FR2983587A1 - Procede de validation de la mesure de distance pour telemetre hyperfrequence de haute precision a dispositif de reflexion bi-statique. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de validation de la mesure de la distance d'un réflecteur à plusieurs états de radioélectriques (112) par rapport à une antenne de mesure (111, 113). Le procédé est remarquable en ce qu'il peut être mis en oeuvre dans les systèmes de télémétrie hyperfréquences à réflecteurs (112) multi-états radioélectriques de type actifs ou passifs et qu'il permet de détecter des multi-trajets potentiels et de signaler, le cas échéant, à l'opérateur que la mesure n'est pas réalisée dans des conditions optimales.

Description

PROCÉDÉ DE VALIDATION DE LA MESURE DE DISTANCE POUR TÉLÉMÈTRE HYPERFRÉQUENCE DE HAUTE PRÉCISION À DISPOSITIF DE RÉFLEXION BI-STATIQUE. DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine de la télémétrie hyperfréquence. Elle trouve notamment application dans la mesure de précision de la distance à un grand nombre d'objets et de leurs déplacements relatifs. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE La mesure de distance entre deux objets peut être obtenue de multiples façons. Une technique bien connue consiste à installer un système radar ou lidar sur l'un des objets et à mesurer la distance à un réflecteur situé sur l'autre objet. La distance est généralement obtenue par le temps de vol aller-retour d'une impulsion ou la différence de fréquence entre l'onde émise et l'onde reçue dans le cas d'un système FMCW. La mesure du déplacement d'un objet par rapport à un autre peut être bien entendu obtenue par différence entre mesures de distance consécutives. Lorsqu'une précision élevée est requise, on utilise de préférence un dispositif interférométrique évaluant le déplacement d'un objet à partir du défilement des franges d'interférence entre une onde de référence et une onde réfléchie par cet objet.

Pour certaines applications industrielles, notamment pour des chaînes d'assemblage, il est nécessaire d'obtenir des informations de position et/ou de déplacement d'un grand nombre d'objets ou de points situés sur ces objets. Il est connu d'utiliser pour ce faire un dispositif dénommé « laser tracker » capable d'émettre un faisceau laser dans un grand nombre de directions et de mesurer les distances respectives à une pluralité d'objets situés dans le champ de balayage du faisceau. On trouvera par exemple une description d'un laser tracker dans la demande internationale WO-A-0109642. Un tel dispositif est cependant très coûteux et peu adapté aux environnements industriels dans la mesure où il est particulièrement fragile et sensible à la poussière, aux variations de température, de pression, d'humidité et au niveau lumineux ambiant. Un télémètre hyperfréquence de haute précision a été proposé dans la demande FR-A-2920886 déposée au nom de la présente demanderesse. Cependant ce télémètre 20 permet de ne mesurer qu'un déplacement relatif entre deux antennes qui doivent être reliées, et non la distance absolue à un objet. Les demandes FR-A-2946152, publiée, et FR 10 57991, non publiée, également déposées au nom de 25 la présente demanderesse, apportent des perfectionnements au sens où elles décrivent un télémètre hyperfréquence, large bande dans le cas de la demande FR 09 53498, ou à bande étroite dans le cas de la demande FR 10 57991, qui utilise un réflecteur à 30 deux états radioélectriques permettant de mesurer avec une grande précision la distance entre deux objets et son évolution à l'aide d'une instrumentation adéquate. La commutation du réflecteur d'un état à un autre permet d'identifier le signal réfléchi par le réflecteur en question et de plus, d'éliminer les réflexions parasites sur l'environnement. En effet, l'onde reçue par l'antenne de mesure comprend en général un premier signal qui s'est propagé en ligne directe (LOS ou Line Of Sight) entre l'antenne de mesure et le réflecteur ainsi que des seconds signaux qui, bien que réfléchis par ce réflecteur, se sont propagés selon des trajets indirects, par réflexion sur l'environnement. Nous désignerons dans la suite le premier signal par signal LOS et les seconds signaux par signaux multi-trajets.

Les signaux multi-trajets sont généralement affectés de la même manière que les signaux LOS lors de la commutation de l'état radioélectrique du réflecteur. Il n'est donc pas possible de les discriminer et a fortiori de les éliminer dans le signal reçu à l'aide 20 de cette simple commutation. La présence des signaux multi-trajets dans le signal reçu peut entraîner une dégradation de la résolution en distance du télémètre. Lorsqu'un objet perturbateur est présent dans l'environnement proche de l'antenne de mesure ou du 25 dispositif réflecteur multi-états, l'antenne de mesure reçoit le signal direct et des signaux multi-trajets dont les temps de propagation ainsi que les niveaux sont très proches de ceux du signal LOS. L'instrumentation est alors incapable de discriminer le 30 signal direct des signaux multi-trajets. Dans ce cas, les mesures de distance données par le télémètre hyperfréquence sont erronées et l'opérateur n'est pas apte à détecter une erreur de mesure, pouvant être importante au vu des fréquences de mesure utilisées (de l'ordre de 10 GHz).

Les systèmes ou méthodes de mesure présentées dans les demandes FR-A-2946152 et FR 10 57991 sont très efficaces pour supprimer l'influence de la plupart des signaux multi-trajets sur la mesure de distance mais sont cependant insuffisantes lorsqu'un objet perturbateur est présent dans l'environnement proche de l'antenne de mesure ou du dispositif réflecteur multiétats. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un procédé permettant aux systèmes de télémétrie hyperfréquence de détecter la présence de multi-trajets potentiels et de le signaler le cas échéant à l'opérateur afin de valider la mesure de la distance effectuée. Ce procédé sera avantageusement transcrit sous 20 forme de code dans un programme informatique pour être implanté dans un calculateur. Un but subsidiaire de la présente invention est de réaliser un dispositif qui soit intégrable dans les systèmes de télémétrie hyperfréquence existants et qui 25 permette d'appliquer le procédé de détection des multitrajets selon l'invention. Plus précisément, un but subsidiaire de l'invention est de mettre à jour (retrofit) les systèmes de télémétrie existants.

EXPOSÉ DE L'INVENTION La présente invention est définie par un procédé de validation de la mesure de distance d'un réflecteur à plusieurs états de radioélectriques par rapport à une antenne de mesure, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes : a) on mesure ladite distance séparant le réflecteur de ladite antenne de mesure à l'aide d'une instrumentation reliée à ladite antenne de mesure et on identifie l'instant de l'instant de réception à ladite antenne des signaux en provenance du réflecteur ; b) on identifie deux intervalles temporels d'exclusion autour dudit instant de réception, un premier intervalle antérieur audit instant de réception et un second intervalle postérieur audit instant de réception; c) on détermine pour chacun desdits deux intervalles d'exclusion, un niveau maximum de signal qui pourrait être reçu par ladite antenne ; d) on coupe l'amplification dudit réflecteur si ledit réflecteur comprend des moyens d'amplification (340) ou on bloque ledit réflecteur dans un de ses états radioélectriques si ledit réflecteur est passif; puis e) on envoie un signal audit réflecteur et on reçoit un signal correspondant audit signal renvoyé par ledit réflecteur ; f) on mesure l'instant de réception du signal ainsi reçu et on détermine si ce signal reçu se trouve dans un desdits deux intervalles d'exclusion et si tel est le cas, on compare le niveau dudit signal reçu dans cet intervalle audit niveau maximum de signal précédemment calculé pour cet intervalle ; g) on envoie un signal d'alerte si le niveau dudit signal reçu dépasse ledit niveau maximum. L'invention se rapporte également à un programme d'ordinateur comportant des moyens logiciels adaptés à mettre en oeuvre les étapes du procédé selon l'invention, lorsqu'il est exécuté par un ordinateur. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, fait en 15 référence aux figures jointes parmi lesquelles : - la figure 1 illustre schématiquement un système de mesure de distance selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 représente un système 20 hyperfréquence équivalent au système de la figure 1 ; - les figures 3a, 3b représentent deux exemples de réalisation du réflecteur utilisé dans le système de la figure 1 ; la figure 4 représente schématiquement une 25 première méthode de mesure de distance utilisant le système de la figure 1 ; - la figure 5 représente schématiquement une seconde méthode de mesure de distance utilisant le système de la figure 1 ; 10 - la figure 6 représente schématiquement un procédé de validation de la mesure de distance utilisant le système de la figure 1.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Nous considérerons dans la suite un système hyperfréquence constitué d'un dispositif de mesure et d'un réflecteur, le cas échéant monté sur un objet dont on souhaite connaître la distance.

La figure 1 représente un système hyperfréquence, 100, selon un mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de mesure comprend une antenne d'émission 111, reliée à un module d'émission 140, une antenne de réception 113, reliée à un module de réception 150. Les liaisons entre les antennes 111, 113 et les modules d'émission 140 et de réception 150 sont réalisées par des câbles coaxiaux 120. On a noté D la distance séparant les antennes 111 et 113 du dispositif de mesure et le réflecteur 112.

L'ensemble représenté en trait discontinu, comprenant l'antenne d'émission 111, le réflecteur 112, l'antenne de réception 113, le module de réception 150, les câbles coaxiaux 120, ainsi que l'environnement situé entre l'antenne et le réflecteur, représenté en trait discontinu, peut être considéré comme un quadripôle Q bouclé sur une charge Z. Le schéma du système hyperfréquence équivalent a été représenté en figure 2. Le quadripôle Q a une première entrée e1 et une première sortie s1 30 correspondant respectivement à la sortie du module d'émission 140 et à la sortie du module de réception 150. La seconde sortie s2 du quadripôle correspond à l'onde reçue sur le réflecteur et la seconde entrée e2 à celle renvoyée par ce dernier à l'antenne. Le réflecteur est lui-même modélisé par la charge Z. On rappelle que les paramètres S d'un quadripôle, sont définis par : S11= - al b b b b 1 a1 a1 2 a2 ; S21 = - 2 ; s12 = - ;s22 = 2 ( 1 ) où al et a2 sont les amplitudes complexes des ondes entrantes en el et e2, b1 et b2 sont les amplitudes complexes des ondes sortantes en s1 et s2. Les paramètres S sont, de manière équivalente, les coefficients de la matrice de dispersion du quadripôle. Le signal el émis par l'antenne 111 est fourni aux mesure de paramètres S, 160, par exemple un de réseau. Le signal reçu par l'antenne 113, une seconde méthode de mesure de la distance ci-après, subir un découpage par une fenêtre temporelle dans le module de réception 150, le signal ainsi découpé, s1, étant fourni aux moyens de mesure de paramètres S. Dans une première méthode de mesure de la distance D exposée ci-après, le signal si reçu par 25 l'antenne 113 est directement fourni aux moyens de mesure de paramètres S. L'acheminement des signaux el et si aux moyens de mesure 160 est réalisé au moyen de câbles coaxiaux 120. moyens de analyseur peut dans 20 D exposée Les paramètres S obtenus par les moyens de mesure 160 sont ensuite transmis à des moyens de calcul 170. Les antennes 111 et 113 sont supposées colloquées. Dans un mode de réalisation non représenté, le dispositif de mesure comprend une seule antenne d'émission/réception reliée à un duplexeur, l'entrée du duplexeur étant alors reliée au module d'émission et sa sortie étant reliée au module de réception. Le réflecteur 112 peut prendre au moins deux états radioélectriques possibles, caractérisés par des coefficients de réflexion différents. Le réflecteur 112 peut être soit du type actif soit du type passif. De manière générale, on appelle réflecteur du type actif, un réflecteur amplifiant l'onde reçue avant de la réfléchir. Plus précisément, les figures 3a et 3b illustrent deux exemples de réalisation du réflecteur 112. La figure 3a illustre un mode de réalisation dans lequel le réflecteur est passif tandis que la figure 3b illustre un mode de réalisation dans lequel le réflecteur est actif. Le réflecteur illustré en figure 3a est constitué d'une antenne 310, par exemple une antenne cornet ou une antenne patch qui est peu sélective et peu dispersive, équipée d'un commutateur 320 permettant de commuter la sortie de l'antenne sur deux impédances différentes. Avantageusement, comme représenté, la sortie de l'antenne est connectée, dans une première position de commutation, à une charge, 330, par exemple de 50Q et, dans une seconde position de commutation, est placée en circuit ouvert (impédance infinie). On comprendra que le réflecteur présente un coefficient de réflexion différent selon l'impédance qui est connectée à l'antenne 310. La figure 3b représente un deuxième mode de réalisation du réflecteur 112, de type actif. De manière générale, on appelle réflecteur un type actif, un réflecteur amplifiant l'onde reçue avant de la réfléchir. Le réflecteur 112 comprend une première antenne 315, un commutateur 320 commutant la sortie de la première antenne, soit sur une impédance, 330, par exemple une charge de 50Q, soit sur l'entrée d'un amplificateur hyperfréquence 340, dont la sortie est connectée à une seconde antenne, 316, le cas échéant via un filtre passe-bande. On comprendra qu'en fait ce réflecteur est passif dans un état et actif dans l'autre. Plus précisément, dans une première position de commutation du commutateur 320, le coefficient de réflexion du réflecteur a un module inférieur à 1 (connexion à l'impédance) et dans une seconde position de commutation de ce commutateur, le coefficient de réflexion du réflecteur a un module supérieur à 1. Le commutateur 320 est commandé par voie filaire (par exemple à l'aide d'un bus de contrôle) ou par voie radio (par exemple à l'aide d'un canal auxiliaire) à l'aide de moyens de contrôle 180. La commutation peut être réalisée en mode synchrone ou asynchrone. En mode synchrone, la commutation est commandée par les moyens de contrôle 180 à l'aide d'un signal de commutation qui peut être transmis au réflecteur par voie filaire ou par voie RF. Le signal de commutateur peut notamment se présenter sous la forme d'un signal d'horloge. Dans les exemples de réalisation illustrés, le commutateur 320 peut être un commutateur électromécanique voire micro-électromécanique (MEMS) ou encore un commutateur RF à diode PIN, bien connu de l'homme du métier. Le réflecteur, notamment le commutateur 320 et, le cas échéant l'amplificateur 340, peut être alimenté par une source d'énergie autonome telle qu'une pile ou une batterie équipant le réflecteur ou bien par une source d'alimentation externe. Dans ce second cas, si les moyens de contrôle 180 sont reliés au réflecteur 112 par un bus de contrôle, ce bus pourra également assurer l'alimentation du réflecteur. Selon une variante avantageuse de réalisation, l'alimentation du réflecteur sera directement assurée par l'onde électromagnétique incidente. Dans ce cas, le signal reçu par l'antenne 310,315 est redressé et permet de charger une capacité, selon le même principe que l'alimentation d'une radio-étiquette (RFID tag) classique. Les moyens de contrôle 180 pilotent également le module d'émission 140, le module de réception 150, les moyens de mesure 160 et les moyens de calcul 170. Ils contrôlent également l'état radioélectrique du réflecteur 112.

Le module d'émission 140, le module de réception 150, les moyens de mesure 160, les moyens de calcul 170, ainsi que les moyens de contrôle 180 forment l'instrumentation du système hyperfréquence permettant le calcul de la distance D. Selon une variante du mode de réalisation précédemment décrit en figure 3b, le réflecteur est équipé d'un duplexeur. L'antenne d'émission/réception est alors directement reliée au commutateur 320 au moyen du duplexeur, et la sortie de l'amplificateur 340 est reliée au duplexeur. D'autres variantes peuvent être envisagées par l'homme du métier sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.

La mesure de la distance D peut-être effectuée selon deux méthodes différentes. Le procédé selon l'invention est utilisé avec un système hyperfréquence comprenant une première antenne et au moins un réflecteur à deux états radioélectriques, installé sur l'objet dont on souhaite mesurer la distance. Le coefficient de réflexion du réflecteur est différent suivant qu'il est dans le premier ou le second état radioélectrique. La distance entre l'antenne et le réflecteur peut être obtenue à l'aide des paramètres S du système hyperfréquence, mesurés une première fois lorsque le réflecteur est dans un premier état radioélectrique et une seconde fois lorsque le réflecteur est dans un second état radioélectrique. Dans la seconde méthode de calcul, le réflecteur est actif alors que dans la première méthode de calcul, le réflecteur peut être actif ou passif.

On suppose que l'antenne 111 émet une onde électromagnétique. La figure 4 illustre schématiquement la première méthode de mesure de distance à l'aide du système de la figure 1. Selon la première méthode, les mesures hyperfréquences sont acquises sur une large bande fréquentielle et les multi-trajets sont supprimés par filtrage distance.

A l'étape 410, on mesure la réponse impulsionnelle du système lorsque le réflecteur est dans un premier état radioélectrique, puis, en 420, lorsqu'il est dans un second état radioélectrique. On obtient ainsi une première et une seconde réponses impulsionnelles dont on calcule la différence pour obtenir une réponse impulsionnelle différentielle en 425. On détermine alors le pic correspondant au réflecteur comme le pic de plus forte intensité présent dans cette réponse impulsionnelle différentielle.

En effet, on comprendra que, toutes choses étant égales par ailleurs, le changement d'état radioélectrique du réflecteur, et donc de son coefficient de réflexion, permet d'identifier de manière univoque le pic correspondant dans la réponse impulsionnelle du système. On notera dans la suite T la position temporelle du pic de signal correspondant au réflecteur dans la réponse impulsionnelle différentielle. La première ou la seconde réponse impulsionnelle fait également apparaître un pic proche de l'instant de l'émission, qui correspond à la réflexion de l'onde sur l'antenne 111. En règle générale, ce pic émerge des réflexions parasites et du bruit, de sorte que l'on peut déterminer sa position temporelle SANT sans ambigüité, à l'étape 435. Bien que située ici après 5 l'étape 420, on comprendra que cette mesure peut intervenir dès lors que l'on dispose d'une réponse impulsionnelle, indépendamment de l'état du réflecteur. A l'étape 440, on calcule la distance D entre l'antenne 111 et le réflecteur 112 au moyen de 10 l'expression : D = ct -TAIVT (2) 2 où c est la célérité de la lumière dans l'air. 15 On comprendra que, dans l'expression (2), le retard T traduit non seulement le temps de propagation aller-retour de l'antenne au réflecteur mais également les retards dus à la propagation dans les composants hyperfréquence, à savoir pour l'essentiel le câble 20 coaxial, le duplexeur et le module d'émission/réception. En revanche, le retard ANT représente seulement le retard de propagation dans les composants hyperfréquences. On obtient ainsi une estimation très précise de la distance entre l'antenne 25 et le réflecteur, indépendamment des caractéristiques des composants hyperfréquence utilisés. En outre, cette mesure de distance est insensible aux dérives éventuelles pouvant affecter les caractéristiques des composants hyperfréquence, soit en raison de fluctuations thermiques, soit en raison de leur vieillissement. En toute rigueur, l'expression (2) donne la distance entre le centre de phase de l'antenne 111 et le réflecteur 112. La distance physique entre l'antenne 111 et l'objet supportant cette antenne est déduite de D et de la position du réflecteur sur l'objet. On pourra, si nécessaire, déterminer une fois pour toutes l'offset de distance entre le réflecteur et l'objet.

La méthode de mesure de distance représentée en figure 4 est mise en oeuvre par le système de la figure 1 de la manière suivante : Les moyens de mesure 160 mesurent le paramètre S11 du système hyperfréquence en injectant un signal en e1 en mesurant l'amplitude et la phase de l'onde sortante en s1. Le paramètre Sn est mesuré à une pluralité de fréquences ji,f2,..j-N, équidistribuées avec un intervalle fréquentiel 8f. Plus précisément, soit on transmet successivement des ondes à ces différentes fréquences, soit on transmet un signal large bande dont on connaît les composantes fréquentielles à f2, fN . Dans les deux cas, on mesure le paramètre complexe Sn selon (1) aux fréquences jr1J2,/y Les moyens de calcul 170 permettent d'effectuer 25 une transformée de Fourier inverse, en particulier celle du paramètre Sn, par exemple au moyen d'une IFFT, pour déterminer la réponse impulsionnelle correspondante, désignée par s11 avec s11=iF-1 (Sn) En général cette réponse impulsionnelle présente, outre un pic de signal correspondant à la propagation en ligne droite sur le trajet aller-retour entre les antennes 111-113 et le réflecteur 112, une pluralité de pics parasites dus à des multi-trajets, c'est-à-dire à des réflexions du signal sur des éléments de l'environnement. Aux étapes 410 et 420, les moyens de mesure 160 déterminent le paramètre S11 pour une pluralité de fréquences Jr1,./2,-JAT . On notera respectivement &(I), Sall), les valeurs de ce paramètre mesurées lors des étapes précitées. Les moyens de calcul 170 obtiennent la réponse impulsionnelle différentielle en effectuant la transformée de Fourier inverse de la différence complexe SaII)-&(I). Selon une variante, la transformée de Fourier inverse est calculée pour chacun des paramètres .STI(/) , S;',(//) , et la différence des transformées s;',(I) est ensuite calculée dans le domaine temporel pour obtenir la réponse impulsionnelle 20 différentielle. Les moyens de calcul 170 déterminent ensuite la position temporelle, T, du pic (ou du pic de plus forte intensité) dans la réponse différentielle. Ils déterminent également la position temporelle, tANT, du 25 pic de réflexion sur l'antenne 111 dans la première ou la seconde réponse impulsionnelle. Ils en déduisent enfin la distance D au moyen de l'expression (2).

La figure 5 illustre schématiquement la seconde méthode de mesure de distance à l'aide du système de la figure 1. Dans la seconde méthode de calcul de la distance 5 D, l'antenne 111 émet un signal hyperfréquence à bande étroite, plus précisément un signal à la fréquence f découpé par une première fenêtre temporelle IIT(t-te). Le module d'émission comprend alors un générateur de signal hyperfréquence 210. La fréquence f du signal 10 généré est pilotée par les moyens de contrôle 180. Le module d'émission comprend en outre des premiers moyens de découpage temporels destinés à découper le signal hyperfréquence selon une première fenêtre temporelle d'émission, notée IIT(t-te) où T est la largeur et te le 15 début de la fenêtre. Les paramètres T et te sont également pilotés par les moyens de contrôle 180. Les premiers moyens de découpage comprennent, par exemple, un commutateur commutant le signal hyperfréquence soit sur une impédance adaptée, reliée à 20 la masse, soit à l'antenne d'émission 111. De manière similaire, le module de réception 150 comprend des seconds moyens de découpage temporels destinés à découper le signal reçu de l'antenne de réception 113, selon une fenêtre temporelle de 25 réception notée He(t-te) où 0<<T est la largeur de la fenêtre de réception et tr est son début. Les paramètres 0 et tr sont pilotés par les moyens de contrôle 180. Le signal de réception ainsi fenêtré, sl, est fourni aux moyens de mesure 160. 30 Les seconds moyens de découpage comprennent, par exemple un commutateur commutant le signal hyperfréquence reçu de l'antenne 113, soit sur une impédance adaptée reliée à la masse, soit aux moyens de mesure 160. Les moyens de mesure 160 déterminent le paramètre S11 du système hyperfréquence, c'est-à-dire l'amplitude et la phase du rapport entre le signal si (de support temporel k,tr+01) et le signal e1 (de support temporel [tA+T]), à la fréquence f. Ce paramètre est mesuré pour une séquence d'instants tr, et ce pour deux états radioélectriques du réflecteur, Wi et (02. On notera S. (f,t,(0) le paramètre Sn mesuré à fréquence f, l'instant tr=t et l'état de réflecteur (o. Comme décrit en détail plus loin, les moyens de calcul 170 déterminent à partir des valeurs S11(f,t,c0) lors d'un premier balayage grossier, l'intervalle de temps, dans lequel se trouve le signal s'étant propagé selon le trajet LOS, puis lors d'un second balayage fin à l'intérieur de cet intervalle, la phase précise de ce signal.

Cette opération est effectuée pour une première position du réflecteur puis pour une seconde position du réflecteur. Les moyens de calcul déduisent le déplacement 8D du réflecteur (et donc, le cas échéant, de l'objet) à l'aide des phases du signal LOS obtenues 25 pour ces deux positions. Dans une première étape 510, alors que le réflecteur occupe une première position, on effectue un premier balayage grossier du signal reçu. Plus précisément, on échantillonne le signal si, une première fois en plaçant le réflecteur dans un premier radioélectrique et une seconde fois en le plaçant dans un second état radioélectrique. On mesure ainsi les paramètres S' (f,t,c01) et Sll (f,t,c02) en une pluralité d'instants t=t, avec une première période d'échantillonnage tcoarse - On détermine ensuite, un intervalle temporel dans lequel se situe le signal reçu selon le trajet LOS. Pour ce faire, on calcule la différence S11(Lt,c02)-s11(f,t,c01) aux différents instants La soustraction de paramètres S permet d'éliminer l'influence sur la mesure des échos parasites sur l'environnement. Selon une première variante de réalisation, on 15 compare le module de cette différence par rapport à une th valeur de seuil Set on estime alors le début de la réception du signal LOS, tLi os ce module franchit le seuil : Sil(f,t,co2)-SH(f,t,col)>Sa,. Selon une seconde variante avantageuse, on 20 détermine la phase arg(SH(f,t,ct)2)-S11(f)) aux différents instants La seconde variante précitée permet de discriminer la première zone de la seconde zone à partir des variations de la phase. Par exemple, il est 25 possible de calculer le nombre de passages à zéro de la phase arg(SH (f,t,CO2) -Sil Cf, t,(01)) ou de sa dérivée, au sein au premier instant tn où de la fenêtre temporelle de réception, et comparer ce nombre de passages à zéro à une valeur de seuil pour estimer le début de la réception du signal LOS, CLOS - A l'étape 520, on effectue un balayage fin du signal reçu autour de l'instant de réception ainsi estimé, tLi os obtenu à l'étape précédente. Plus précisément, on mesure les paramètres S11(P,(01) et Sll(f,t,c°2) en une pluralité d'instants t=ti, avec une seconde période d'échantillonnage Tfine < coarse - Par exemple, avec l'exemple numérique donné plus haut, tfine=0,1 ns et tcoarse =0,5 ns. A l'étape 525, on calcule la phase arg(S11(f,t,c02 )-S11 (f,t,(01)) pour les instants t = tn avec la période d'échantillonnage Tfine et on estime finement la phase entre le signal LOS et le signal émis, par exemple grâce à : 1 M (f) = 2M+ 1E, arg f, tL1 os + nrcfine , co2 ) S11 f, tiLos + nrcfine , coi ( 3 ) On suppose que le déplacement du réflecteur pendant le temps de la première mesure de phase est négligeable. Les étapes 510 à 525 sont répétées pour une seconde position du réflecteur, soit 510' à 525'.

Plus précisément, à l'étape 510' on fait une estimation grossière du temps de propagation aller- retour du signal LOS, soit t;'os.

A l'étape 520', on effectue un balayage fin du signal reçu autour de l'instant de réception t2Los. Enfin, à l'étape 525', on obtient une estimation de phase entre le signal LOS et le signal émis correspondant la seconde position du réflecteur : )= 1 M 2 p2 (f Earg(S,'(f,tLos + n fine ,O)2) Sll(f ,tL os + n fine ,O)1 2M +1,n__m ( 4 ) 10où t2os est le temps de propagation aller-retour du signal LOS estimé grossièrement à l'étape 510'. A l'étape 530, on calcule la différence de phase du signal LOS entre la seconde et la première positions, soit : 15 8(P(i) -(P2(i) -(1)1(i) (5) et on en déduit le déplacement relatif du réflecteur, ou de l'objet, entre ces deux positions par : 20 8 D (f ) - 2,7ci 8Y (f) (6) On notera que la mesure de déplacement relatif n'est valide que si la rotation de phase induite par le 25 déplacement est inférieure à 21t (8y(f) étant défini modulo 2M), autrement dit que si le déplacement est inférieur à la longueur d'onde à la fréquence considérée. A défaut, le déplacement serait obtenu à un multiple de X=c/f près. Afin d'étendre la plage de mesure de déplacement, on calculera avantageusement les différences de phase 5 &p à une pluralité de fréquences par exemple à une fréquence j;=p4 et f2=q4 où p et q sont deux entiers premiers entre eux et fo une fréquence fondamentale. En pratique, les fréquences f et f2 sont fournies au module d'émission 140 et au moyen de calcul 10 170 par les moyens de contrôle 180. A partir des différences de phase &p(f) et &p(f2), on peut alors obtenir une plage de mesure de l'ordre de peu où X0=c/f0 est la longueur d'onde à la fréquence fondamentale. De manière plus générale, on choisira 15 fi-pfo et f2=q4 tel que p et q aient un PPCM, v, élevé, l'ambiguïté sur la mesure de distance étant alors de l'ordre de Uo. Enfin, le télémètre hyperfréquence selon la présente invention peut encore permettre de mesurer la 20 distance absolue à un objet. Pour ce faire, on place d'abord le réflecteur en une position de référence et on somme ensuite les déplacements relatifs mesurés en une pluralité d'instants successifs. Avantageusement, les mesures sont effectuées avec une période 0 choisie 25 suffisamment faible pour que le déplacement du réflecteur n'excède pas la longueur d'onde à la fréquence f (ou fo) entre deux instants de mesure consécutifs.

La distance de l'objet à l'instant t=1\TO par rapport à la position de référence s'obtient alors simplement par : N (7) D (t) =E8Dn n-1 où ôpi, est le déplacement, entre les instants (n-1)0, et ne, obtenu par la seconde méthode précédemment décrite.

On comprend que lorsque un objet perturbateur est présent à proximité de l'antenne de mesure 111,113 ou du réflecteur 112, et ce dans certaines conditions, l'onde multi-trajets réfléchie par cet objet peut être 15 d'amplitude comparable au signal LOS et arriver au niveau de l'antenne 113 avec un retard faible par rapport à l'instant d'arrivée de l'onde en trajet direct sur cette même antenne 113. Dans ce cas, l'instrumentation du système peut 20 confondre le signal multi-trajets avec le signal LOS. Dans ce cas, le système voit alors sa résolution en distance diminuer. On comprend que les deux paramètres importants à prendre en compte pour que l'instrumentation puisse 25 différencier un signal LOS d'un signal multi-trajets, sont l'avance ou le retard d'arrivée sur l'antenne 113 du signal par rapport à l'instant de réception du signal LOS et la puissance du signal. L'invention vise à informer un opérateur d'un 30 système de télémétrie, appliquant la première méthode de mesure ou la seconde méthode de mesure de la présence de multi-trajets et par conséquent d'une mesure pouvant être erronée. L'invention propose un procédé de validation de 5 la mesure de la distance décrit ci-après en relation avec la figure 6. Dans une première étape 610, on calcule la distance D selon l'une des deux méthodes précédemment décrites. 10 Le calcul de la distance D donne aux moyens de calcul 170, l'instant test de réception des signaux LOS reçus par l'antenne 113. Dans une seconde étape 620, les moyens de calcul 170 calculent deux intervalles temporels d'exclusion 15 autour de test. Un premier intervalle hal antérieur à l'instant test et un second intervalle Int2 postérieur à l'instant test. Les signaux qui peuvent être reçus par l'antenne 113 soit dans le premier intervalle temporel soit dans 20 le second intervalle temporel sont produits par des objets perturbateurs très proches du réflecteur ou de l'antenne. Les signaux reçus dans le premier intervalle correspondent à des réflexions parasites sur l'environnement, ceux reçus dans le second intervalle à 25 une situation de multi-trajets ou à une réflexion sur l'environnement. En effet, les deux méthodes de mesures de la distance D qui ont été décrites précédemment ne permettent pas d'éliminer les multi-trajets générés par 30 des objets perturbateurs situés très proches des antennes 111,113 ou du réflecteur 112.

Typiquement, les moyens de calcul 170 déterminent les intervalles temporels Intl,Int2 pour des signaux provenant d'objets perturbateurs situés dans des zones allant de quelques dizaines de centimètres à quelques 5 mètres environnant l'antenne de mesure 111,113 et dans des zones allant de quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres autour du dispositif réflecteur 112. Dans une troisième étape 630, les moyens de 10 calcul 170 déterminent un niveau maximum acceptable pour des signaux qui seraient reçus dans le premier intervalle Intl ou dans le second intervalle Int2. Plus précisément, les moyens de calcul 170 définissent un seuil pour chaque intervalle d'exclusion 15 en fonction de la dynamique de l'instrumentation et du niveau d'amplification du dispositif de réflexion multi-états. Les moyens de calcul 170 définissent ainsi un seuil El pour le premier intervalle et un seuil E2 pour 20 le second intervalle. On considère que si un signal est reçu par l'antenne 113 à un instant situé dans le premier ou dans le second intervalle temporel à un niveau qui atteint ou dépasse le seuil respectif El, E2 de cet 25 intervalle, alors l'instrumentation est incapable de discriminer ce signal du signal LOS. Ensuite, dans une quatrième étape 640, les moyens de contrôle 180, après réception d'une instruction correspondante provenant des moyens de calcul 170, 30 coupent l'amplification du signal par le réflecteur 112. Plus précisément, si le réflecteur est de type actif, alors l'antenne 315 est commutée sur la charge 330. Si le réflecteur est un réflecteur de type passif alors le réflecteur est bloqué dans un de ses états radioélectriques.

Dans une cinquième étape 650, les moyens de contrôle 180, après réception d'une instruction correspondante provenant des moyens de calcul 170, ordonnent au module d'émission 140 d'envoyer un signal au réflecteur 112, et on relève le niveau et l'instant de réception, par l'antenne 113. L'envoi d'un signal permet de détecter la présence d'objets perturbateurs. En effet, dans une sixième étape 660, les moyens de calcul 170 mesurent et comparent l'instant de réception t -rec rapport à l'instant test et déterminent si le signal reçu correspondant au signal renvoyé par le réflecteur 112 se trouve dans le premier intervalle Intl d'exclusion ou dans le second intervalle Int2. Si le signal reçu se trouve dans le premier intervalle Intl d'exclusion, alors les moyens de calcul 170 comparent le niveau du signal reçu à la valeur du seuil El. De manière similaire, si le signal reçu se trouve dans le second intervalle Int2 d'exclusion, alors les 25 moyens de calcul 170 comparent le niveau du signal reçu à la valeur du seuil £2. Dans une septième étape 670, en fonction du résultat de la comparaison effectuée à l'étape 660, les moyens de calcul 170 envoient un signal d'alerte aux 30 moyens de contrôle 180 si le niveau du signal reçu dans du signal par un intervalle d'exclusion dépasse la valeur du seuil respectif de cet intervalle. L'alerte peut être de type sonore ou visuelle. L'opérateur est ainsi informé de la résolution en 5 distance dégradée du système télémétrique qu'il utilise. La méthode de validation de la mesure de distance selon l'invention peut être mise en oeuvre lors d'un changement d'environnement d'utilisation du système de 10 télémétrie hyperfréquence ou lors d'une modification de l'environnement à proximité du réflecteur. Avantageusement, cette méthode est intégrée sous forme d'instructions de code dans un programme informatique qui sera implémenté dans les moyens de 15 calcul 170 des systèmes de télémétrie existants. Par conséquent, les systèmes de télémétrie existants peuvent être mis à jour (retrofit) de manière très économique. 20

Claims (2)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de validation de la mesure de 5 distance d'un réflecteur à plusieurs états de radioélectriques (112) par rapport à une antenne de mesure (111, 113), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes : a) on mesure ladite distance (D) séparant le 10 réflecteur (112) de ladite antenne de mesure (111,113) à l'aide d'une instrumentation (140,150,160,170,180) reliée à ladite antenne de mesure et on identifie l'instant de l'instant de réception (test) à ladite antenne des signaux en provenance du réflecteur ; 15 b) on identifie deux intervalles temporels d'exclusion autour dudit instant de réception (test), un premier intervalle (Inn) antérieur audit instant de réception et un second intervalle (Int2) postérieur audit instant de réception; 20 c) on détermine pour chacun desdits deux intervalles d'exclusion, un niveau maximum (E1,E2) de signal qui pourrait être reçu par ladite antenne ; d) on coupe l'amplification dudit réflecteur si ledit réflecteur comprend des moyens d'amplification 25 (340) ou on bloque ledit réflecteur dans un de ses états radioélectriques si ledit réflecteur est passif; puis e) on envoie un signal audit réflecteur (112) et on reçoit un signal correspondant audit signal renvoyé 30 par ledit réflecteur (112) ;f) on mesure l'instant de réception (/: ,-rec) du signal ainsi reçu et on détermine si ce signal reçu se trouve dans un desdits deux intervalles d'exclusion et si tel est le cas, on compare le niveau dudit signal reçu dans cet intervalle audit niveau maximum (EI,E2) de signal précédemment calculé pour cet intervalle ; g) on envoie un signal d'alerte si le niveau dudit signal reçu dépasse ledit niveau maximum (E1,E2).
2. 2. Programme d'ordinateur comportant des moyens logiciels adaptés à mettre en oeuvre les étapes du procédé selon la revendication 1, lorsqu'il est exécuté par un ordinateur.15