WO2009080969A1 - Procédé de codage d'informations et de détection d'informations intégrées à un support - Google Patents

Procédé de codage d'informations et de détection d'informations intégrées à un support Download PDF

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WO2009080969A1
WO2009080969A1 PCT/FR2008/052242 FR2008052242W WO2009080969A1 WO 2009080969 A1 WO2009080969 A1 WO 2009080969A1 FR 2008052242 W FR2008052242 W FR 2008052242W WO 2009080969 A1 WO2009080969 A1 WO 2009080969A1
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WO
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magnetic
markings
information
marking
characters
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Application number
PCT/FR2008/052242
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English (en)
Inventor
Jean-Pierre Reyal
Original Assignee
Societe Plymouth Francaise
Arcellormittal - Stainless & Nickel Alloys
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Societe Plymouth Francaise, Arcellormittal - Stainless & Nickel Alloys filed Critical Societe Plymouth Francaise
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Publication of WO2009080969A1 publication Critical patent/WO2009080969A1/fr

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/06187—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code with magnetically detectable marking

Definitions

  • the invention relates to a method for encoding and detecting information integrated in a medium. This type of method applies in particular, but not exclusively, to the information to be transmitted for guiding machinery, road signs or even the identification of objects.
  • a magnetic tag corresponds to a single piece of information. Therefore, a large amount of information to be transcribed requires to create an equivalent number of different labels, in order to be able to discriminate each type of label compared to others, to create an important database to indicate the meaning of each label. and finally to have significant computing means in order to be able to quickly compare the label considered with each one of those of the database.
  • magnetic markings pass through a detector in the general shape of a cubic cage. In order for markings to be properly detected, they must follow the central axis of the cage. The means for exciting the markings, for detecting them and for reconstituting the information elaborated, can not thus be loaded into a vehicle.
  • the system described in this document is not transposable in case the markings are associated with a path to follow since, in this case, it is not possible to pass the markings in the center of the detector.
  • the invention aims to remedy these drawbacks by proposing a method of encoding and detecting information integrated into a medium, making it possible to increase the density of available information while limiting the number of markings used.
  • the invention relates to a method of the aforementioned type, characterized in that it comprises the following steps: defining a concordance table between a series of magnetic markings and a series of characters of a code, - affix, on said support, at least one magnetic marking, each marking being selected from said series of markings
  • said one or more detected signals are analyzed to reconstitute said magnetic marking (s) and thus determine the corresponding character (s) by means of said concordance table.
  • the signals emitted by each magnetic marking are determined beforehand by tests and a correlation table is established between these signals and the characters of said code.
  • the meaning of the coded message and / or the information associated with it are communicated to an operator, for example, by display.
  • a part of the markings forms an error correction code.
  • the error correction code makes it possible to limit the effect of read and then transmit errors.
  • the magnetic markings are excited so as to achieve their saturation or the modification of their operating point in order to obtain a signal rich in frequencies, composed of a fundamental frequency wave and a frequency wave multiple of the frequency. value of the fundamental frequency, called harmonics.
  • This characteristic makes it possible to limit the influence of non-magnetic conducting noise elements. Indeed, the excitement of these generates only waves of fundamental frequency and not waves of the harmonic type.
  • the signal collected has a phase shift with respect to the characteristic incident wave of the assembly of magnetic strips used, this phase shift is also a carrier of information.
  • the marking elements are excited by at least one transmission coil whose transmission frequency is less than 100 MHz.
  • the excitation signal may also be composed of pulse trains.
  • the markings have at least one magnetic strip, of predefined orientation.
  • the markings may have at least two magnetic strips of different orientations and predefined.
  • These strips can thus form an angle with respect to each other typically of 30 °, 45 ° or 90 °, for example.
  • the excitation of the magnetic strips is made with an alternating magnetic field generation system, said field having a symmetry at least equal to that of the most complex assembly of the magnetic strips used.
  • the detection of the signal emitted by each series of magnetic strips of predefined orientation is carried out via receiving coils or antennas arranged in planes orthogonal to the orientation planes of said magnetic strips.
  • a receiving coil, d have the diameter has been suitably chosen, essentially detects the signals of the strips arranged orthogonally to the plane of the coil. In this way, it is possible to discriminate the strips according to their position relative to the coil in question.
  • the signals detected by each receiving coil of identical orientation are analyzed in order to determine the number, the position and the respective orientation of each magnetic strip, thus making it possible to reconstitute the corresponding marking.
  • reception coils oriented accordingly to recover as many signals as there is possible orientation of the magnetic strips.
  • the reception coils are arranged in pairs of identical orientation.
  • the reception coils are tuned to at least one of the harmonics of the signal emitted by the marking elements.
  • the fundamental frequency signals are not detected. Consequently, the detection coils do not detect the signals emitted by the parasitic elements, that is to say the conductive metallic elements.
  • a magnetometer whose function is to perform a vector measurement of the alternating magnetic field. This also makes it possible to measure a component of the magnetic field generated by the strips oriented in a particular plane parallel to the plane of the magnetic strips.
  • the magnetic strips are made of high permeability ferromagnetic alloy, amorphous, nanocrystalline or other alloys including nickel iron alloys with 80% nickel.
  • This type of element can be satu re using low energy electromagnetic u nle, which ensures a reliable response.
  • the choice of the alloy and the dimensions of the strips make it possible to maximize the signal emitted by the magnetic strips and to optimize the sensitivity of the detectors as well as the signal strength of the transmitter.
  • the "demagnetizing" mechanism whose intensity depends exclusively on the geometry of the strip, and the first order of the ratio of the section of the magnetic strip with its length,
  • the strips subjected to an alternating magnetic field then behave as antennas that emit a linearly polarized axial symmetry magnetic field.
  • a strip of nanocrystalline alloy, coated with polymer the typical dimensions of which are as follows: 25 mm ⁇ 50 mm ⁇ 20 microns.
  • means for exciting the markings, for detecting them and for reconstituting the information produced are embedded in a vehicle, and are arranged to allow the transmission of information to the vehicle relative to to a road to which the support is attached.
  • the system can be used for multiple applications: - For the transfer to drivers of vehicles, information hidden under the bitumen of a road,
  • the excitation system magnetic strips and detection of coded information can be an embedded system on a vehicle that can move at high speeds, for example of the order of 100 km / h.
  • the invention further relates to a method of transmitting information to a vehicle, characterized in that it comprises the steps of the method of encoding and detecting information integrated in a medium according to the invention.
  • detecting and decoding means designed to carry out the steps of the method according to the invention are embedded in the vehicle.
  • FIG. 1 schematically represents a device for excitation and reading of the coding system for carrying out the method according to the invention, installed on a vehicle traveling on a road, strips being hidden under the bitumen or glued on the road surface ;
  • FIG. 2 is a schematic representation of the receiving coils, seen from above;
  • Figure 3 and 4 show the signals received by the receiving coils, respectively for first and second marking combinations
  • Figure 5 is a representation of a second embodiment of the detection device
  • FIG. 6 represents each of the markings that can be detected by means of the detection device represented in FIG. 5, as well as the correspondence between the markings and the characters of a code in base 6,
  • Figure 7 is a representation of a third embodiment of the detection device;
  • FIG. 8 represents each of the markings that can be detected by means of the detection device represented in FIG. 7; as well as the correspondence between the markings and the characters of a hexadecimal code,
  • FIG. 9 represents a transmission coil and the magnetic field generated by this coil
  • Figure 10 shows two magnetic coils assembled to generate a strong alternating magnetic field in the axis of the coils
  • Figure 1 1 represents four coils for producing a rotating field.
  • Figure 1 shows a vehicle carrying a transmitter and a detector.
  • a plurality of magnetic marking elements 2 is glued to the surface of a road 1 or placed under a layer of bitumen thereof.
  • the marking elements 2 are in the form of strips placed in a square of about 0.5 meters.
  • This figure also represents a detection device comprising at least one transmission coil 3 and at least one receiving coil 4, 5.
  • a visualization system installed in the cab of the vehicle displays information on the movement of the vehicle and on the decoded information.
  • the z-axis is defined as the vertical axis and the y-axis is defined as the orthogonal axis to the x and z axes, that is, the axis in a horizontal and transverse plane in the sense of displacement.
  • Figure 2 shows the receiving coils 4, 5 in plan view.
  • the detection device is equipped with two pairs of coils 4, 5 arranged in substantially vertical planes, respectively parallel to the x axis and parallel to the y axis.
  • Figures 3 and 4 show, in the upper part, the different magnetic markings 2 can be detected and discriminated using the coils shown in Figure 2.
  • the markings are of three types.
  • a first type of marking, associated with the value 0 comprises a magnetic strip 6 arranged along the x axis.
  • a second type of marking, associated with the value 1 comprises a magnetic strip 7 disposed along the y axis.
  • a last type of marking, associated with the value 2 comprises a strip 6 arranged along the x axis and a strip 7 disposed along the y axis.
  • FIG. 3 illustrates the principle of a binary coding system comprising two markings associated with the characters 0 and 1
  • FIG. 4 illustrates the principle of a base-based coding system 3 thus comprising 3 markings associated with the characters 0, 1 and 2.
  • the transmit coils emit a signal consisting of wave trains of frequency fo.
  • the intensity of the current in the emission coil or coils is chosen to be able to excite the strips of magnetic alloys of high permeability, which undergo various constraints:
  • the excitation frequency must be less than the cutoff frequency of the magnetic alloy of the markings 2 manufactured.
  • the emission coils 3 thus make it possible to excite the magnetic strips 2, so as to achieve their saturation while traversing all or part of the hysteresis cycle of the magnetic alloy.
  • the magnetic strips then behave like antennas that emit an electromagnetic field, a signal rich in frequencies, composed of a fundamental frequency wave fo and of frequency waves that are multiples of the value of the fundamental frequency fo, called harmonics (2f 0 , 3fo, ).
  • the signal emitted by the magnetic strips is then detected by the detection coils 4, 5. These are tuned to at least one of the harmonics of the signal emitted by the marking elements, preferably on the harmonic 2f 0 , on the harmonic 3fo or on the two aforementioned harmonics.
  • each strip emits a signal that has at least a second order spatial symmetry, depending on the effect of the ground on which it is placed, at best an axial symmetry.
  • each detection coil 4, 5 mainly detects the magnetic strips disposed perpendicular to the plane of the coil and that these coils are much less sensitive to the magnetic strips 2 arranged parallel to the plane of the detection coils.
  • the coils 4 arranged in planes parallel to the x axis mainly, if not only, detect the magnetic strips 6 of FIG. 3.
  • the coils 5 arranged in planes parallel to the y axis detect mainly, if not only, the magnetic strips 7 of FIG. 3.
  • the markings associated with the value "2" that is to say comprising both a strip 6 along the x axis and a strip 7 next the y axis, are detected by the two coils 4, 5.
  • Each of Figures 3 and 4 comprises three graphs respectively detailing the signal from the coils arranged along the x axis, that from the coils disposed along the y axis and the sum of the two signals.
  • the detection mode is a signal level detection transmitted by each magnetic strip.
  • Figure 9 shows the field emitted by a magnetic strip and received in the transverse coils 5 and longitudinal 4, depending on the position of the position of the strip shown in this figure.
  • the field emitted by the transverse coil 5 is shown in dashed lines, that emitted by the longitudinal coil 4 being shown in strong lines.
  • the ratio between the intensity emitted by the transverse coil 5 and the intensity emitted by the longitudinal coil 4 can reach a value of the order of 10, depending on the position of the strip 2.
  • the coils 4, 5 receive the projection of the component of the corresponding field.
  • the relative ratios of the amplitudes remain the same, information which a man of the trade knows how to treat and to discriminate.
  • the detection device comprises an additional pair of detection coils 8, the coils 8 being substantially disposed in vertical planes forming an angle ⁇ of 45 ° with the x-axis.
  • the detection device comprises another additional pair of detection coils 10, the coils 10 being substantially arranged in vertical planes forming an angle of 45 ° with the x-axis and perpendicular to the plane of the coils. 8.
  • each marking is associated with a character. If the character having no magnetic strip is associated with the character 0, then 16 different types of marking are obtained. It is thus possible to code in base 16, that is to say in hexadecimal.
  • Each of the aforementioned markings 2 can be combined with another to constitute a character of an ASCII code.
  • the magnetic code consisting of two markings respectively associated with the values or characters 4 and D corresponds, in ASCII, to the letter "M".
  • Additional elements to indicate the beginning of the information, namely the STX element, and the end of the information, namely the ETX element, can be provided. These elements correspond respectively to ASCII code 02 and 03, in base 16.
  • ASCII code corresponding to the information (STX) MONTELIMAR (ETX) will be coded using the magnetic code formed by the succession of markings representing the following code: 02 4D 4F 4E 54 45 4C 49 4D 41 52 03.
  • Display means provided on the detection device also allow the user or the operator to view the information contained in the magnetic codes. It is also possible to associate some of the values of the ASCII code with useful information in the technical field considered.
  • the sign ">” can be likened to the information "turn right" when the detection device is embedded in a vehicle or machine.
  • each encoding mode may include error correction code to limit the effect of read errors.
  • error correction code may be included in the strips and detection coils so that they form angles of 30 ° relative to each other, while assigning alternating harmonic frequencies ( 2fO, 3fO, 2fO, 3fO, etc.). It is then possible to create codes whose lexicon will be larger than in hexadecimal, for example several hundreds of letters. In this case, very compact codes are obtained.
  • predefined coding can be used.
  • UNICODE coding which relies on a hexadecimal code and makes it possible to write in all the languages of the world.
  • the detection method and the corresponding device can be used for multiple applications. In particular, they can be used to alert visually impaired people or to be used in the coding of underground pipes or structures.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de codage et de détection d'informations intégrées à un support, comportant les étapes suivantes: -définir une table de concordance entre une série de marquages magnétiques et une série de caractères d'un code, -apposer, sur ledit support, au moins un marquage magnétique (2), chaque marquage (2) étant choisi parmi ladite série de marquages -exciter ledit ou lesdits marquages magnétiques (2), -détecter le ou les signaux émis par les marquages magnétiques, (2) -déterminer le ou les caractères du code correspondant aux signaux détectés, reconstituer ainsi le message codé formé par la combinaison des caractères, -reconstituer au moins une information élaborée à partir dudit message codé.

Description

Procédé de codage d'informations et de détection d'informations intégrées à un support
L'invention concerne un procédé de codage et de détection d'informations intégrées à un support. Ce type de procédé s'applique notamment, mais non exclusivement, aux informations à transmettre pour le guidage d'engins, à la signalisation routière ou bien encore à l'identification d'objets.
Il est connu du document WO 00/75894 d'apposer sur un support, par exemple sur un objet ou sur une canalisation enterrée, des marquages magnétiques formant une étiquette magnétique, chaque étiquette étant choisie parmi un ensemble d'étiquettes prédéfinies, d'exciter les marquages et de détecter le signal émis par ces marquages. Chaque étiquette est associée à une information, par exemple à la nature de l'objet à identifier, le type de fluide circulant dans des canalisations ou les intersections éventuelles de celles-ci, les moyens de détection étant aptes à comparer les signaux émis par chaque étiquette à u n e base d e d on nées i n d iq u a nt directement l'information correspondant à chacun de ces étiquettes.
On peut ainsi obtenir par simple comparaison, des informations portant sur l'objet à identifier. Ce procédé présente les inconvénients exposés ci-après.
Une étiquette magnétique correspond à une seule information. Par conséquent, un nombre élevé d'informations à retranscrire nécessite de créer un nombre équivalent d'étiquettes différentes, pour pouvoir discriminer chaque type d'étiquette par rapport aux autres, de créer une base de données importante visant à indiquer la signification de chaque étiquette, et enfin de disposer de moyens de calcul importants afin de pouvoir comparer rapidement l'étiquette considérée à chacune de celles de la base de données.
Du fait des contraintes précitées, le nombre d'informations disponibles est limité. Cette limitation implique notamment qu'un tel système ne permet de transmettre des informations que dans une seule langue et nécessite donc de multiplier les systèmes pour chaque pays d'utilisation. Si l'on veut appliquer ce système au codage et à la détection d'informations routières, une telle limitation est très désavantageuse. En outre, la faible densité d'informations stockable interdit l'utilisation de codes de correction d'erreurs, ce qui limite la fiabilité du système. Les documents US 5 347 456 et WO 01/75485 décrivent chacun un système apte à détecter des aimants permanents intégrés dans le sol. Ces documents ne visent ainsi pas des marquages magnétiques excités de manière à réaliser leur saturation ou la modification de leur point de fonctionnement. Ces documents ne décrivent pas non plus des moyens d'excitation des marquages, mais simplement des moyens de détection de ceux-ci.
Dans le document EP 0 713 195, des marquages magnétiques passent au travers d'un détecteur en forme générale de cage cubique. Afin que les marquages puissent être détectés convenablement, ces derniers doivent suivre l'axe central de la cage. Les moyens d'excitation des marquages, de détection de ceux-ci et de reconstitution de l'information élaborée ne peuvent ainsi pas être embarqués dans un véhicule. En outre, le système décrit dans ce document n'est pas transposable au cas où les marquages sont associés à un chemin à suivre puisque, dans ce cas, il n'est pas possible de faire passer les marquages au centre du détecteur.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de codage et de détection d'informations intégrées à un support, permettant d'augmenter la densité d'informations disponibles tout en limitant le nombre de marquages utilisés.
A cet effet, l'invention concerne un procédé du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : définir une table de concordance entre une série de marquages magnétiques et une série de caractères d'un code, - apposer, sur ledit support, au moins un marquage magnétique, chaque marquage étant choisi parmi ladite série de marquages
- exciter ledit ou lesdits marquages magnétiques, détecter l e o u l es s i g n a u x ém is pa r les marquages magnétiques, - déterminer le ou les caractères du code correspondant aux signaux détectés, reconstituant ainsi le message codé formé par la combinaison des caractères,
- reconstituer au moins une information élaborée à partir dudit message codé. II est ainsi possible de n'utiliser qu'un marquage par caractère d'un code défini pour pouvoir coder des informations en nombre très important. Par exemple pour réaliser un codage hexadécimal, seuls seize marquages distincts sont nécessaires, tandis que deux marquages suffisent pour coder en binaire.
Ce premier codage élémentaire réalisé, on peut ensuite combiner les caractères obtenus en un code plus sophistiqué tel qu'un code ASCI I
(nécessitant l'association de deux caractères élémentaires de type alphanumérique) ou un code UNICODE (nécessitant l'association de quatre caractères élémentaires), par exemple. Une fois le codage élémentaire réalisé, on multiplie ainsi très rapidement la densité d'informations disponible pour un nombre de marquages très limité.
De cette manière, l'assemblage de caractères distincts du code hexadécimal permet de créer autant de mots ou d'étiquettes qu'on le souhaite.
Dans le cadre d'un codage ASCII par exemple, la signification d'un code est normalisée. C'est ainsi qu'au nombre hexadécimal 7A correspond l'information « y ».
Selon une possibilité de l'invention, ledit ou lesdits signaux détectés sont analysés pour reconstituer ledit ou lesdits marquages magnétiques et déterminer ainsi le ou les caractères correspondants au moyen de ladite table de concordance. Préférentiellement, on détermine préalablement par des tests, les signaux émis par chaque marquage magnétique et on établit une table de concordance entre ces signaux et les caractères dudit code.
Avantageusement, la signification du message codé et/ou les informations associées à celui-ci sont communiquées à un opérateur, par exemple, par affichage.
Selon une caractéristique de l'invention, une partie des marquages forme un code correcteur d'erreur.
Le code correcteur d'erreur permet de limiter l'effet des erreurs de lecture puis de transmission. De manière préférentielle, les marquages magnétiques sont excités de manière à réaliser leur saturation ou la modification de leur point de fonctionnement afin d'obtenir un signal riche en fréquences, composé d'une onde de fréquence fondamentale et d'ondes de fréquence multiple de la valeur de la fréquence fondamentale, appelées harmoniques. Cette caractéristique permet de limiter l'influence des éléments parasites conducteurs non magnétiques. En effet, l'excitation de ces derniers ne génère que des ondes de fréquence fondamentale et non des ondes du type harmonique.
Par ailleurs, le signal recueilli a un déphasage par rapport à l'onde incidente caractéristique de l'assemblage de bandelettes magnétiques utilisées, ce déphasage est lui aussi porteur d'informations.
Avantageusement, les éléments de marquage sont excités par au moins une bobine d'émission dont la fréquence d'émission est inférieure à 100 MHz.
Le signal d'excitation peut aussi être composé de trains d'impulsion.
Selon une caractéristique de l'invention, les marquages présentent au moins une bandelette magnétique, d'orientation prédéfinie.
Plus particulièrement, les marquages peuvent présenter au moins deux bandelettes magnétiques d'orientations différentes et prédéfinies.
Ces bandelettes peuvent ainsi former un angle l'une par rapport à l'autre typiquement de 30°, 45° ou 90°, par exemple.
Ainsi, avec des bandelettes d'angles différents, on sait créer un nombre de caractères différents en considérant que la valeur 0 représente un marquage sans bandelette magnétique :
Figure imgf000006_0001
Préférentiellement, l'excitation des bandelettes magnétiques est faite avec un système de génération de champ magnétique alternatif, ledit champ ayant une symétrie au moins égale à celle de l'assemblage le plus complexe des bandelettes magnétiques utilisées.
On pourra donc utiliser soit une bobine unique parallèle au plan des bandelettes ou un assemblage de bobines générant un champ tournant, ou encore un radar émettant un champ magnétique polarisé circulairement.
Préférentiellement, la détection du signal émis par chaque série de bandelettes magnétiques d'orientation prédéfinie est réalisée par l'intermédiaire de bobines de réception ou d'antennes disposées dans des plans orthogonaux aux plans d'orientation desdites bandelettes magnétiques.
En effet, une bobine de réception, d ont le diamètre a été convenablement choisi, détecte essentiellement les signaux des bandelettes disposées orthogonalement au plan de la bobine. De cette manière, il est possible de discriminer les bandelettes en fonction de leur position par rapport à la bobine considérée.
Préférentiellement, on analyse les signaux détectés par chaque bobine de réception d'orientation identique pour déterminer le nombre, la position et l'orientation respective de chaque bandelette magnétique, permettant ainsi de reconstituer le marquage correspondant.
On pourra donc utiliser des bobines de réception orientées en conséquence pour récupérer autant de signaux qu'il y a d'orientation possible des bandelettes magnétiques. Selon une caractéristique de l'invention, les bobines de réception sont agencées par paires d'orientation identique.
Avantageusement, les bobines de réception sont accordées sur au moins une des harmoniques du signal émis par les éléments de marquage.
Selon cette caractéristique, les signaux de fréquence fondamentale ne sont pas détectés. Par conséquent, les bobines de détection ne détectent pas les signaux émis par les éléments parasites, c'est-à-dire les éléments métalliques conducteurs.
On peut également capter la totalité du signal puis éliminer les signaux de fréquence fondamentale en utilisant des filtres électroniques convenablement choisis.
Dans un autre mode de réalisation préféré, il est également possible d'utiliser un magnétomètre dont la fonction est de réaliser une mesure vectorielle du champ magnétique alternatif. Ceci permet également de mesurer une composante du champ magnétique généré par les bandelettes orientées dans un plan particulier, parallèle au plan des bandelettes magnétiques.
Préférentiellement, les bandelettes magnétiques sont réalisées en alliage ferromagnétique à haute perméabilité, du type amorphe, nanocristallin ou d'autres alliages notamment les alliages fer nickel à 80% de nickel.
Ce type d 'élément peut être satu ré à l 'aide d ' u ne on de électromagnétique d'énergie faible, ce qui assure une réponse fiable. Le choix de l'alliage et les dimensions des bandelettes permettent de maximiser le signal émis par les bandelettes magnétiques et d'optimiser la sensibilité des détecteurs ainsi que la puissance du signal de l'émetteur.
En effet, les bandelettes magnétiques de haute perméabilité sont soumises à plusieurs effets:
Le champ magnétique terrestre qui aimante aisément les bandelettes,
Le ch a m p d i t "démagnétisant" dont l'intensité dépend exclusivement de la géométrie de la bande, et au premier ordre, du rapport de la section de la bandelette magnétique avec sa longueur,
Les champs générés par les bobines d'excitation. Les bandelettes soumises à un champ magnétique alternatif se comportent alors comme des antennes qui émettent un champ magnétique de symétrie axiale, polarisé linéairement. Ainsi, pour une application de transmission d'informations à des engins en mouvement, on peut choisir une bandelette d'alliage nanocristallin, revêtu de polymère, dont les dimensions types sont les suivantes: 25 mm x 50 mm x 20 microns.
Selon une caractéristique de l'invention, des moyens d'excitation des marquages, de détection de ceux-ci et de reconstitution de l'information élaborée sont embarqués dans un véhicule, et sont agencés pour permettre la transmission d'informations au véhicule par rapport à une route à laquelle est rattaché le support.
Le système peut être utilisé pour de multiples applications: - Pour le transfert aux conducteurs de véhicules, d'informations cachées sous le bitume d'une route,
Pour les informations nécessaires au guidage des engins par exemple sur les aéroports pour les avions et divers véhicules, sur les routes dans les conditions de mauvaise visibilité (guidage des chasse neige, guidage des camions dans la tourmente etc .),
Pour le guidage des robots de transport de marchandises; filoguidage,
Pour transmettre des informations aux personnes mal voyantes, - Pour augmenter la densité d'information pour le codage des objets enterrés. Le système d'excitation des bandelettes magnétiques et de détection des informations codées peut donc être un système embarqué sur un véhicule pouvant se mouvoir à des vitesses élevées, par exemple de l'ordre de 100 km/h. Bien que la description du système de détection et de décodage des signaux émis par les marquages magnétiques selon l'invention ait été faite pour un champ magnétique, il va de soi que ces bandelettes émettent également un champ électrique perpendiculaire au champ magnétique émis et que le système pourrait être adapté pour détecter et décoder ces signaux électriques, en remplacement ou en complément des signaux magnétiques.
L'invention concerne en outre un procédé de transmission d'informations à un véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes du procédé de codage et de détection d'informations intégrées à un support selon l'invention. Préférentiellement, des moyens de détection et de décodage conçus pour réaliser les étapes du procédé selon l'invention sont embarqués dans le véhicule.
L'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins schématiques annexés représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes de réalisation de ce procédé de codage et de détection d'informations apposées sur un support.
Figure 1 représente schématiquement un dispositif d'excitation et de lecture du système de codage visant à réaliser le procédé selon l'invention, installé sur un véhicule circulant sur une route, des bandelettes étant cachées sous le bitume ou collées sur la surface de la route;
Figure 2 est une représentation schématique des bobines de réception, en vue de dessus ;
Figure 3 et 4 représentent les signaux reçus par les bobines de réception, respectivement pour une première et une deuxième combinaisons de marquage ;
Figure 5 est une représentation d'une seconde forme de réalisation du dispositif de détection ;
Figure 6 représente chacun des marquages pouvant être détectés à l'aide du dispositif de détection représenté en figure 5, ainsi que la correspondance entre les marquages et les caractères d'un code en base 6, Figure 7 est une représentation d'une troisième forme de réalisation du dispositif de détection ;
Figure 8 représente chacun des marquages pouvant être détectés à l'aide du dispositif de détection représenté en figure 7 ; ainsi que la correspondance entre les marquages et les caractères d'un code hexadécimal,
Figure 9 représente une bobine d'émission et le champ magnétique généré par cette bobine,
Figure 10 représente deux bobines magnétiques assemblées afin de générer un champ magnétique alternatif intense dans l'axe des bobines, Figure 1 1 repésente quatre bobines permettant de réaliser un champ tournant.
La Figure 1 représente un véhicule transportant un émetteur et un détecteur.
Une pluralité d'éléments de marquage magnétiques 2 est collée sur la surface d'une route 1 ou placées sous une couche de bitume de celle-ci.
Pour cette application, les éléments de marquage 2 se présentent sous la forme de bandelettes placées dans un carré de 0,5 mètre de côté environ.
Cette figure représente en outre un dispositif de détection comportant au moins une bobine d'émission 3 et au moins une bobine de réception 4, 5.
S e l o n l e ty p e d ' a p p l i ca t i o n e n v i s a g ée , o n u t i l i s e ra préférentiellement une ou deux ou quatre bobines d'émission 3, ou encore une antenne radar polarisée circulairement. Lorsque deux bobines d'émission 3 sont utilisées, les bobines comportent le même nombre de tours et les mêmes dimensions mais sont bobinées en sens inverse. On obtient un champ dont la composante Hx parallèle au plan des bobines 3 est maximum entre les deux bobines 3, comme cela est représenté à la figure 10. Lorsque deux ensembles des deux bobines d'émission 3 du type précité sont assemblés orthogonalement, et si on excite les deux ensembles avec deux signaux identiques mais déphasés de 90°, en quadrature, on obtient un champ magnétique dont la composante dans le plan parallèle aux bobines est polarisée circulairement, comme cela est visible à la figure 11. Un capteur de vitesse et de déplacement, de type odomètre ou roue codeuse ou capteur de vitesse, permet de mesurer le déplacement du dispositif de détection ou du véhicule comportant le système embarqué.
Un système de visualisation installé dans la cabine du véhicule permet d'afficher les informations sur le déplacement du véhicule et sur les informations décodées.
L'axe z est défini comme étant l'axe vertical et l'axe y étant défini comme étant l'axe orthogonal aux axes x et z, c'est-à-dire comme étant l'axe situé dans un plan horizontal et transversal au sens de déplacement. La figure 2 représente les bobines de réception 4, 5 en vue de dessus. Le dispositif de détection est équipé de deux paires de bobines 4, 5 disposées dans des plans sensiblement verticaux, respectivement parallèlement à l'axe x et parallèlement à l'axe y.
Les figures 3 et 4 représentent, en partie supérieure, les différents marquages magnétiques 2 pouvant être détectés et discriminés à l'aide des bobines représentées en figure 2. Les marquages sont de trois types. Un premier type de marquage, associé à la valeur 0, comporte une bandelette magnétique 6 disposée suivant l'axe x. Un second type de marquage, associé à la valeur 1 , comporte une bandelette magnétique 7 disposée suivant l'axe y. Un dernier type de marquage, associé à la valeur 2, comporte une bandelette 6 disposée suivant l'axe x et une bandelette 7 disposée suivant l'axe y.
La figure 3 illustre le principe d'un système de codage binaire comportant deux marquages associés aux caractères 0 et 1 , tandis que la figure 4 illustre le principe d'un système de codage à base 3 comportant donc 3 marquages associés aux caractères 0, 1 et 2.
Pour exciter les bandelettes magnétiques d'un marquage, depuis un véhicule, à une hauteur de l'ordre de 1 mètre par exemple, les bobines d'émission émettent un signal constitué de trains d'onde de fréquence fo.
L'intensité du courant dans la ou les bobines d'émission est choisie pour pouvoir exciter les bandelettes d'alliages magnétiques de haute perméabilité, qui subissent diverses contraintes :
Les caractéristiques magnétiques du matériau magnétique de haute perméabilité utilisé,
L'influence du champ démagnétisant dans les bandelettes, directement lié à la géométrie de la bandelette, en particulier lié au rapport section sur longueur de cette bandelette, L'influence du champ magnétique terrestre qui aimante les bandelettes, lesquelles vont être excitées autour du point de fonctionnement défini par les deux paramètres, aimantation par le champ magnétique terrestre et champ démagnétisant; On a utilisé pou r u ne bandelette d'alliage nanocristallin de perméabilité de l'ordre de 150 000, les paramètres suivants:
Dimensions de la bandelette: 25 mm x 40 mm x 20 microns Bobine d'excitation de diamètre 400 mm, 90 spires, intensité 10 ampères, - Distance détecteur bandelette: 1 mètre
Fréquence des signaux 1 OkHz, découpés en créneaux de largeur Y s et de période T s.
En tout état de cause, la fréquence d'excitation doit être inférieure à la fréquence de coupure de l'alliage magnétique des marquages 2 fabriqués. Les bobines d'émission 3 permettent ainsi d'exciter les bandelettes magnétiques 2, de manière à réaliser leur saturation tout en parcourant tout ou partie du cycle d'hystérésis de l'alliage magnétique.
Les bandelettes magnétiques se comportent alors comme des antennes qui émettent un champ électromagnétique, signal riche en fréquences, composé d'une onde de fréquence fondamentale fo et d'ondes de fréquence multiple de la valeur de la fréquence fondamentale fo, appelées harmoniques (2f0, 3fo, ...).
Le signal émis par les bandelettes magnétiques est ensuite détecté par les bobines de détection 4, 5. Celles-ci sont accordées sur au moins une des harmoniques du signal émis par les éléments de marquage, préférentiellement sur l'harmonique 2f0, sur l'harmonique 3fo ou sur les deux harmoniques précitées.
On notera que chaque bandelette émet un signal qui a au moins une symétrie spatiale d'ordre deux, dépendant de l'effet du sol sur lequel elle est posée, au mieux une symétrie axiale.
On comprend alors que chaque bobine de détection 4, 5 détecte principalement les bandelettes magnétiques disposées perpendiculairement au plan de la bobine et que ces bobines sont beaucoup moins sensibles aux bandelettes magnétiques 2 disposées parallèlement au plan des bobines de détection. C'est ainsi que les bobines 4 disposées dans des plans parallèles à l 'axe x détectent principalement, sinon uniquement, les bandelettes magnétiques 6 de la figure 3. De même, les bobines 5 disposées dans des plans parallèles à l'axe y détectent principalement, sinon uniquement, les bandelettes magnétiques 7 de la figure 3. Enfin, les marquages associés à la valeur « 2 », c'est-à-dire comportant à la fois une bandelette 6 suivant l'axe x et une bandelette 7 suivant l'axe y, sont détectés par les deux bobines 4, 5.
Chacune des figures 3 et 4 comporte trois graphiques détaillant respectivement, le signal issu des bobines disposées suivant l'axe x, celui issu des bobines disposées suivant l'axe y et la somme des deux signaux.
On constate qu'il est ainsi possible de discriminer chacun des marquages 2.
Le mode de détection est une détection de niveau de signal émis par chaque bandelette magnétique. La figure 9 représente le champ émis par une bandelette magnétique et reçu dans les bobines transversales 5 et longitudinales 4, en fonction de la position de la position de la bandelette représentée sur cette figure. Le champ émis par la bobine transversale 5 est représenté en traits pointillés, celui émis par la bobine longitudinale 4 étant représenté en traits forts. Le rapport entre l'intensité émise par la bobine transversale 5 et l'intensité émise par la bobine longitudinale 4 peut atteindre une valeur de l'ordre de 10, en fonction de la position de la bandelette 2.
Lorsque les détecteurs ne sont plus orthogonaux aux bandelettes 2 qui leur correspondent, les bobines 4 , 5 reçoivent la projection de la composante du champ correspondant. Les rapports relatifs des amplitudes restent les mêmes, informations qu'un homme du métier sait traiter et discriminer.
On sait donc dans tous les cas de figure identifier le type de caractère constitué par l'arrangement de bandelettes. C'est ainsi que, lors du déplacement du véhicule et donc du dispositif de détection par rapport à la route 1 , la succession des marquages 2 est apte à constituer un code magnétique en base 3 pouvant être retranscrit dans un code prédéfini utilisable pour le traitement d'informations à fournir à un utilisateur. Dans la forme de réalisation représentée en figure 5, le dispositif de détection comporte une paire additionnelle de bobines de détection 8, les bobines 8 étant sensiblement disposées dans des plans verticaux formant un angle α de 45° avec l'axe x.
Ces bobines permettent de détecter des bandelettes magnétiques 9 placés à 45° par rapport à l'axe x sur les marquages 2. II est alors possible de discriminer 6 types différents de marquage
2, chaque type étant associé à un caractère.
Il est ainsi possible, suivant le mode de fonctionnement décrit précédemment, d'obtenir des codes magnétiques en base 6.
Selon, une autre forme de réalisation, le dispositif de détection comporte une autre paire additionnelle de bobines de détection 10, les bobines 10 étant sensiblement disposées dans des plans verticaux formant un angle de 45° avec l'axe x et perpendiculaire au plan des bobines 8.
Dans ce cas, il est possible de discriminer 15 types différents de marquage 2. Comme représenté en figure 8, chaque marquage est associé à un caractère. Si le caractère ne comportant aucune bandelette magnétique est associé au caractère 0, on obtient alors 16 types différents de marquage. Il est ainsi possible de coder en base 16, c'est-à-dire en hexadécimal.
Chacun des marquages 2 précités peut être combiné avec un autre pour constituer un caractère d'un code ASCII. Par exemple, lorsqu'il s'agit de la troisième forme de réalisation représentée, le code magnétique constitué par deux marquages associés respectivement aux valeurs ou caractères 4 et D correspond, en langage ASCII, à la lettre « M ».
Des éléments additionnels visant à indiquer le début de l'information, à savoir l'élément STX, et la fin de l'information, à savoir l'élément ETX, peuvent être prévus. Ces éléments correspondent respectivement au code ASCII 02 et 03, en base 16.
C'est ainsi que le code ASCII correspondant à l'information (STX) MONTELIMAR (ETX) sera codé à l'aide du code magnétique formé par la succession des marquages représentant le code suivant : 02 4D 4F 4E 54 45 4C 49 4D 41 52 03.
Le code ASCII comportant notamment l'ensemble des chiffres et des lettres, il est possible de coder tout type d'information alphanumérique.
Des moyens de visualisation prévus sur le dispositif de détection permettent en outre à l'utilisateur ou à l'opérateur de visualiser l'information contenue dans les codes magnétiques. II est également possible d'associer certaines des valeurs du code ASCII à des informations utiles dans le domaine technique considéré.
Par exemple, le signe « > » peut être assimilé à l'information « tourner à droite » lorsque le dispositif de détection est embarqué dans un véhicule ou un engin.
Il n'est alors plus nécessaire de coder ce type d'information à l'aide de lettres distinctes.
En outre, chaque mode de codage peut comporter un code correcteur d'erreur afin de limiter l'effet des erreurs de lecture. D'autres formes de réalisation peuvent être envisagées. C'est ainsi notamment qu'il est possible de disposer des bandelettes ainsi que des bobines de détection de manière à ce qu'elles forment des angles de 30° les unes par rapport aux autres, tout en attribuant des fréquences d'harmoniques alternées (2fO, 3fO, 2fO, 3fO, etc.). Il est alors possible de créer des codes dont le lexique sera plus important qu'en hexadécimal, par exemple de plusieurs centaines de lettres. On obtient dans ce cas des codes très compacts.
D'autres types de codage prédéfinis peuvent être utilisés. On citera notamment le codage UNICODE qui s'appuie sur un code hexadécimal et permet d'écrire dans tous les langages du monde.
Enfin, le procédé de détection ainsi que le dispositif correspondant peuvent être utilisés pour de multiples applications. C'est ainsi notamment que ces derniers peuvent être utilisés pour l'alerte de personnes mal voyantes ou servir dans le cadre de codage de canalisations enterrées ou d'ouvrages d'art.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce système, décrites ci-dessus à titre d'exemples, mais elle embrasse au contraire toutes les variantes.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de codage et de détection d'informations intégrées à un support, comportant les étapes suivantes : définir une table de concordance entre une série de marquages magnétiques et une série de caractères d'un code, apposer, sur ledit support, au moins un marquage magnétique (2), chaque marquage (2) étant choisi parmi ladite série de marquages exciter ledit ou lesdits marquages magnétiques (2), d étecte r l e o u l e s s i g n a u x é m i s p a r l e s marquages magnétiques, (2) déterminer le ou les caractères du code correspondant aux signaux détectés, reconstituer ainsi le message codé formé par la combinaison des caractères, reconstituer au moins une information élaborée à partir dudit message codé, caractérisé en ce que les marquages magnétiques (2) sont excités de manière à réaliser leur saturation ou la modification de leur point de fonctionnement afin d'obtenir un signal riche en fréquences, composé d'une onde de fréquence fondamentale (fO) et d'ondes de fréquence multiple de la valeur de la fréquence fondamentale, appelées harmoniques (2fO, 3fO, ... nfO), et en ce que le support est associé à une voie de circulation, par exemple une route, des moyens d'excitation des marquages, de détection de ceux-ci et de reconstitution de l'information élaborée étant embarqués dans un véhicule, et étant agencés pour permettre la transmission d'informations au véhicule à partir du support associé à la voie de circulation.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que ledit ou lesdits signaux détectés sont analysés pour reconstituer ledit ou lesdits marquages magnétiques et déterminer ainsi le ou les caractères correspondants au moyen de ladite table de concordance.
3. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'on détermine préalablement par des tests, les signaux émis par chaque marquage magnétique et on établit une table de concordance entre ces signaux et les caractères dudit code.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite information est transmise à un opérateur, par exemple par affichage.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une partie des marquages (2) forme un code correcteur d'erreur.
6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les marquages magnétiques (2) sont excités par au moins une bobine d'émission (3) dont la fréquence d'émission est inférieure à 100 MHz
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les marquages magnétiques (2) présentent au moins une bandelette magnétique (6, 7, 9) d'orientation prédéfinie.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les marquages magnétiques (2) présentent au moins deux bandelettes magnétiques (6, 7, 9) d'orientations différentes et prédéfinies.
9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la détection du ou des signaux émis par les bandelettes magnétiques est réalisée par l'intermédiaire de bobines de réception (4, 5, 8, 10) disposées dans des plans orthogonaux aux plans d'orientation desdites bandelettes magnétiques.
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'on analyse les signaux détectés par chaque bobine de réception d'orientation identique pour déterminer le nombre, la position et l'orientation respective de chaque bandelette magnétique, permettant ainsi de reconstituer le marquage correspondant.
11. Procédé selon l'une des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les bobines de réception (4, 5, 8, 10) sont accordées sur au moins une des harmoniques (2fo, 3fo) du signal émis par les éléments de marquage (2).
12. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la détection du ou des signaux émis par les bandelettes magnétiques est réalisée par l'intermédiaire de plusieurs magnétomètres.
13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les marquages (2) sont réalisés en alliage ferromagnétique à haute perméabilité.
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