EP0435055A1 - Time-measuring device for vehicles - Google Patents
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- EP0435055A1 EP0435055A1 EP90123723A EP90123723A EP0435055A1 EP 0435055 A1 EP0435055 A1 EP 0435055A1 EP 90123723 A EP90123723 A EP 90123723A EP 90123723 A EP90123723 A EP 90123723A EP 0435055 A1 EP0435055 A1 EP 0435055A1
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- G08G1/123—Traffic control systems for road vehicles indicating the position of vehicles, e.g. scheduled vehicles; Managing passenger vehicles circulating according to a fixed timetable, e.g. buses, trains, trams
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- G04F10/00—Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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- 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
- the present invention relates to a device for identifying and determining the instant of passage of a plurality of mobiles on a reference line, device comprising a fixed station comprising a transceiver equipped with an antenna located at the vicinity of the reference line and a plurality of mobile stations comprising a transceiver embedded in each of the mobiles, the fixed station being arranged to transmit a radio signal and to receive radio signals from the various mobile stations, the mobile stations being arranged to receive the radio signal transmitted by the fixed station and to develop in response to said signal, a transmission signal picked up by the fixed station and allowing the determination of the passage time and the identity of each mobile.
- the installation described in document FR-A-2 619 644 comprises a plurality of transmitters main carried by the respective vehicles to be detected and each generating an electomagnetic wave modulated by a high frequency respectively associated with the vehicle considered, this electromagnetic wave preferably being of the infrared domain.
- the installation also includes a main receiver comprising a sensor based at a fixed station at a detection location, and sensitive to the electromagnetic waves generated by the various main transmitters.
- the receiver also comprises a plurality of modules equal in number to the number of transmitters and each provided with discrimination means capable of isolating respectively, from the signal from the sensor, a specific high frequency component and means capable of detecting the maximum of amplitude of this component.
- the installation has the disadvantage of requiring the use of as many different receivers as there are vehicles, which weighs down and considerably complicates the receiver.
- These receivers also make use of old techniques, those of superheterodyne in particular, which require as many local oscillators as there are frequencies in play to effect the frequency change known for a long time. These techniques are expensive and require a large number of components.
- the present invention aims to avoid the drawbacks described above by using a single receiver which listens to the various emissions from vehicles, this receiver having a relatively simple structure because using digital techniques sampling. Such techniques have never been proposed for the timing of sports races.
- the device of the present invention is characterized in that the radio signal transmitted by the fixed station is modulated by a low frequency synchronization signal of period T which is received by the mobile station, the latter being provided with means having each mobile station to transmit, during each period T, a signal of duration Tn ⁇ T occupying, within the period T, its own rank with respect to a time to marking the bit rate of each period T, this rank remaining the same for all successive periods T, the mobile station comprising further means for assigning to each duration signal Tn an identification code specific to each mobile, the duration signal Tn thus obtained modulating the radio signal transmitted by the mobile station, that the radio signals transmitted by the mobile stations are received by the fixed station which comprises first means for recognizing the signals of duration Tn belonging to the same mobile, second means for taking into account the respective amplitude of these signals, third means for locating said signals with respect to an absolute time and a memory for storing, within a determined area allocated to each mobile, the signals thus obtained, and that the signals stored in the memory are processed by a microprocessor to
- FIG. 1a shows a race track 3 on which several cars or mobiles 4 are in competition.
- the device which will be described allows the identification and the determination of the instant of passage of the mobiles 4 on a reference line - which may be the finish line - this reference line being here confused with a cable 30 forming antenna.
- a reference line - which may be the finish line - this reference line being here confused with a cable 30 forming antenna.
- On each vehicle 4 (the figure shows a vehicle M2 bearing the number 2 which has already passed the line and a vehicle Mn bearing the number n which approaches this line), there is on board a transmitter EM2 - receiver REC1 symbolized by the figure 1.
- This transceiver is connected to an antenna 10 linked to the vehicle 4.
- this transceiver will preferably be called a mobile station or else MIT (mobile identifier transmitter) possibly followed by a number order.
- MITn symbolizes the mobile station on board the vehicle Mn.
- the figure shows that at the edge of track 3 there is a fixed transmitter EM1-receiver REC2 symbolized by the number 2.
- This transmitter-receiver will preferably be called hereinafter fixed station.
- the fixed station is linked to the antenna 30 located in the vicinity or merged with the reference line.
- the fixed station 2 is arranged to transmit a radio signal and to receive radio signals from different mobile stations 1.
- the mobile stations 1 are arranged to receive the radio signal transmitted by the fixed station 2 and to develop, in response to said signal, a transmission signal picked up by the fixed station 2, which allows - as will be seen in detail below - the determination of the passage time and the identification of each mobile 4.
- FIG. 1b We will now refer to FIG. 1b to explain more specifically the content of the invention.
- vehicles 4 running on a track 3, each vehicle carrying with it a mobile station 1.
- the fixed station 2 At the edge of the track is the fixed station 2 which we have already mentioned.
- the mobile station 1 transmitted continuously - as is the case with the device described in the document cited FR-A-2 619 644 - the antenna 30 would receive a continuous signal 5 in the shape of a bell, the maximum amplitude of which would be located in the vicinity of the antenna 30. Still according to the same document, a differentiation of this bell curve would then make it possible to know with exactitude the time of passage of the vehicle on the antenna 30 .
- the fixed station 2 transmits a radio signal modulated by a so-called low-frequency synchronization signal of period T which is, for example, 2 ms (500 Hz).
- This signal is received by the mobile station 1.
- the mobile station is provided with means disposing the latter to transmit, during each period T a signal of duration Tn much smaller than T and which occupies within the period T, a rank which is proper to it with respect to a time to marking the beginning of each period T.
- the signal Tn the duration of which is excessively long compared to the signal T to make the explanation clearer, begins with the beginning of the period T.
- Another vehicle would present the same signal Tn, but offset from the start to of period T. All the signals of duration Tn shown in FIG. 1b are emitted by the same vehicle since they all have the same rank for all successive periods T.
- the mobile station 1 also includes means for assigning to each duration signal Tn an identification code specific to each particular vehicle, the duration signals Tn thus obtained modulating the radio signal transmitted by the transmitter EM2 of the mobile station 1, as will appear in detail when the operation of this mobile station is explained with the aid of FIG. 2.
- the signals transmitted by the mobile station 1 are received by the fixed station 2 which comprises, as will be seen in FIGS. 6a and 6b, first means for recognizing the signals of duration Tn belonging to the same mobile, second means for taking into account the respective amplitude of these signals and third means for locating these signals with respect to an absolute time. As will appear later, all these signals are stored in a memory and then processed by a microprocessor to make them usable on any display system.
- FIG. 2 A possible execution diagram appears in FIG. 2 and time diagrams corresponding to this diagram are shown in FIGS. 3, 4 and 5.
- Each vehicle includes such a mobile station. This station has electronic circuits connected together by connections which appear on the diagram.
- the transmitter EM1 of the fixed station transmits a radio signal which is received by the mobile station on its receiver REC1 via its antenna 10.
- the receiver 11 delivers a synchronization signal to low frequency of period T on its "synchro" output and a signal indicating that the level of the synchronization signal is sufficient.
- These signals appear in Figure 3.
- the mobile station or MIT is at rest (TR) while after receiving this signal it is in activity (TM).
- the signal level is connected to input D (data) and to terminal R (reset) of a type D flip-flop referenced 12, the clock input CK (clock) of this flip-flop receiving the synchronization signal "synchro".
- the flip-flop As soon as the level level goes to 1, the flip-flop is put in the standby position of the first falling edge of the synchro T. Before that, we understand that, as long as the input D is at zero, the output Q of the flip-flop is zero. As soon as the level level goes to 1, the first positive edge of the synchro T causes the output Q of the flip-flop to go to 1 which is connected to the reset input of a binary counter 13. This change to 1 resets all the Q outputs (Q0 to QA6) of the counter to zero and the EOC (end of count) of said counter to 1. It is understood that before the output Q of the flip-flop 12 is raised to 1, the synchro T is invalid (SNV) while it is valid (SV) after this climb.
- the EOC output of counter 13 and the synchronization signal are connected to the input of a NAND gate 15.
- the output of gate 15 is connected to the first input of an AND gate 14 which receives on its second input the signal delivered by a high frequency time base 16.
- the output of gate 15 is at zero, the output of the gate 14, connected to the clock clock input of the counter 13, is also at zero and this state is stable as long as the EOC output of the counter remains at 1.
- the EOC output goes to zero, which gives 1 to the output of gate 15 so that gate 14 lets pass the high frequency signal coming from time base 16, which causes the binary counter 13 to start.
- the negative side of the synchro corresponds to the time to marking the start of each period T.
- the MIT is outside the transmission area (TNEM) while it is in the transmission area (TEM) upon receipt of the side negative.
- FIG. 2 shows that the MIT also comprises a code generator 24 which can be an EEPROM memory.
- This generator 24 includes outputs A0 to A6 which are permanently in predetermined logic states, these states being different for each of the MITs considered.
- the outputs A0 to A6 of the generator 24 are connected to the inputs A0 to A6 of a code comparator 25 which receives its inputs QA0 to QA6 the outputs QA0 to QA6 of the binary counter 13. As shown in the diagram of FIG.
- FIG. 2 also shows that the mobile station includes an operator 26 receiving on its inputs the logic values present at the outputs Q3 to QA6 of the binary counter 13. This operator is wired to perform two logical operations according to the equations indicated in the figure.
- the first logic equation delivers at its output 80 an ENEM signal (enable emission) which results from the combination of the signals Q5 and Q6 as is apparent on the diagram of FIG. 4.
- ENEM defines the precise time during which the MIT found in broadcast. We see in Figure 2 that the ENEM signal is sent to a third input of gate 20.
- the output of the AND gate 20 is connected to a first input of an AND gate 21.
- the second logical operation executed by the operator 26 is carried out by the equation written on nine lines in the frame delimiting the operator.
- This operator delivers on its output 81 a signal EN9M (enable 9 MHz) which results from the combination of the logic states Q3 to QA6 present at the input of the operator.
- This signal EN9M appears in FIG. 4 and is found to include the identification code specific to the MIT considered (here the 22 nd).
- the EN9M signal is sent to a first inverted input of a NAND gate 17 and to a first input of a NAND gate 18. When EN9M is zero, gate 17 and the 4.5 MHz signal are opened present at the second entrance to door 17 is found at the exit of this door.
- the signal SGE of duration Tn comprises the juxtaposition of twelve bits Tb whose durations are equal.
- B zero status bits
- C status bit 1
- D coding bits
- E parity bit
- the parity is given by the generator 24, then introduced into the operator 26 in the same way as a logic state Q3 to QA6.
- the parity bit is followed by a zero status bit (F), called end-bit, which signals the end of the transmission.
- F zero status bit
- Tb a value for Tb equal to the period 1 / f1 delivered by the time base at high frequency has been chosen, period multiplied by 23.
- FIG. 4 also shows that the duration signal Tn transmitted by a determined mobile station or MIT (here MIT number 22) is separated from the duration signal Tn transmitted by the next station (here MIT number 23) by a security period Ts (G).
- This period is a zone of silence. It is understood that each MIT calculating individually its transmission area from an internal time base, the latter will always have a small frequency disparity compared to the other time bases. It is therefore necessary to ensure the mentioned security period to avoid possible overlapping of IMTs.
- Figure 4 shows that the safety period occurs as soon as the ENEM signal returns to zero.
- the recurrence (H) of the signal Tn to which the period Ts is added is 14.222 ⁇ s.
- the equipment making up the mobile station does not call for any particular remark. It is made up of known elements.
- the transmitter 22 comprises, in the execution carried out which constitutes an example, two carrier frequencies, one at 427 MHz (which expresses the logic state 1), and the other at 422.5 MHz (which expresses the state logic 0).
- the code generator 24 is an EEPROM memory of the 93 C 46 type.
- the other components enclosed in the frame 27 in broken lines constitute a programmable logic circuit (gate array), for example of the EP 900 type from the company Altera.
- the time base 16 is a quartz oscillator whose frequency is 9 MHz.
- the level level received by the MIT allows it to be put on hold outside the reduced zone where timing and identification must be done (for example ⁇ 1 m from the reference line). It is therefore possible to use much smaller supply batteries.
- Such a watch system is described for example in the document EP-B-0074330 cited above.
- FIGS. 6a and 6b A possible execution diagram appears in FIGS. 6a and 6b and time diagrams corresponding to this diagram are shown in FIGS. 7 and 8.
- the fixed station includes a time base 42 producing a high frequency signal. This signal is introduced into a divider 43 which in turn delivers the low frequency synchronization signal of period T also called “synchro". This signal modulates the transmitter EM1, referenced 49, from the fixed station. It is sent by antenna 30 to the mobile station where it is used as described above. An absolute time generator 41 is incremented by the period signal T.
- the fixed station also includes a receiver REC2, referenced 31, which receives by the same antenna 30, the signals of duration Tn transmitted by the transmitters EM2 of the various mobile stations. Unlike the mobile stations which all work independently in their own area, but which are all listening to the period synchronization frequency T, the fixed station works in all the areas of the mobile stations to count them all.
- the fixed station includes a binary counter 37 which receives on its clock input (CK) the high frequency signal.
- the synchronization signal T is sent to a first input of a NAND gate 38 which receives on its second input the signal EOC (end of count) present at the end of the chain of the binary counter 37.
- the output of gate 38 is connected to the reset input of the binary counter.
- the output of gate 38 goes to 1 which has the effect of zeroing all the outputs Q0 to QA6 of the counter and to 1 the EOC output.
- the synchro T starts (passage from 1 to 0) it is guaranteed that all the outputs Q0 to QA6 are at zero, which occurs with each passage to zero of the synchronization signal.
- the receiver 31 has a data output through which the duration bits Tb constituting the duration signal Tn from a mobile station pass. These bits Tb are stored by its input IN in a shift register 32 which presents, at the end of the shift and on its start-bit to end-bit outputs the image of an entire period Tn. It will be noted that the introduction of the signal Tn into the shift register 32 takes place at the rate of a frequency Q2 controlling the clock input CK of the shift register (see FIG. 8). The signals present at the outputs of the shift register are then introduced into the first inputs X0 to X9 of a comparator 33, the second inputs Y1 to Y7 of the same comparator being connected to the outputs QA0 to QA6 of the binary counter 37.
- l input Y0 of comparator 33 is connected at most to the power supply Vcc which corresponds to the logic value 1 of the start-bit (FIG. 4), and the input Y9 of the comparator is connected at least to the power supply, this who corresponds to the logical value 0 of the end-bit (figure 4).
- the parity received on the input X8 and coming from the mobile station must correspond to the parity coming from the fixed station coming from the data QA0 to QA6 controlling a parity generator 34 whose output is connected to the input Y8 of the comparator 33.
- the value 1 of CMPCK can appear by combining EOC ⁇ Q 5 ⁇ Q6 ⁇ Q1 (figure 8, arrow 60) or by combining EOC ⁇ Q 4 ⁇ Q5 ⁇ Q6 ⁇ Q1 (figure 8, arrow 61).
- the signal CMPCK is a signal of frequency equal to that of the output Q2 and that it is present in an intentionally wide temporal zone, because the instant when all the signal Tn (figure 8, data line) is obtained n is not very precise, this being due to variations in the synchronization signal. If the input D, i.e.
- the flip-flop 35 is reset to zero and remains inactive as long as the signal CMPCK remains active. This reset is necessary so that the flip-flop is again ready to collect a new signal of duration Tn. This reset is carried out by the CMPCL signal of short duration and acting on the input R of the flip-flop.
- the signal CMPCL is produced by the operator 39 and according to the equation presented in the second line.
- the signal IDOK (output Q of the flip-flop 35) stably signals the fleeting recognition of the arrival of a signal of correct duration Tn or, if desired, the good data in the right rank.
- FIG. 6a also shows that the signals of duration Tn delivered by the receiver 31 as logical data (data) are also delivered by the same receiver as analog signals having different amplitudes according to their distance from the antenna 30. On therefore finds at the output of receiver 31 these signals of variable amplitudes (level). The level output is connected to the input of an analog-digital converter 44 which presents at its outputs DT0 to DT7 the digital value of the level of the duration signal Tn. The diagram shows that the converter 44 has an input "start convert" by which one can control the instant of the conversion.
- the conversion control input is controlled by a STRADC signal which comes from the operator 39 according to a logic equation given in the 3rd line. We can see on the diagram of Figure 8 this STRADC signal resulting from the combination of the different outputs Q of the counter 37 arranged according to the above equation (arrow 64).
- the writing of the data in the memory is carried out by the input WRM which is controlled by a NAND gate 45.
- the first input of this gate is connected to the IDOK signal and the second input to an output (write) of the operator 39.
- the memory 47 works in concert with a microprocessor CPU 48.
- This microprocessor receives at its inputs the same data DT0 to DT7 and AD0 to AD16 present at the input of the memory.
- the memory used is of the DMA type, that is to say a direct access memory.
- the system is arranged in such a way that writing to memory takes priority over processing by the CPU.
- the CPU has a hold input controlled by an AND gate 46.
- door 46 delivers a signal 1 to the hold input of the CPU.
- the CPU notices a request to reset the idle state and gives a receipt by releasing (setting at high impedance) all the outputs DTi and ADi by arranging the output HLDA at 1 (see FIG. 8).
- FIG. 9 shows how the memory 47 is organized. It comprises a network of lines 69 and columns 70 which intersect. A line is representative of the absolute time t and a column is representative of all the signals of duration Tn transmitted by the same MIT. The data relating to the amplitude of a signal of particular duration Tn is located at the intersection Z of a row and a column. It will be noted that it is during writing into memory that the result present at the output of the converter 44 appears on the inputs of memory 47 and will therefore be stored in the row and in the column chosen by the addresses AD0 to AD16. When this operation is finished, the hold signal is cut, which frees the microprocessor CPU 48.
- the CPU still has two inputs INT1 and INT2 which are so-called interrupt signals (interrupt).
- the signal INT1 (OVT) coming from the time generator 41 is a signal indicating a timeout. Indeed, the time capacity of the generator 41 is limited to, say, about two minutes. Thus the accounting greater than these two minutes is ensured by the CPU. The latter is therefore warned of each time the maximum capacity of the time generator 41 is exceeded by the line OVT acting on INT1. As shown in the diagram in FIGS. 6a and 6b, the signal INT2 appears on each return of the synchronization signal.
- the transmitter 49 broadcasts the synchronization signal in frequency modulation.
- the receiver is tuned to a frequency of the order of 420 MHz (see above). Such a frequency is difficult to transport by cable to a control and processing station far from the race track.
- a first mobile station near the runway which is capable of operating a frequency change (for example at 34.5 MHz for the signal zero state and at 39 MHz for the signal state 1) .
- Such frequencies accommodate a wired support to be transported in a control cabin located far from the runway.
- the CPU 48 could be of the Intel 80286 type, the memory 47 of the HM 64256 Hitachi type and the converter of the LCT 1099 type.
- the time base 42 is preferably of the quartz type with a frequency equal to 9 MHz.
- the other elements shown in FIGS. 6a and 6b can be of the conventional type. However, it is preferable to use, as for the mobile station, a programmable logic circuit, for example of the Altera EP 900 type.
Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif pour l'identification et la détermination de l'instant de passage d'une pluralité de mobiles sur une ligne de référence, dispositif comprenant une station fixe comportant un émetteur-récepteur équipé d'une antenne située au voisinage de la ligne de référence et une pluralité de stations mobiles comportant un émetteur-récepteur embarqué dans chacun des mobiles, la station fixe étant arrangée pour émettre un signal radioélectrique et pour recevoir des signaux radioélectriques en provenance des différentes stations mobiles, les stations mobiles étant arrangées pour recevoir le signal radioélectrique émis par la station fixe et pour élaborer en réponse audit signal, un signal d'émission capté par la station fixe et permettant la détermination du temps de passage et de l'identité de chaque mobile.The present invention relates to a device for identifying and determining the instant of passage of a plurality of mobiles on a reference line, device comprising a fixed station comprising a transceiver equipped with an antenna located at the vicinity of the reference line and a plurality of mobile stations comprising a transceiver embedded in each of the mobiles, the fixed station being arranged to transmit a radio signal and to receive radio signals from the various mobile stations, the mobile stations being arranged to receive the radio signal transmitted by the fixed station and to develop in response to said signal, a transmission signal picked up by the fixed station and allowing the determination of the passage time and the identity of each mobile.
Des dispositifs de chronométrage répondant à la définition générique donnée ci-dessus sont connus.Timing devices meeting the generic definition given above are known.
Une installation pour l'identification et la détermination de l'instant de passage d'une pluralité de mobiles en un point déterminé de leur trajectoire est décrite dans le brevet EP-B-0074330 (US-A-4 551 725). Cette installation, particulièrement adaptée au chronométrage de courses automobiles, comprend notamment un dispositif embarqué sur chaque mobile, une antenne réceptrice fixe et des moyens de traitement des signaux d'identification émis par les dispositifs embarqués. En outre, un émetteur est prévu qui sert d'une part à déclencher les moyens d'élaboration des signaux d'identification, et qui sert d'autre part de référence à ces moyens qui ne comportent donc pas de base de temps propre.An installation for identifying and determining the instant of passage of a plurality of mobiles at a determined point on their trajectory is described in patent EP-B-0074330 (US-A-4,551,725). This installation, which is particularly suitable for timing automobile races, notably comprises a device on board each mobile, a fixed receiving antenna and means for processing the identification signals emitted by the on-board devices. In addition, a transmitter is provided which is used on the one hand to trigger the means for developing the identification signals, and which on the other hand serves as a reference for these means which therefore do not include their own time base.
L'installation qui vient d'être sommairement décrite présente l'inconvénient de ne pouvoir être utilisée qu'avec un nombre limité de véhicules. De plus, les appareils embarqués sont relativement encombrants, ce qui limite leur emploi à des véhicules d'assez gros volume.The installation which has just been briefly described has the drawback of being able to be used only with a limited number of vehicles. In addition, the on-board devices are relatively bulky, which limits their use to vehicles of fairly large volume.
Pour remédier à ces inconvénients, l'installation décrite dans le document FR-A-2 619 644 comporte une pluralité d'émetteurs principaux portés par les véhicules respectifs à détecter et générant chacun une onde électomagnétique modulée par une haute fréquence respectivement associée au véhicule considéré, cette onde électromagnétique étant préférablement du domaine infrarouge. L'installation comporte encore un récepteur principal comprenant un capteur basé à poste fixe au niveau d'un lieu de détection, et sensible aux ondes électromagnétiques générées par les différents émetteurs principaux. Le récepteur comporte encore une pluralité de modules en nombre égal au nombre d'émetteurs et pourvus chacun de moyens de discrimination aptes à isoler respectivement, à partir du signal issu du capteur, une composante haute fréquence spécifique et de moyens aptes à détecter le maximum d'amplitude de cette composante.To overcome these drawbacks, the installation described in document FR-A-2 619 644 comprises a plurality of transmitters main carried by the respective vehicles to be detected and each generating an electomagnetic wave modulated by a high frequency respectively associated with the vehicle considered, this electromagnetic wave preferably being of the infrared domain. The installation also includes a main receiver comprising a sensor based at a fixed station at a detection location, and sensitive to the electromagnetic waves generated by the various main transmitters. The receiver also comprises a plurality of modules equal in number to the number of transmitters and each provided with discrimination means capable of isolating respectively, from the signal from the sensor, a specific high frequency component and means capable of detecting the maximum of amplitude of this component.
A part le fait que l'onde infragrouge préconisée peut présenter des difficultés de transmission, l'installation présente l'inconvénient d'obliger l'emploi d'autant de récepteurs différents qu'il y a de véhicules, ce qui alourdit et complique considérablement le récepteur. Ces récepteurs font en plus appel à d'anciennes techniques, celles du superhétérodyne notamment, qui exigent autant d'oscillateurs locaux qu'il y a de fréquences en jeu pour réaliser le changement de fréquence connu de longue date. Ces techniques sont onéreuses et nécessitent un grand nombre de composants.Apart from the fact that the recommended infrared wave can present transmission difficulties, the installation has the disadvantage of requiring the use of as many different receivers as there are vehicles, which weighs down and considerably complicates the receiver. These receivers also make use of old techniques, those of superheterodyne in particular, which require as many local oscillators as there are frequencies in play to effect the frequency change known for a long time. These techniques are expensive and require a large number of components.
La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients décrits ci-dessus en faisant appel à un seul récepteur qui est à l'écoute des diverses émissions en provenance des véhicules, ce récepteur présentant une structure relativement simple parce qu'utilisant des techniques digitales d'échantillonnage. De telles techniques n'ont jamais été proposées pour le chronométrage de courses sportives.The present invention aims to avoid the drawbacks described above by using a single receiver which listens to the various emissions from vehicles, this receiver having a relatively simple structure because using digital techniques sampling. Such techniques have never been proposed for the timing of sports races.
Ainsi, le dispositif de la présente invention est caractérisé par le fait que le signal radioélectrique émis par la station fixe est modulé par un signal de synchronisation à basse fréquence de période T qui est reçu par la station mobile, cette dernière étant pourvue de moyens disposant chaque station mobile à émettre, durant chaque période T, un signal de durée Tn << T occupant, à l'intérieur de la période T, un rang qui lui est propre par rapport à un temps to marquant le débit de chaque période T, ce rang restant le même pour toutes les périodes T successives, la station mobile comprenant en outre des moyens pour attribuer à chaque signal de durée Tn un code d'identification propre à chaque mobile, le signal de durée Tn ainsi obtenu modulant le signal radioélectrique émis par la station mobile, que les signaux radioélectriques émis par les stations mobiles sont reçus par la station fixe qui comporte des premiers moyens pour reconnaître les signaux de durée Tn appartenant au même mobile, des seconds moyens pour prendre en compte l'amplitude respective de ces signaux, des troisièmes moyens pour situer lesdits signaux par rapport à un temps absolu et une mémoire pour stocker, à l'intérieur d'une zone déterminée attribuée à chaque mobile, les signaux ainsi obtenus, et que les signaux stockés dans la mémoire sont traités par un microprocesseur pour les rendre exploitables sur un système d'affichage, lesdits signaux permettant de déterminer le temps de passage de chacun des mobiles sur la ligne de référence.Thus, the device of the present invention is characterized in that the radio signal transmitted by the fixed station is modulated by a low frequency synchronization signal of period T which is received by the mobile station, the latter being provided with means having each mobile station to transmit, during each period T, a signal of duration Tn << T occupying, within the period T, its own rank with respect to a time to marking the bit rate of each period T, this rank remaining the same for all successive periods T, the mobile station comprising further means for assigning to each duration signal Tn an identification code specific to each mobile, the duration signal Tn thus obtained modulating the radio signal transmitted by the mobile station, that the radio signals transmitted by the mobile stations are received by the fixed station which comprises first means for recognizing the signals of duration Tn belonging to the same mobile, second means for taking into account the respective amplitude of these signals, third means for locating said signals with respect to an absolute time and a memory for storing, within a determined area allocated to each mobile, the signals thus obtained, and that the signals stored in the memory are processed by a microprocessor to make them usable on a display system, said signals to determine the passage time of each of the mobiles on the reference line.
L'invention va être décrite maintenant en s'appuyant sur le dessin qui l'illustre à titre d'exemple et dans lequel :
- la figure 1a est une vue d'ensemble simplifiée du dispositif selon l'invention où des véhicules entraînent chacun une station mobile et où une station fixe reçoit des informations en provenance des stations mobiles,
- la figure 1b est un schéma très simplifié du fonctionnement du dispositif selon l'invention,
- la figure 2 est un schéma détaillé de la station mobile,
- la figure 3 est un diagramme des temps expliquant le principe de fonctionnement de la station mobile de la figure 2,
- la figure 4 est un diagramme des temps de la zone référencée IV de la figure 3,
- la figure 5 est un diagramme des temps de la zone référencée V de la figure 4,
- les 6a et 6b présentent, lorsqu'elles sont mises côte à côte, un schéma détaillé de la station fixe,
- la figure 7 est un diagramme des temps expliquant le principe de fonctionnement de la station fixe des figures 6a et 6b,
- la figure 8 est un diagramme des temps présentant un agrandissement de la figure 7, la zone X de la figure 7 étant reportée sur la figure 8 avec la même référence X, et
- la figure 9 est un diagramme montrant comment est organisée la mémoire de la figure 6b et comment apparaissent les données de cette mémoire quand elles sont rendues accessibles.
- FIG. 1a is a simplified overview of the device according to the invention where vehicles each drive a mobile station and where a fixed station receives information from the mobile stations,
- FIG. 1b is a very simplified diagram of the operation of the device according to the invention,
- FIG. 2 is a detailed diagram of the mobile station,
- FIG. 3 is a time diagram explaining the operating principle of the mobile station of FIG. 2,
- FIG. 4 is a time diagram of the zone referenced IV of FIG. 3,
- FIG. 5 is a time diagram of the zone referenced V of FIG. 4,
- 6a and 6b present, when placed side by side, a detailed diagram of the fixed station,
- FIG. 7 is a time diagram explaining the operating principle of the fixed station in FIGS. 6a and 6b,
- FIG. 8 is a time diagram showing an enlargement of FIG. 7, the area X of FIG. 7 being shown in FIG. 8 with the same reference X, and
- FIG. 9 is a diagram showing how the memory of FIG. 6b is organized and how the data of this memory appear when they are made accessible.
La figure 1a montre une piste de course 3 sur laquelle plusieurs voitures ou mobiles 4 se trouvent en compétition. Le dispositif qui va être décrit permet l'identification et la détermination de l'instant de passage des mobiles 4 sur une ligne de référence - qui peut être la ligne d'arrivée -, cette ligne de référence étant ici confondue avec un câble 30 formant antenne. Sur chaque véhicule 4 (la figure la montre un véhicule M2 portant le numéro 2 qui a déjà passé la ligne et un véhicule Mn portant le numéro n qui s'approche de cette ligne), est embarqué un émetteur EM2 - récepteur REC1 symbolisé par le chiffre 1. Cet émetteur-récepteur est connecté à une antenne 10 liée au véhicule 4. Dans la suite de cet exposé, cet émetteur-récepteur sera appelé de préférence station mobile ou encore MIT ( de mobile identifier transmitter) suivit éventuellement d'un numéro d'ordre. Ici MITn symbolise la station mobile embarquée sur le véhicule Mn. La figure la montre qu'en bordure de la piste 3 se trouve un émetteur EM1-récepteur REC2 fixe symbolisé par le chiffre 2. Cet émetteur-récepteur sera appelé de préférence ci-après station fixe. La station fixe est liée à l'antenne 30 située au voisinage ou confondue avec la ligne de référence. Tout à fait généralement, la station fixe 2 est arrangée pour émettre un signal radioélectrique et pour recevoir des signaux radioélectrique en provenance de différentes stations mobiles 1. De même, les stations mobiles 1 sont arrangées pour recevoir le signal radioélectrique émis par la station fixe 2 et pour élaborer en réponse audit signal, un signal d'émission capté par la station fixe 2, ce qui permet - on le verra en détail ci-après - la détermination du temps de passage et de l'identification de chaque mobile 4.FIG. 1a shows a
On se référera maintenant à la figure 1b pour expliquer plus spécifiquement le contenu de l'invention. On retrouve ici des véhicules 4 roulant sur une piste 3, chaque véhicule portant avec lui une station mobile 1. En bordure de piste se trouve la station fixe 2 dont on a déjà parlé. Si la station mobile 1 émettait en continu - comme c'est le cas du dispositif décrit dans le document cité FR-A-2 619 644 - l'antenne 30 recueillerait un signal continu 5 en forme de cloche dont l'amplitude maximum se trouverait située au voisinage de l'antenne 30. Toujours selon le même document, une différenciation de cette courbe en cloche permettrait alors de connaître avec exactitude le temps de passage du véhicule sur l'antenne 30.We will now refer to FIG. 1b to explain more specifically the content of the invention. Here we find
La démarche suivie par la présente invention est différente. En effet, comme on peut le voir en figure 1b, la station fixe 2 émet un signal radioélectrique modulé par un signal dit de synchronisation à basse fréquence de période T qui vaut, par exemple, 2 ms (500 Hz). Ce signal est reçu par la station mobile 1. La station mobile est pourvue de moyens disposant celle-ci à émettre, durant chaque période T un signal de durée Tn beaucoup plus petite que T et qui occupe à l'intérieur de la période T, un rang qui lui est propre par rapport à un temps to marquant le début de chaque période T. Ceci est apparent sur le diagramme du bas de la figure 1b. Dans cette figure, le signal Tn, dont la durée est exagérément longue par rapport au signal T pour rendre plus claire l'explication, débute avec le commencement de la période T. Un autre véhicule présenterait un même signal Tn, mais décalé par rapport au début to de la période T. Tous les signaux de durée Tn représentés sur la figure 1b sont émis par le même véhicule puisqu'ils possèdent tous le même rang pour toutes les périodes T successives.The approach followed by the present invention is different. In fact, as can be seen in FIG. 1b, the
Des mesures pratiques ont montré que le signal de synchronisation de période T est utilisable dans une zone de ±1 m par rapport à l'antenne 30. Si l'on prend une période de T = 2 ms et que la vitesse du véhicule est de 300 km/h, ledit véhicule, en 2 ms, parcourt 0,166 m. Il émet donc, selon le principe décrit ci-dessus, un signal de durée Tn par 0,166 m parcouru, ce qui revient à dire que, sur un parcours de 2 m, chaque véhicule émet 2/0,166 = 12 signaux de durée Tn avec un écart de plus moins un signal Tn, ce qui apparaît au bas de la figure 1b. Ce résultat montre que le signal Tn référencé 6 est celui qui présente la plus grande amplitude. C'est donc apparemment celui qui se trouve le plus près de la ligne de référence et il pourrait être pris seul en considération pour obtenir le temps absolu de passage du véhicule sur cette ligne. On peut remarquer cependant que la résolution de la mesure peut être améliorée si l'on utilise tous les signaux Tn et qu'on trace la courbe enveloppe 7 telle qu'elle apparaît sur la figure. Le point de passage S se trouve alors déporté sur la gauche du signal Tn 6 et la précision de la mesure ne s'en trouve augmentée. Mais là n'est pas l'objet de la présente invention qui a pour but essentiel des stations mobiles 1 et une station fixe 2 capables de créer, pour chaque véhicule, l'ensemble des signaux Tn qui apparaît au bas de la figure 1b.Practical measurements have shown that the period synchronization signal T can be used in an area of ± 1 m with respect to the
Dans ce but, et en plus de ce qui a déjà été dit ci-dessus, la station mobile 1 comporte encore des moyens pour attribuer à chaque signal de durée Tn un code d'identification propre à chaque véhicule particulier, les signaux de durée Tn ainsi obtenus modulant le signal radioélectrique émis par l'émetteur EM2 de la station mobile 1, comme cela apparaîtra en détail quand on expliquera le fonctionnement de cette station mobile en s'aidant de la figure 2. Les signaux émis par la station mobile 1 sont reçus par la station fixe 2 qui comporte, comme on le verra en figures 6a et 6b, des premiers moyens pour reconnaître les signaux de durée Tn appartenant au même mobile, des seconds moyens pour prendre en compte l'amplitude respective de ces signaux et des troisièmes moyens pour situer ces signaux par rapport à un temps absolu. Ainsi que cela apparaîtra par la suite, tous ces signaux sont stockés dans une mémoire puis traîtés par un microprocesseur pour les rendre exploitables sur un système d'affichage quelconque.For this purpose, and in addition to what has already been said above, the
On va décrire maintenant dans le détail le fonctionnement des stations mobiles et le fonctionnement de la station fixe au moyen de schémas et de diagrammes des temps. On comprendra que ces schémas sont des exemples qui permettent de réaliser l'invention. On pourrait naturellement concevoir d'autres arrangements sans pour autant s'écarter de l'idée directrice qui fait l'objet de la présente invention.We will now describe in detail the operation of mobile stations and the operation of the fixed station by means of diagrams and time diagrams. It will be understood that these diagrams are examples which make it possible to carry out the invention. One could naturally conceive of other arrangements without departing from the guiding idea which is the subject of the present invention.
Un schéma d'exécution possible apparaît en figure 2 et des diagrammes de temps correspondant à ce schéma sont montrés dans les figures 3, 4 et 5. Chaque véhicule comporte une telle station mobile. Cette station comporte des circuits électroniques reliés ensemble par des connexions qui apparaissent sur le schéma.A possible execution diagram appears in FIG. 2 and time diagrams corresponding to this diagram are shown in FIGS. 3, 4 and 5. Each vehicle includes such a mobile station. This station has electronic circuits connected together by connections which appear on the diagram.
L'émetteur EM1 de la station fixe (figures 6a et 6b) émet un signal radioélectrique qui est reçu par la station mobile sur son récepteur REC1 par l'intermédiaire de son antenne 10. Après démodulation, le récepteur 11 livre un signal de synchronisation à basse fréquence de période T sur sa sortie "synchro" et un signal indiquant que le niveau (level) du signal de synchronisation est suffisant. Ces signaux apparaissent en figure 3. Avant la montée du signal level, la station mobile ou MIT est au repos (TR) alors qu'après réception de ce signal elle se trouve en activité (TM). Le signal level est connecté à l'entrée D (data) et à la borne R (reset) d'un flip-flop du type D référencé 12, l'entrée d'horloge CK (clock) de ce flip-flop recevant le signal de synchronisation "synchro". Dès que le niveau level passe à 1, le flip-flop est mis en position d'attente du premier flanc descendant de la synchro T. Avant cela, on comprend que, tant que l'entrée D est à zéro, la sortie Q du flip-flop est à zéro. Dès que le niveau level passe à 1, le premier flanc positif de la synchro T fait passer à 1 la sortie Q du flip-flop qui est reliée à l'entrée reset d'un compteur binaire 13. Ce passage à 1 remet toutes les sorties Q (Q0 à QA6) du compteur à zéro et la sortie EOC (end of count) dudit compteur à 1. On comprend qu'avant la montée à 1 de la sortie Q du flip-flop 12, la synchro T est non valide (SNV) alors qu'elle est valide (SV) après cette montée. La sortie EOC du compteur 13 et le signal de synchronisation sont connectés à l'entrée d'une porte NON-ET 15. Quand la sortie EOC est à 1 et que la synchro passe à 1, la sortie de la porte 15 est à zéro. La sortie de la porte 15 est reliée à la première entrée d'une porte ET 14 qui reçoit sur sa seconde entrée le signal délivré par une base de temps à haute fréquence 16. Quand la sortie de la porte 15 est à zéro, la sortie de la porte 14, reliée à l'entrée d'horloge clock du compteur 13, est aussi à zéro et cet état est stable tant que la sortie EOC du compteur reste à 1. Quand le premier flanc descendant de la synchro passe à zéro, la sortie EOC passe à zéro ce qui donne 1 à la sortie de la porte 15 de telle sorte que la porte 14 laisse passer le signal à haute fréquence issu de la base de temps 16, ce qui entraîne le démarrage du compteur binaire 13.The transmitter EM1 of the fixed station (FIGS. 6a and 6b) transmits a radio signal which is received by the mobile station on its receiver REC1 via its
Le flanc négatif de la synchro correspond au temps to marquant le début de chaque période T. Avant cela le MIT se trouve hors zone d'émission (TNEM) alors qu'il se trouve en zone d'émission (TEM) dès réception du flanc négatif.The negative side of the synchro corresponds to the time to marking the start of each period T. Before that, the MIT is outside the transmission area (TNEM) while it is in the transmission area (TEM) upon receipt of the side negative.
La figure 2 montre que le MIT comprend encore un générateur de code 24 qui peut être une mémoire EEPROM. Ce générateur 24 comporte des sorties A0 à A6 qui se trouvent en permanence dans des états logiques prédéterminés, ces états étant différents pour chacun des MIT considérés. Ici on a pris en exemple le MIT numéro 22 pour lequel les sorties A0 à A6 se trouvent respectivement dans les états 0110100. Les sorties A0 à A6 du générateur 24 sont connectées aux entrées A0 à A6 d'un comparateur de code 25 lequel reçoit à ses entrées QA0 à QA6 les sorties QA0 à QA6 du compteur binaire 13. Comme le montre de diagramme de la figure 5, quand A0 à A6 sont égaux respectivement à QA0 à QA6, le comparateur 25 délivre une sortie d'égalité QAi = Ai, cet état restant à 1 pendant un état de QA0. Ce signal logique est introduit par une première entrée dans une porte ET 20. La porte ET 20 reçoit sur une seconde entrée un signal ENCT (enable counting) qui apparaît sur le diagramme de la figure 3. On comprend que hors comptage, par exemple quand le niveau level vaut zéro ou avant le démarrage de la période T (synchro =1), le signal ENCT vaut zéro, mais qu'il passe à 1 dès que la synchro passe à zéro.FIG. 2 shows that the MIT also comprises a
La figure 2 montre encore que la station mobile comporte un opérateur 26 recevant sur ses entrées les valeurs logiques présentes aux sorties Q3 à QA6 du compteur binaire 13. Cet opérateur est câblé pour effectuer deux opérations logiques selon les équations indiquées sur la figure. La première équation logique délivre à sa sortie 80 un signal ENEM (enable emission) qui résulte de la combinaison des signaux Q5 et Q6 comme cela est apparent sur le diagramme de la figure 4. Le signal ENEM définit le temps précis pendant lequel le MIT se trouve en émission. On voit sur la figure 2 que le signal ENEM est envoyé sur une troisième entrée de la porte 20.FIG. 2 also shows that the mobile station includes an
La sortie de la porte ET 20 est connectée à une première entrée d'une porte ET 21. Ainsi l'émetteur EM2 référencé 22 pourra émettre des données présentes à la seconde entrée de la porte 21 quand la première entrée de ladite porte se trouve à 1, ce que se produit quand ENCT, ENEM et QAi = Ai sont à 1, cet état ne durant que pendant le temps le plus court qui est celui où ENEM vaut 1. Reste à voir de quoi se composent les données présentes à la seconde entrée de la porte 21.The output of the AND gate 20 is connected to a first input of an AND
La seconde opération logique exécutée par l'opérateur 26 est réalisée par l'équation écrite sur neuf lignes dans le cadre délimitant l'opérateur. Cet opérateur délivre sur sa sortie 81 un signal EN9M (enable 9 MHz) qui résulte de la combinaison des états logiques Q3 à QA6 présente à l'entrée de l'opérateur. Ce signal EN9M apparaît en figure 4 et se trouve comporter le code d'identification propre au MIT considéré (ici le 22 ème). Le signal EN9M est envoyé à une première entrée inversée d'une porte NON-ET 17 et à une première entrée d'une porte NON-ET 18. Quand EN9M vaut zéro, on ouvre la porte 17 et le signal de 4,5 MHz présent à la seconde entrée de la porte 17 se retrouve à la sortie de cette porte. De même, lorsque EN9M vaut 1, on ouvre la porte 18 et le signal de 9MHz présent à la seconde entrée de la porte 18 se retrouve à la sortie de cette porte. Après mixage des signaux de 4,5 et 9 MHz par une porte ET 19, on trouve à la seconde entrée de la porte 21 le signal SGE montré sur la figure 4. Le signal SGE module à son tour le signal radioélectrique émis par l'antenne 10 de l'émetteur 22.The second logical operation executed by the
Les états logiques 1 et 0 du code propre au MIT considéré pourraient bien sûr être émis tels quels par une succession d'émission et d'arrêt d'émission. Pour des raisons pratiques cependant, on a préféré ici une émission continue, l'état zéro correspondant à l'envoi d'une fréquence f2 et l'état 1 à l'envoi d'une fréquence f1. Pour des raisons pratiques également on a fait en sorte que f2 = f1/2 ce qui correspond à une simple division par deux de la fréquence f1. Si la fréquence f1 est choisie à 9 MHz, la fréquence f2 sera de 4,5 MHz. Toujours pour des raisons de simplification, la fréquence f1 est la même que la fréquence de la base de temps 16 incrémentant le compteur binaire 13.
Si l'on revient à la figure 4 et au signal SGE, on voit que le signal SGE de durée Tn comporte la juxtaposition de douze bits Tb dont les durées sont égales. On trouve d'abord deux bits d'état zéro (B), dits set-up d'émission, qui permettent à l'émetteur de se mettre en route, constituant ainsi un état de préparation du système. On trouve ensuite un bit d'état 1 (C), dit start-bit, présent pour assurer la sécurité du codage, puis les bits (Ad1 à Ad6) de codage proprement dit (D) correspondant ici au code du MIT numéro 22. Les bits de codage sont suivis par un bit de parité (E) qui sert de contrôle de bonne réception, la station fixe calculant cette parité et la comparant avec celle qu'elle doit recevoir du MIT. La parité est donnée par le générateur 24, puis introduite dans l'opérateur 26 au même titre d'un état logique Q3 à QA6. Le bit de parité est suivi par un bit d'état zéro (F), dit end-bit, qui signale la fin de la transmission. On a choisi dans l'exécution proposée une valeur pour Tb égale à la période 1/f1 délivrée par la base du temps à haute fréquence, période multipliée par 2³. Ainsi, si f1 = 9 MHz, Tb vaudra 888 ns et Tn vaudra 10,66 µs.Returning to FIG. 4 and to the signal SGE, it can be seen that the signal SGE of duration Tn comprises the juxtaposition of twelve bits Tb whose durations are equal. First there are two zero status bits (B), called transmission set-ups, which allow the transmitter to start up, thus constituting a state of readiness for the system. There is then a status bit 1 (C), called start-bit, present to ensure coding security, then the coding bits (Ad1 to Ad6) proper (D) corresponding here to the code of
La figure 4 montre encore que le signal de durée Tn émis par une station mobile ou MIT déterminé (ici le MIT numéro 22) est séparé du signal de durée Tn émis par la station suivante (ici le MIT numéro 23) par une période de sécurité Ts (G). Cette période est une zone de silence. On comprend que chaque MIT calculant individuellement sa zone d'émission à partir d'une base temps interne, cette dernière présentera toujours une petite disparité de fréquence par rapport aux autres bases de temps. Il est donc nécessaire d'assurer la période de sécurité mentionnée pour éviter un éventuel chevauchement des MIT. La figure 4 montre que la période de sécurité intervient dès le retour à zéro du signal ENEM. La zone (G) a été ici choisie équivalente à la durée de 4 bits Tb, d'où Ts = 3,555 µs. Ainsi la récurrence (H) du signal Tn auquel s'ajoute la période Ts est-elle de 14,222 µs.FIG. 4 also shows that the duration signal Tn transmitted by a determined mobile station or MIT (here MIT number 22) is separated from the duration signal Tn transmitted by the next station (here MIT number 23) by a security period Ts (G). This period is a zone of silence. It is understood that each MIT calculating individually its transmission area from an internal time base, the latter will always have a small frequency disparity compared to the other time bases. It is therefore necessary to ensure the mentioned security period to avoid possible overlapping of IMTs. Figure 4 shows that the safety period occurs as soon as the ENEM signal returns to zero. The area (G) was here chosen to be equivalent to the duration of 4 bits Tb, hence Ts = 3.555 µs. Thus the recurrence (H) of the signal Tn to which the period Ts is added is 14.222 µs.
Si l'on se reporte encore une fois à la figure 3, on constate que pendant une période de synchronisation T on trouve une zone d'émission TEM, puis une zone de non-émission TNEM. Au temps tat se termine la zone d'émission et le système est alors en attente d'une resynchronisation du système qui débute à nouveau au temps to, ceci pour des raisons de sécurité.If we refer once again to FIG. 3, we see that during a synchronization period T there is a transmission zone TEM, then a non-transmission zone TNEM. At time tat, the transmission zone ends and the system is then awaiting a resynchronization of the system which begins again at time to, this for security reasons.
Avec une base temps de 9 MHz et un compteur binaire comportant 14 étages de diviseurs, le signal de fin de comptage ENCT interviendra après 2¹⁴ /9.10⁶ = 1,82 ms. La période de sécurité est donc de 2 - 1,82 = 0,18 ms. Si le temps de récurrence est de 14,222 µs, on pourra alors placer dans les 1,82 ms à dispositon, 128 MIT représentant 128 véhicules en compétition ce qui est remarquable.With a time base of 9 MHz and a binary counter comprising 14 stages of dividers, the end of counting signal ENCT will intervene after 2¹⁴ /9.10⁶ = 1.82 ms. The safety period is therefore 2 - 1.82 = 0.18 ms. If the recurrence time is 14.222 µs, we can then place in the 1.82 ms available, 128 MIT representing 128 vehicles in competition which is remarkable.
Le matériel composant la station mobile n'appelle pas de remarque particulière. Il est composé d'éléments connus. L'émetteur 22 comporte dans l'exécution réalisée qui constitue un exemple, deux fréquences porteuses, l'une à 427 MHz (qui exprime l'état logique 1), et l'autre à 422,5 MHz (qui exprime l'état logique 0). Le récepteur 11 est un récepteur FM réglé sur environ 10 MHz avec une excursion de fréquence valant Δf = 20 kHz. La modulation de fréquence est choisie parce que moins sensible aux parasites. Le générateur de code 24 est une mémoire EEPROM du type 93 C 46. Les autres composants enfermés dans le cadre 27 en traits interrrompus constituent un circuit logique programmable (gate array), par exemple du type EP 900 de la Société Altera. Il pourrait s'agir bien sûr de circuit séparés et discrets mais au prix d'un encombrement plus important. La base de temps 16 est un oscillateur à quartz dont la fréquence est de 9 MHz. Le système décrit, de par l'utilisation de la technique digitale, permet de proposer une station mobile de très petites dimensions.The equipment making up the mobile station does not call for any particular remark. It is made up of known elements. The
On mentionnera encore que le niveau level reçu par le MIT permet la mise en veilleuse de celui-ci en dehors de la zone réduite où le chronométrage et l'identification doivent être faits (par exemple ± 1 m de la ligne de référence). On peut dès lors utiliser des batteries d'alimentation de bien plus petites dimensions. Un tel système de veille est décrit par exemple dans le document EP-B-0074330 cité plus haut.It should also be mentioned that the level level received by the MIT allows it to be put on hold outside the reduced zone where timing and identification must be done (for example ± 1 m from the reference line). It is therefore possible to use much smaller supply batteries. Such a watch system is described for example in the document EP-B-0074330 cited above.
Un schéma d'exécution possible apparaît en figures 6a et 6b et des diagrammes de temps correspondant à ce schéma sont montrés aux figures 7 et 8.A possible execution diagram appears in FIGS. 6a and 6b and time diagrams corresponding to this diagram are shown in FIGS. 7 and 8.
La station fixe comporte une base de temps 42 produisant un signal à haute fréquence. Ce signal est introduit dans un diviseur 43 qui délivre à son tour le signal de synchronisation à basse fréquence de période T appelé aussi "synchro". Ce signal module l'émetteur EM1, référencé 49, de la station fixe. Il est envoyé par l'antenne 30 à la station mobile où il est utilisé comme décrit ci-dessus. Un générateur de temps absolu 41 est incrémenté par le signal de période T. La station fixe comporte encore un récepteur REC2, référencé 31, qui reçoit par la même antenne 30, les signaux de durée Tn émis par les émetteurs EM2 des diverses stations mobiles. Contrairement aux stations mobiles qui travaillent toutes de façon indépendante dans leur zone propre, mais qui sont toutes à l'écoute de la fréquence de synchronisation de période T, la station fixe travaille dans toutes les zones des stations mobiles pour les comptabiliser toutes.The fixed station includes a
La station fixe comporte un compteur binaire 37 qui reçoit sur son entrée d'horloge (CK) le signal à haute fréquence. Le signal de synchronisation T est envoyé à une première entrée d'une porte NON-ET 38 qui reçoit sur sa seconde entrée le signal EOC (end of count) présent en fin de chaîne du compteur binaire 37. La sortie de la porte 38 est connectée à l'entrée reset du compteur binaire. Comme on le voit sur le diagramme de la figure 7, quand le signal de synchronisation T passe à zéro, la sortie de la porte 38 passe à 1 ce qui a pour effet de mettre à zéro toutes les sorties Q0 à QA6 du compteur et à 1 la sortie EOC. Ainsi quand démarre la synchro T (passage de 1 à 0) on garantit que toutes les sorties Q0 à QA6 sont à zéro ce qui se produit à chaque passage à zéro du signal de synchronisation.The fixed station includes a
Le récepteur 31 présente une sortie data où défilent les bits de durée Tb constituant le signal de durée Tn en provenance d'une station mobile. Ces bits Tb sont stockés par son entrée IN dans un régistre à décalage 32 qui présente, à la fin du décalage et sur ses sorties start-bit à end-bit l'image d'une période Tn entière. On notera que l'introduction du signal Tn dans le régistre à déclage 32 se fait au rythme d'une fréquence Q2 commandant l'entrée d'horloge CK du régistre à décalage (voir figure 8). Les signaux présents aux sorties du régistre à décalage sont alors introduits dans les premières entrées X0 à X9 d'un comparateur 33, les secondes entrées Y1 à Y7 du même comparateur étant connectées aux sorties QA0 à QA6 du compteur binaire 37. On remarquera que l'entrée Y0 du comparateur 33 est connectée au plus de l'alimentation Vcc ce qui correspond à la valeur logique 1 du start-bit (figure 4), et que l'entrée Y9 du comparateur est connectée au moins de l'alimentation, ce qui correspond à la valeur logique 0 du end-bit (figure 4). La parité reçue sur l'entrée X8 et issue de la station mobile doit correspondre à la parité issue de la station fixe provenant des données QA0 à QA6 commandant un générateur de parité 34 dont la sortie est connectée à l'entrée Y8 du comparateur 33. Quand les entrées X0 à X9 sont égales respectivement aux entrées Y0 à Y9, le comparateur émet un signal logiques Xi = Yi égal à 1 (voir figure 8). Ce signal 1 est envoyé à l'entrée D d'un flip-flop 35 par l'intermédiaire d'une porte OU 36. Ce flip-flop reçoit sur son entrée d'horloge CK un signal CMPCK qui provient d'un opérateur 39. Le signal CMPCK est produit à partir des signaux Q0 à Q6 en provenanace du compteur 37 et selon l'équation logique apparaissant en première ligne de l'opérateur 39. Par exemple la valeur 1 de CMPCK peut apparaître en combinant
Pour résumer, le signal IDOK (sortie Q du flip-flop 35) signale de façon stable la reconnaissance fugitive de l'arrivée d'un signal de durée Tn correct ou, si l'on veut, les bonnes données dans le bon rang.To summarize, the signal IDOK (output Q of the flip-flop 35) stably signals the fleeting recognition of the arrival of a signal of correct duration Tn or, if desired, the good data in the right rank.
On a discuté la partie du diagramme de la figure 8 qui concerne le MIT numéro n (espace
La figure 6a montre encore que les signaux de durée Tn délivrés par le récepteur 31 en tant que données logiques (data) sont également délivrés par le même récepteur en tant que signaux analogiques présentant des amplitudes différentes suivant leur éloignement de l'antenne 30. On trouve donc à la sortie du récepteur 31 ces signaux d'amplitudes variables (level). La sortie niveau est connectée à l'entrée d'un convertisseur analogique-digital 44 qui présente à ses sorties DT0 à DT7 la valeur numérique du niveau du signal de durée Tn. Le schéma montre que le convertisseur 44 comporte une entrée "start convert" par lequel on peut commander l'instant de la conversion. Cette conversion ne devra se faire qu'une fois obtenu un signal d'amplitude correcte, c'est-à-dire vers la fin de la réception du signal Tn, mais suffisamment tôt cependant pour que le calcul de la conversion soit terminé quand il s'agit de stocker le résultat. Un bon compromis consiste à commander la conversion après que les 2/3 du message a été reçu. L'entrée de commande de la conversion est commandée par un signal STRADC qui provient de l'opérateur 39 selon une équation logique donnée en 3e ligne. On peut voir sur le diagramme de la figure 8 ce signal STRADC résultant de la combinaison des différentes sorties Q du compteur 37 arrangées selon l'équation précitée (flèche 64).FIG. 6a also shows that the signals of duration Tn delivered by the
Suivant les explications qui ont été données, on dispose maintenant, dans la station fixe des trois données qui sont : le temps absolu donné par les sorties T0 à T9 du générateur 41, le numéro du MIT considéré donné par les sorties QA0 à QA6 du compteur 37 et présentes aux sorties AD0 à AD6 d'un buffer 40 et l'amplitude du signal de durée Tn donnée par les sorties DT0 à DT7 données par le convertisseur 44. Ces données étant fugitives, il s'agit de les mémoriser dans une mémoire 47 à laquelle parviennent toutes les données DT0 à DT7 et AD0 à AD16 par l'intermédiaire de bus reliant le convertisseur 44, le buffer 40 et le générateur de temps 41 à la mémoire 47. L'écriture des données dans la mémoire est réalisé par l'entrée WRM qui est commandée par une porte NON-ET 45. La première entrée de cette porte est reliée au signal IDOK et la seconde entrée à une sortie (write) de l'opérateur 39. La sortie write résulte de la combinaison
La mémoire 47 travaille de concert avec un microprocesseur CPU 48. Ce microprocesseur reçoit à ses entrées les mêmes données DT0 à DT7 et AD0 à AD16 présentes à l'entrée de la mémoire. Ici la mémoire utilisée est du type DMA, c'est-à-dire une mémoire à accès direct. Le système est arrangé de telle façon que l'écriture dans la mémoire a priorité sur le traitement du CPU. Le CPU a une entrée de maintien (hold) commandée par une porte ET 46. On trouve sur la première entrée de cette porte le signal HLDR en provenance de l'opérateur 39. Comme on le voit sur le diagramme de la figure 8, ce signal HLDR apparaît à chaque signal de durée Tn, signal constitué par la combinaison
La partie gauche de la figure 9 montre comment est organisée la mémoire 47. Elle comporte un réseau de lignes 69 et de colonnes 70 qui se croisent. Une ligne est représentative du temps absolu t et une colonne est représentative de tous les signaux de durée Tn émis par un même MIT. La donnée relative à l'amplitude d'un signal de durée Tn particulier est située à l'intersection Z d'une ligne et d'une colonne. On notera que c'est pendant l'écriture en mémoire que le résultat présent à la sortie du convertisseur 44 apparaît sur les entrées de la mémoire 47 et sera donc stocké à la ligne et à la colonne choisies par les adresses AD0 à AD16. Quand cette opération est terminée, le signal hold est coupé, ce qui libère le microprocesseur CPU 48.The left part of FIG. 9 shows how the
Pour être complet, on mentionnera que le CPU comporte encore deux entrées INT1 et INT2 qui sont des signaux dits d'interruption (interrupt). Le signal INT1 (OVT) en provenance du générateur de temps 41 (voir aussi figure 7) est un signal indiquant un dépassement de temps. En effet, la capacité en temps du générateur 41 est limitée à, disons, environ deux minutes. Ainsi la comptabilité supérieure à ces deux minutes est assurée par le CPU. Ce dernier est donc averti de chaque dépassement de la capacité maximum du générateur de temps 41 par la ligne OVT agissant sur INT1. Comme le montre le schéma des figures 6a et 6b, le signal INT2 apparaît à chaque retour du signal de synchronisation. Ceci présente une utilité certaine, car c'est à ce moment que le CPU engagera une lecture complète de la ligne temps de la mémoire en extrayant les cases occupées par les données (après quoi il remet ces cases à zéro). On connaît ainsi quelle station mobile a été reçue, à quel moment et avec quelle amplitude. Ceci apparaît clairement dans les deux graphiques de droite de la figure 9 qui donne pour les MIT 5 et 9 (exemple) un arrangement des différents signaux de durée Tn en fonction de leur amplitude. Le temps absolu est donné en abscisse (t) et l'amplitude en ordonnée (ampl.). On comprendra qu'à partir de ces données finales on peut lire les renseignements demandés, à savoir à quel moment le véhicule n a passée la ligne de référence. On a déjà mentionné plus haut que le temps de passage peut être jugé sur le signal de durée Tn qui présente un maximum d'amplitude ou sur une enveloppe embrassant tous les signaux et dont on retient le moment où elle passe par un maximum.For completeness, it should be mentioned that the CPU still has two inputs INT1 and INT2 which are so-called interrupt signals (interrupt). The signal INT1 (OVT) coming from the time generator 41 (see also FIG. 7) is a signal indicating a timeout. Indeed, the time capacity of the
Comme on l'a déjà dit, l'émetteur 49 diffuse le signal de synchronisation en modulation de fréquence. Le récepteur est accordé sur une fréquence de l'ordre de 420 MHz (voir plus haut). Une telle fréquence est difficilement véhiculable par câble jusqu'à un poste de contrôle et de traitement éloigné de la piste de course. On préférera donc disposer une première station mobile à proximité de la piste laquelle est capable d'opérer un changement de fréquence (par exemple à 34,5 MHz pour l'état zéro du signal et à 39 MHz pour l'état 1 du signal). De telles fréquences s'accommodent d'un support câblé pour être véhiculées dans une cabine de contrôle située loin de la piste.As already said, the
Les éléments utilisés pour réaliser la station fixe ne présentent en principe pas de difficulté majeure. C'est ainsi que le CPU 48 pourrait être du type 80286 Intel, la mémoire 47 du type HM 64256 Hitachi et le convertisseur du type LCT 1099. La base de temps 42 est de préférence du type à quartz de fréquence égale à 9 MHz. Les autres éléments montrés en figures 6a et 6b peuvent être du type conventionnel. On préférera cependant utiliser, comme pour la station mobile, un circuit logique programmable, par exemple du type Altera EP 900.The elements used to make the fixed station do not in principle present any major difficulty. Thus, the
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