur-récepteur 36 et au module de temps universel
40.
Une première entrée E1 du module de gestion 30 est destinée à recevoir les
signaux d'informations des détecteurs de passage DP, notamment le signal
du contact départ, le signal du contact d'arrivée, ou un signal d'un contact
intermédiaire. Une deuxième entrée E2 peut recevoir d'autres signaux de
mesure issus de divers capteurs, par exemple de vitesse, de température,
etc...Une troisième entrée E3 est disponible pour une liaison à une
imprimante locale.
La sortie S1 du module de gestion 30 délivre un signal de report du contact
départ. Les sorties S2 et S3 procurent des signaux de report des contacts
intermédiaires, et la sortie S4 délivre un signal de report d'arrivée. Tous les
signaux de sorties S1 à S4 sont fournis avec un retard constant, par exemple
de 2 secondes.
La sortie S5 est branchée à l'appareil de gestion numérique 24 par la liaison
série 26.
Un premier mode de fonctionnement est basé sur le rattrapage des temps de
transmission entre les différentes unités périphériques, par exemple lors de
l'émission du signal de contact départ de l'unité 12, et de la réception de ce
signal par l'unité d'arrivée 14. Dans ce cas, le module de temps universel 40
GPS n'est pas utilisé dans les deux unités 12, 14. Le principe du rattrapage
des temps de transmission est illustré sur le chronogramme de la figure 3, et
les organigrammes des figures 4 à 6:
Au temps de départ t0 intervient la fermeture du contact départ C1 qui applique
une impulsion sur l'entrée E1 de l'unité de départ 12. L'horodatage de la
fermeture du contact départ C1 est suivi du démarrage de l'émetteur du
module radio 36 de l'unité de départ 12 avec le début de modulation de la
trame numérique pendant une temporisation ΔT1.
Au temps t1 s'opère l'émission et l'horodatage de l'impulsion de
synchronisation de la première trame, suivie de l'émission des données
relatives à l'écart de temps ΔT1=t1 - t0.
Deux tâches sont enclenchées en parallèle au niveau du récepteur du module
radio 36 de l'unité d'arrivée 14.
La première tâche consiste à attendre l'impulsion de synchronisation d'une
trame radio en réception. A la réception au temps t2 se produit l'horodatage de
l'impulsion de synchronisation, suivi au temps t3 du décodage des données
relatives à l'écart de temps ΔT1. La différence de temps ΔTM entre t2 et t1
correspond au temps de déphasage du modem dans le module radio 36,
ΔTM étant une constante de l'ordre de 600µs. De même la différence de temps
ΔT2 entre t3 et t2 est une constante. L'information de fermeture du contact
départ C1 transmise par l'émetteur de l'unité 12 au récepteur de l'unité 14 est
donc relative, et indique qu'à la réception de la trame au temps t3, l'impulsion
de synchronisation est partie ΔT2 secondes plus tôt. Si T est le temps de
retard fixe de report du contact de fermeture C1, le temps de rattrapage
calculé tR sera donné par la relation:
tR = T - (ΔT1 + ΔTM + ΔT2 )
La deuxième tâche au niveau du récepteur consiste à attendre la fermeture du
contact arrivée C2 à l'instant t4. L'application d'une impulsion sur l'entrée E1
de l'unité d'arrivée 14 fournit à la sortie S4 le signal de report d'arrivée avec
une temporisation T constante.
Le mode de fonctionnement à report d'état nécessite une maítrise parfaite du
temps de transmission radio. On utilisera à cet effet un modem MAXON DM70
autorisant une grande liberté sur la nature de la modulation en bande de
base. Un oscillateur à quartz de 20 ppm est suffisant, car la précision de
1/1000s n'est à tenir que sur la durée T égale à 2 secondes.
Dans le deuxième mode de fonctionnement, un seul module de temps
universel 40 GPS est installé sur l'unité d'arrivée 14, alors que l'unité de
départ 12 en est dépourvue. Sur le chronogramme de la figure 7, le module
universel 40 GPS émet toutes les secondes des impulsions GPS de
synchronisation avec une précision de 100ns sur les fronts montants. Le
temps t0 de fermeture du contact départ C1 est calculé par rapport au temps t0
+T du signal de report de départ. Il suffit en effet de soustraire T = 2secondes
à l'heure de fermeture du contact reporté pour obtenir l'heure de départ.
Dans le troisième mode de fonctionnement, un module de temps universel
40 GPS est installé sur chaque unité d'arrivée 14 et de départ 12. Il constitue
une horloge avec des impulsions de commande toutes les secondes. Cette
méthode élimine tous les problèmes de synchronisation entre l'émetteur et le
récepteur. L'heure de départ devient alors une heure absolue. L'oscillateur à
quartz 38 cadence chaque unité 12, 14, et l'horloge principale est
synchronisée chaque seconde par le module de temps universel 40 GPS.
L'oscillateur à quartz 38 peut prendre le relais du module de temps universel
40 GPS pendant 16 minutes en conservant la précision de 1/1000 en cas de
perte momentanée de la liaison satellite.
Le logiciel embarqué pourra assurer la gestion des trois modes de
fonctionnements, la sélection étant choisie par un commutateur ou configurée
par liaison série.
Claims (10)
- Dispositif de chronométrage pour des compétitions sportives, comprenant des unités périphériques (12, 14, 16) échelonnées en des points de contrôle le long du parcours, et comportant :des moyens de détection pour élaborer des signaux de passage correspondant à des informations temporelles de contacts de départ (C1), de passage intermédiaire (Cl), et d'arrivée (C2),des moyens de transmission radio pour transmettre les signaux de passage issus de l'émetteur d'une première unité périphérique, notamment de départ (12) et / ou d'une unité intermédiaire (16), vers le récepteur d'une deuxième unité périphérique, notamment de l'unité d'arrivée (14),et des moyens de chronométrage associés à la sortie de la deuxième unité périphérique,
- Dispositif de chronométrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la deuxième unité périphérique (14) est équipée d'un module de temps universel (40) agencé pour que le temps de départ soit obtenu en déduisant le retard de report (T) du temps de report du contact du départ (C1).
- Dispositif de chronométrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque unité périphérique (12, 14, 16) comporte un module de temps universel (40) constituant une horloge cadencée pour que le temps de départ soit considéré comme un temps absolu.
- Dispositif de chronométrage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le module de temps universel (40) est formé par une carte GPS à antenne (44) délivrant des impulsions de synchronisation toutes les secondes avec une précision de 100 ns sur les fronts montants.
- Dispositif de chronométrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque unité périphérique (12, 14, 16) comporte un détecteur de passage (DP) pour le contact départ (C1), le contact d'arrivée (C2), et le contact intermédiaire (Cl), et un module émetteur-récepteur (36) à antenne (42) pour la transmission radio d'une trame numérique.
- Dispositif de chronométrage selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque unité périphérique (12, 14, 16) est constituée par un microcontrôleur (28) renfermant un module de gestion (30) numérique associé à une mémoire (32) EEPROM et un interface utilisateur (34) pour les paramètres d'identification et de sélection du mode de fonctionnement avec ou sans GPS.
- Dispositif de chronométrage selon la revendication 6, caractérisé en ce que le module de gestion (30) de chaque unité périphérique (12, 14, 16) comporte :une première entrée (E1), destinée à recevoir les signaux de passage,une deuxième entrée (E2) pour des signaux de mesure issus de divers capteurs,une troisième entrée (E3) pour une liaison à une imprimante locale.
- Dispositif de chronométrage selon la revendication 7, caractérisé en ce que le module de gestion (30) de chaque unité périphérique (12, 14, 16) est associé à :une sortie (S1) délivrant le signal de report du contact départ ( C1),au moins une sortie (S2, S3) pour les signaux de report des contacts intermédiaires (Cl),et une sortie (S4) pour le signal de report du contact d'arrivée (C2).
- Dispositif de chronométrage selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de chronométrage sont constitués par un chronomètre (20) classique, ou un appareil de gestion numérique (24).
- Dispositif de chronométrage selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que les détecteurs de passage dans les unités périphériques (12, 14, 16) comportent des portillons photoélectriques ou optoélectroniques pour délivrer les différents signaux de passage.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR0003553 | 2000-03-20 | ||
FR0003553A FR2806315B1 (fr) | 2000-03-20 | 2000-03-20 | Dispositif de chronometrage a transmission radio |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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EP1139299A1 true EP1139299A1 (fr) | 2001-10-04 |
Family
ID=8848302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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EP01410027A Withdrawn EP1139299A1 (fr) | 2000-03-20 | 2001-03-20 | Dispositif de chronométrage à transmission radio |
Country Status (2)
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EP (1) | EP1139299A1 (fr) |
FR (1) | FR2806315B1 (fr) |
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