FR2966251A1

FR2966251A1 - Systeme d'orientation et de positionnement d'un recepteur electromagnetique

Info

Publication number: FR2966251A1
Application number: FR1004094A
Authority: FR
Inventors: Robert Laine
Original assignee: Astrium SAS
Current assignee: Airbus Defence and Space SAS
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-20
Anticipated expiration: 2030-10-19
Also published as: US9279876B2; US20130241773A1; WO2012052651A1; EP2630512A1; FR2966251B1

Abstract

- Selon l'invention, un émetteur (4) comporte au moins deux boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3) orthogonales l'une par rapport à l'autre et aptes à émettre des ondes électromagnétiques (5.1, 5.2, 5.3), ainsi que des moyens d'alimentation séquentielle (7) desdites boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3).

Description

La présente invention concerne un système pour la détermination de l'orientation et du positionnement d'un récepteur électromagnétique. On sait que les systèmes de navigation par satellites permettent généralement à un utilisateur terrestre de déterminer sa position et éventuellement son altitude. Toutefois, il existe des zones terrestres auxquelles les systèmes de navigation par satellites n'ont pas accès, soit parce que le lieu considéré (souterrain, tunnel, bâtiment, forêt dense, etc.) est trop opaque pour que les signaux qu'ils émettent y soient correctement reçus par un récepteur, soit parce que ces systèmes n'y sont pas encore implantés. Or, une telle information peut s'avérer particulièrement utile à un utilisateur muni d'un équipement intégrant un récepteur dans la mesure où cette information d'orientation lui permet de se repérer facilement, le système d'orientation pouvant servir par exemple de boussole ou encore de guide pour atteindre facilement le lieu où est disposé l'émetteur. L'objet de la présente invention est donc un système d'orientation d'un récepteur électromagnétique par rapport à un émetteur, qui puisse délivrer une information correcte sur l'orientation de ce récepteur, sans recourir pour autant à des systèmes de navigation par satellites.

A cette fin, selon l'invention, le système défini ci-dessus, pour l'orientation d'un récepteur électromagnétique par rapport à un émetteur, est remarquable par le fait que l'émetteur comporte : au moins deux boucles de courant émettrices orthogonales l'une par rapport à l'autre et aptes à émettre des ondes électromagnétiques, et des moyens d'alimentation séquentielle desdites boucles de courant émettrices. Ainsi, grâce à l'invention, on fournit une alternative aux systèmes de navigation par satellites tout en s'assurant que le récepteur dispose de suffisamment d'informations pour déterminer son orientation par rapport à l'émetteur sans la moindre ambiguïté. En effet, on comprendra qu'une boucle de courant émettrice, apte à générer un rayonnement électromagnétique sous la forme de lignes de champ en forme de courbes fermées, ne permet de fournir l'orientation du récepteur électromagnétique par rapport à ces lignes de champ que dans la mesure où il existe une relation univoque entre l'orientation du récepteur (déterminée par l'angle entre le récepteur et l'émetteur) et les directions de ces lignes au niveau du récepteur électromagnétique. Or, les lignes de champ d'une boucle de courant émettrice sont généralement des courbes fermées, si bien que la direction du champ que reçoit le récepteur électromagnétique dépend non seulement de la position dudit récepteur mais également de l'orientation de la boucle de courant. De surcroît, sur ces différentes lignes de champ, le lieu des points ayant des tangentes parallèles est également une courbe et non une ligne droite. Il s'ensuit que, pour une direction du champ magnétique généré par une boucle de courant unique, l'orientation du récepteur électromagnétique par rapport à l'émetteur dépend de deux inconnues, à savoir la direction de la boucle de courant émettrice considérée et l'orientation du récepteur, ce qui constitue deux degrés de liberté. Le récepteur électromagnétique, quant à lui, n'offre qu'un seul résultat de mesure, c'est-à-dire un seul degré de liberté, ce qui ne permet donc pas d'accéder précisément à l'orientation. Or, la Demanderesse a trouvé qu'avec au moins deux boucles de courant émettrices orthogonales l'une par rapport à l'autre, il existe une relation monotone entre, d'une part, la direction du récepteur électromagnétique par rapport à l'émetteur, et, d'autre part, la différence des angles formés par les lignes de champ magnétique générées par ces boucles de courant et mesurées séparément l'une de l'autre par le récepteur électromagnétique.

Dès lors, à partir d'au moins deux boucles de courant orthogonales commandées alternativement, mais de façon suffisamment proche dans le temps pour que le récepteur électromagnétique soit considéré comme fixe dans cet intervalle, le récepteur électromagnétique dispose, pour une même configuration géométrique, d'une pluralité de mesures dont la combinaison est indépendante de l'orientation de l'utilisateur, de sorte qu'on obtient un nombre suffisant de paramètres pour déterminer l'orientation du récepteur électromagnétique sans ambiguïté. On comprendra également que l'invention réside non seulement dans la multiplicité et l'agencement spécifique des boucles de courant au sein d'un même émetteur, là où il était connu de n'en utiliser qu'une seule, mais également dans leur alimentation. En effet, si deux boucles de courant sont alimentées simultanément, les informations reçues par le récepteur électromagnétique se confondent et le champ magnétique résultant ne fournit donc aucun paramètre supplémentaire. Au contraire, l'invention propose une alimentation successive de chaque boucle de courant au sein d'un même émetteur, ce qui permet justement d'éviter que les informations reçues par le récepteur se confondent et soient donc inexploitables. Avantageusement, les moyens d'alimentation séquentielle sont agencés pour que, lors de chaque phase d'alimentation séquentielle, chaque boucle de courant émettrice est successivement alimentée en vue d'émettre une onde électromagnétique, les autres boucles de courant émettrices étant disposées en circuit ouvert. Ainsi, on évite que le courant circulant dans une première boucle de courant émettrice induise, dans une seconde boucle de courant, la création d'un courant parasite déphasé non nul susceptible de générer un champ magnétique parasite apte à se combiner avec le champ magnétique de la première boucle, ce qui résulterait alors en un champ magnétique qui dépendrait du courant parasite généré et qui ne permettrait pas de déterminer précisément l'orientation du récepteur électromagnétique. Chaque boucle de courant émettrice peut présenter une faible capacité parasite, ce qui a l'avantage de rendre l'impédance de chaque boucle émettrice élevée à la fréquence d'utilisation de l'émetteur. 1 o De préférence, les moyens d'alimentation séquentielle sont munis d'au moins un circuit de commutation agencé pour commuter séquentiellement chacune des boucles de courant émettrices. Grâce à un tel circuit électronique, il est possible de réaliser une commande du type : transmission d'une onde électromagnétique, puis commutation sur la 15 boucle émettrice suivante, puis transmission d'une nouvelle onde électromagnétique, etc. Ainsi, la fréquence de transmission peut être constante, ce qui permet de limiter le spectre électromagnétique utilisé à une bande suffisamment étroite en vue de réduire la sensibilité au bruit électromagnétique. 20 Le circuit de commutation ci-dessus présente avantageusement, dans son état non actif, une impédance de sortie élevée. De préférence, les moyens d'alimentation séquentielle sont agencés pour que, lors de chaque phase d'alimentation séquentielle, l'alimentation successive des boucles de courant émettrices se produise à 25 une cadence prédéterminée fonction du déplacement éventuel du récepteur électromagnétique. Ainsi, la cadence d'alimentation séquentielle peut être adaptée aux déplacements du récepteur électromagnétique, de manière que ce dernier puisse être considéré comme fixe entre plusieurs mesures successives et qu'ainsi les angles des lignes de champ que mesure le récepteur électromagnétique soient correctement corrélés à la direction dudit récepteur par rapport à l'émetteur. Afin que l'émetteur transmette les ondes électromagnétiques à l'intérieur d'un lieu opaque aux signaux des systèmes de navigation par satellites, la longueur d'onde d'émission de chaque boucle de courant émettrice est au moins décamétrique. Afin que le récepteur électromagnétique détermine son orientation par rapport à l'émetteur, le récepteur électromagnétique est associé à des moyens de traitement des ondes électromagnétiques émises par les 1 o boucles de courant émettrices et reçues par ledit récepteur électromagnétique, ces moyens de traitement étant aptes : à corréler la différence entre les angles formés par lesdites ondes électromagnétiques, au niveau du récepteur, avec la direction dudit récepteur électromagnétique par rapport à l'émetteur, et 15 à déterminer l'orientation du récepteur électromagnétique par rapport à l'émetteur à partir de ladite corrélation. Lorsque le nombre de boucles de courant émettrices de l'émetteur est égal à deux, l'émission se fait dans un plan, ce qui permet de connaître l'orientation du récepteur électromagnétique dans ce même 20 plan. Toutefois, lorsque le nombre de boucles de courant émettrices de l'émetteur est égal à trois, la différence des angles du champ magnétique séquentiel mesurés par le récepteur électromagnétique peut être directement corrélée avec les cosinus directeurs des orientations dans 25 l'espace du récepteur par rapport aux axes respectifs des boucles de courant émettrices, ce qui rend possible de déterminer l'orientation d'un récepteur électromagnétique, goniométrique et tridimensionnel, dans l'espace. De surcroît, si l'on ne cherche l'orientation du récepteur que dans un plan bidimensionnel, la troisième boucle de courant émettrice offre une troisième information, redondante par rapport aux informations fournies par les deux premières boucles de courant émettrices, ce qui rend dès lors la détermination de l'orientation du récepteur électromagnétique auto-vérifiable.

Lorsque le système d'orientation selon l'invention est destiné de plus au positionnement du récepteur électromagnétique dans un lieu, ce système présente les particularités suivantes : il comporte au moins un émetteur supplémentaire, comportant : ^ au moins deux boucles de courant émettrices orthogonales l'une par rapport à l'autre et aptes à émettre des ondes électromagnétiques, et ^ des moyens d'alimentation séquentielle desdites boucles de courant émettrices, l'ensemble des émetteurs étant réparti autour du lieu, et à l'extérieur de celui-ci, les ondes électromagnétiques émises par chaque émetteur comportant des informations sur la position terrestre dudit émetteur, et les moyens de traitement sont aptes : à corréler, pour chaque émetteur, la différence entre les angles formés par les ondes électromagnétiques, au niveau du récepteur électromagnétique, avec la direction dudit récepteur par rapport à l'émetteur correspondant, ^ à déterminer l'orientation du récepteur électromagnétique par rapport à chaque émetteur à partir de ladite corrélation, et ^ à déterminer la position du récepteur électromagnétique dans le lieu à partir desdits orientations et de la position terrestre de chaque émetteur. 25 En effet, à partir de la mesure des angles apparents des deux champs magnétiques correspondant aux deux boucles de courant émettrices d'un émetteur individuel, il est permis d'obtenir l'orientation du récepteur électromagnétique par rapport à cet émetteur individuel. Ainsi, avec deux émetteurs disposés autour du lieu, la position de ce récepteur électromagnétique est obtenue au niveau de l'intersection des deux droites qui correspondent aux deux orientations respectivement des deux émetteurs individuels. De préférence, afin d'améliorer la précision du positionnement de l'utilisateur, le système d'orientation décrit ci-dessus comporte au moins deux émetteurs supplémentaire, soit un total de trois émetteurs. L'invention concerne également un émetteur destiné à équiper un système d'orientation selon l'un des modes de réalisation ci-dessus. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur ces figures, des références identiques désignent des éléments semblables. La figure 1 est une vue en plan schématique montrant un système d'orientation selon la présente invention. La figure 2 montre le schéma synoptique d'un émetteur selon une forme particulière de réalisation de l'invention. La figure 3 est un schéma représentant les orientations respectives des trois boucles de courant émettrices de l'émetteur de la figure 2. La figure 4 est un schéma représentant la répartition spatiale de lignes de champ magnétiques générées par une unique boucle de courant.

La figure 5 est un schéma représentant la répartition spatiale de lignes de champ magnétiques générées par deux boucles de courant orthogonales l'une par rapport à l'autre. 2966251 s

La figure 6 montre le schéma synoptique d'un équipement muni d'un récepteur électromagnétique selon une forme particulière de réalisation de l'invention. La figure 7 est une vue en plan schématique montrant un système 5 de positionnement selon la présente invention. Sur la figure 1, on a représenté un lieu 1 dans lequel se trouve un utilisateur 2 muni d'un équipement 3 intégrant notamment un récepteur 20 (représenté sur la figure 6) d'ondes électromagnétiques. Autour de ce lieu 1, à l'extérieur de celui-ci, est disposé un émetteur 4 apte à émettre 1 o des ondes électromagnétiques 5 dans ledit lieu 1, ondes que le récepteur électromagnétique intégré à l'équipement 3 est susceptible de capter. Dans l'exemple de réalisation représenté schématiquement sur la figure 2, l'émetteur 4 comporte trois antennes émettrices 6.1, 6.2 et 6.3, du type boucle de courant émettrice, aptes à émettre des ondes 15 électromagnétiques respectivement 5.1, 5.2 et 5.3. L'émetteur 4 comporte également des moyens d'alimentation séquentielle 7 des trois boucles de courant émettrices 6.1, 6.2 et 6.3. La longueur d'onde d'émission de ces trois boucles de courant émettrices peut dépendre de l'application envisagée. A titre d'exemple, 20 pour la détermination de l'orientation d'un récepteur électromagnétique dans un lieu dans lequel les signaux des systèmes de navigation par satellites ne peuvent être reçus, la longueur d'onde d'émission peut être élevée, par exemple au moins décamétrique, de manière à émettre des signaux radioélectriques. 25 Comme représenté sur la figure 3, les axes des trois boucles de courant émettrices 6.1, 6.2 et 6.3 (c'est-à-dire les axes orthogonaux aux surfaces respectives des boucles de courant), référencés respectivement X-X', Y-Y' et Z-Z', sont deux à deux orthogonaux. Plus précisément, l'axe de la boucle 6.1, qui est représentée de profil sur la figure 3 et disposée dans le plan formé par les axes Y-Y' et Z-Z', est l'axe X-X'. De même, l'axe de la boucle 6.2, qui représentée de profil sur la figure 3 et disposée dans le plan formé par les axes X-X' et Z-Z', est l'axe Y-Y'. Enfin, l'axe de la boucle 6.3, qui représentée de face sur la figure 3 et disposée dans le plan formé par les axes X-X' et Y-Y', est l'axe Z-Z'. En outre, de manière que ces trois boucles de courant puissent émettre des ondes électromagnétiques sensiblement en direction du récepteur intégré à l'équipement 3, il peut être opportun que l'axe de l'émetteur 4 qui pointe vers l'équipement 3 ne soit confondu avec aucun 1 o des trois axes X-X', Y-Y' et Z-Z', auquel cas l'une des boucles de courant sera disposé de façon orthogonale à l'axe passant par l'émetteur 4 et le récepteur électromagnétique et cette boucle de courant sera susceptible de ne pas être disposée dans le domaine angulaire (décrit ci-dessous) de fonctionnement du système d'orientation selon l'invention. 15 Les lignes de champ magnétique (dans le plan X-X',Y-Y') générées par la boucle de courant émettrice 6.2, d'axe Y-Y', sont représentées sur la figure 4. Le centre de la boucle de courant 6.2 est située à l'intersection A des axes X-X', Y-Y' et Z-Z'. A titre d'exemple, trois lignes de champ 8.1, 8.2, 8.3 sont représentées à droite de l'axe Y-Y', ces trois 20 lignes de champ étant symétriques, par rapport à l'axe Y-Y', respectivement de trois lignes de champ 9.1, 9.2, 9.3 (en pointillés) à gauche de l'axe Y-Y'. Chacune de ces lignes de champ 8.1, 8.2, 8.3 forme sensiblement une courbe fermée, dont l'axe X-X' constitue un axe de symétrie, et qui passe par le centre A de la boucle de courant 6.2. 25 Du fait de la courbure de ces lignes de champ 8.1, 8.2, 8.3, la direction du champ magnétique que reçoit un récepteur électromagnétique situé par exemple au point B, C ou D dépend non seulement de la position de ce récepteur (Le. du point considéré) mais également de l'orientation de la boucle de courant (située au point A) par rapport audit récepteur, ce qui correspond à deux inconnues (position du récepteur, orientation de la boucle) pour un résultat de mesure (orientation de la ligne de champ mesurée au niveau du récepteur). En effet, pour une même orientation de la ligne de champ magnétique reçue par le récepteur électromagnétique (par exemple au point B), qui correspond à la tangente à la ligne de champ (représentée sous la forme d'un vecteur) à ce point, il est possible de déterminer une pluralité d'orientation entre le point A et le point B, en fonction de la position et de l'orientation de la boucle de courant 6.1 par rapport à ce point B. 1 o Ainsi, la boucle de courant émettrice 6.2 ne permet pas de fournir une relation univoque entre la position du récepteur électromagnétique (déterminée par l'angle entre le récepteur et la boucle 6.2) et les directions des lignes de champ au niveau dudit récepteur. II est donc difficile de déduire, sans hypothèse ou approximation préalable, l'orientation du 15 récepteur électromagnétique uniquement à partir des lignes de champ de la boucle de courant 6.2. Par ailleurs, sur ces différentes lignes de champ 8.1, 8.2, 8.3, les lieux 10B et 10C des points, respectivement B et C, ayant des tangentes parallèles (Le. des vecteurs colinéaires sur la figure 4) est une courbe et 20 non une ligne droite, ce qui rend d'autant plus difficile de déterminer avec précision l'orientation du récepteur par rapport à l'émetteur. Selon l'invention, l'émetteur 4 comporte notamment une boucle de courant émettrice supplémentaire 6.1 (figure 3), proche de la boucle 6.2, mais dont l'axe Y-Y' est orthogonal à celui X-X' de ladite boucle 6.2. Ces 25 deux boucles 6.1 et 6.2 sont alimentées séquentiellement par les moyens 7 décrits ci-dessous. Les boucles de courant émettrices 6.1 et 6.2 génèrent chacune des lignes de champ magnétique conformes à celles représentées sur la figure 5 et décrites ci-dessus.

Il

La superposition des lignes de champ 1 1.1, 11.2 et 12.1, 12.2 de ces deux boucles de courant est représentée sur la figure 5. La boucle 6.2, d'axe Y-Y', génère des lignes de champ 11.1 et 11.2 sous la forme de courbes fermées à droite de l'axe Y-Y' (ainsi que, en pointillés, des lignes symétriques aux lignes 11.1 et 11.2 par rapport à l'axe Y-Y». La boucle 6.1, d'axe X-X', génère des lignes de champ 12.1 et 12.2 sous la forme de courbes fermées au-dessus de l'axe X-X' (ainsi que, en pointillés, des lignes symétriques aux lignes 12.1 et 12.2 par rapport à l'axe X-X». 1 o A partir de la pluralité de lignes de champ générées par les deux boucles de courant, il se forme un ensemble de points d'intersection tels que les points E et F. Pour le point E, les lignes de champ 11.2 et 12.2 fournissent respectivement des tangentes E.11 et 5.12 qui sont mesurées alternativement par le récepteur électromagnétique situé au point E. 15 Comme cela est expliqué ci-dessus, à partir de la mesure de 5.1 1, il existe une pluralité d'orientations de l'émetteur 4 par rapport au récepteur. Par la mesure supplémentaire de 5.12, il est possible de déterminer, parmi cette pluralité de possibilités, celle qui correspond à l'orientation effective de l'émetteur 4 par rapport au récepteur électromagnétique situé au point E. 20 II en est de même pour le point F à partir des tangentes F.11 (de la ligne 11.1) et F.12 (de la ligne 12.2), ainsi que pour les points D et G. Ainsi, à partir de deux boucles de courant orthogonales l'une par rapport à l'autre (et suffisamment proches l'une de l'autre) formant l'émetteur 4, il est possible de disposer d'un paramètre additionnel afin de 25 déterminer l'orientation du récepteur intégré à l'équipement 3. L'homme du métier comprendra que, lorsque l'on utilise de cette manière deux boucles de courant orthogonales, les points pour lesquels il est possible de déterminer l'orientation du récepteur électromagnétique sont situés dans un domaine angulaire restreint à une zone délimitée par l'axe de symétrie d'une boucle par rapport à l'autre boucle. Dans le cas de la figure 5, ce domaine angulaire est délimité par les axes 13A et 13B, qui forment des angles a et [3 respectivement égaux à 45° et -45° avec l'axe X-X'. Un domaine angulaire de fonctionnement optimal peut être [-40° ; 40°1 ou [-35° ; 35°1 afin de ne pas être aux limites du domaine angulaire de fonctionnement du système d'orientation. L'homme du métier comprendra également que pour effectuer une mesure dans un plan, par exemple formé par les axes X-X' et Y-Y', il suffit, conformément à l'invention, de disposer de deux boucles de courant émettrices orthogonales l'une par rapport à l'autre. Aussi, pour une mesure d'orientation dans l'espace, il peut être utilisé la troisième boucle de courant émettrice 6.3 (figure 3), proche des deux autres boucles 6.1 et 6.2 et dont l'axe Z-Z' est orthogonal à ceux X-X' et Y-Y' desdites autres boucles 6.1 et 6.2. L'utilisation d'une paire de boucles orthogonales, parmi les trois boucles 6.1, 6.2 et 6.3, permet alors de déterminer l'orientation du récepteur électromagnétique par rapport à l'émetteur 4 dans le plan formé par les axes de la paire de boucles considérée, et ainsi de suite pour chacune de ces trois paires de boucles deux à deux orthogonales. De plus, lorsque l'on mesure une orientation dans un plan, la troisième mesure fournie par la boucle de courant restante apporte une information (et donc un paramètre) supplémentaire, qui rend par conséquent le système d'orientation selon l'invention auto-vérifiable. Les moyens de d'alimentation séquentielle 7 (figure 2) ont pour fonction de commander le fonctionnement successif de chaque boucle de courant émettrice parmi les trois boucles de courant 6.1, 6.2 et 6.3 (ou de deux d'entre elles si le système d'observation selon l'invention n'en utilise que deux). Plus précisément, ces moyens d'alimentation permettent, lors de chaque phase de mesure d'une orientation, d'alimenter successivement chaque boucle de courant émettrice de façon qu'elle émette une onde électromagnétique 5.1, 5.2 ou 5.3, les autres boucles de courant émettrices étant alors disposées en circuit ouvert. Ainsi, lors d'une mesure, la boucle 6.1 est alimentée pour émettre une onde électromagnétique 5.1 et les deux autres boucles 6.2 et 6.3 sont en circuit ouvert, puis c'est au tour de la boucle 6.2 d'être alimentée et les deux autres boucles 6.1 et 6.3 en circuit ouvert, et enfin la boucle 6.3 est alimentée et les deux autres 6.1 et 6.2 sont en circuit ouvert. Une alimentation analogue peut être réalisée pour un système d'orientation à 1 o seulement deux boucles de courant émettrices ou à plus de trois boucles. A cette fin, selon une forme préférée de réalisation de ces moyens d'alimentation 7, ceux-ci peuvent comprendre un circuit de commutation, par exemple sous la forme d'un circuit amplificateur de puissance intégrant une fonction de commutation, relié aux trois boucles de courant 15 émettrices 6.1, 6.2 et 6.3 (ou à deux d'entre elles si le système d'observation selon l'invention n'en utilise que deux), de façon à commuter séquentiellement chacune desdites boucles, ce circuit de commutation présentant une impédance de sortie élevée dans son état non actif. De plus, chaque boucle de courant émettrice présente une 20 capacité parasite faible, afin de limiter les effets de génération d'un champ magnétique parasite et de s'assurer que chaque boucle de courant émettrice présente une impédance élevée à sa fréquence d'utilisation. Ainsi, les ondes électromagnétiques émises par les boucles de courant émettrices peuvent être mesurées une par une, successivement, 25 de sorte que l'on obtient des mesures distinctes du champ magnétique reçu par le récepteur électromagnétique vis-à-vis de chaque boucle de courant émettrice, pour en déduire l'orientation de ce récepteur. En outre, grâce à la faible impédance parasite de chaque boucle de courant émettrice, le courant circulant dans une boucle de courant ne peut induire un champ magnétique parasite au niveau des autres boucles de courant, champ parasite qui serait alors susceptible de se superposer au champ effectivement généré au niveau de la boucle alimentée pour parasiter le système d'orientation.

La réalisation des fonctionnalités de tels moyens d'alimentation séquentielle 7 implique notamment la mise en oeuvre de commutations électroniques à la portée de l'homme du métier. Afin de recevoir les ondes électromagnétiques émises par l'émetteur 4 et d'en déduire son orientation, le système d'orientation selon l'invention comporte un équipement 3, représenté sur la figure 6, qui intègre un récepteur 20 d'ondes électromagnétiques, ainsi que des moyens de traitement 30 et des moyens d'indication 40 de l'orientation de l'équipement. Cet équipement 3 peut par exemple prendre la forme d'un boîtier portable dont est muni un utilisateur 2 positionné dans un lieu 1 (figure 1). Plus précisément, le récepteur électromagnétique 20 comporte au moins une boucle de courant réceptrice 21.1. Toutefois, de préférence, le récepteur électromagnétique 20 comporte trois boucles de courant réceptrices 21.1, 21.2 et 21.3, disposées de façon que leurs axes respectifs X-X', Y-Y', Z-Z' forment un système tridimensionnel d'axes deux à deux orthogonaux servant de référentiel géométrique pour l'utilisateur 2, afin de couvrir l'ensemble de l'espace, de façon analogue aux orientations respectives des boucles de courant émettrices représentées sur la figure 3. Ces antennes réceptrices d'ondes électromagnétiques peuvent par exemple être incorporées dans un casque de l'utilisateur. Les moyens de traitement 30 peuvent comporter, pour chaque boucle réceptrice (ou de façon centralisée), un filtre passe-bande 31, un amplificateur 32 et un échantillonneur 33, réalisant respectivement le filtrage, l'amplification et l'échantillonnage des signaux issus des ondes électromagnétiques reçues par le récepteur 20. Les moyens de traitement 30 comportent de plus un convertisseur analogique-numérique 34 recevant les signaux issus de l'échantillonneur 33 et les adressant au moyens de calcul 35. Ces derniers pilotent l'échantillonneur 33 et, le cas échéant, ajustent le gain de l'amplificateur 32. En outre, ces moyens de calcul 35 sont aptes à opérer une corrélation de la différence entre, d'une part, les angles formés (au niveau du récepteur électromagnétique) par au moins deux des ondes électromagnétiques 5.1, 5.2, 5.3 émises respectivement par les boucles de courant 6.1, 6.2, 6.3 et reçues par le récepteur 20, et, d'autre part, la direction du récepteur 20 par rapport à l'émetteur 4. A partir du résultat de cette corrélation, les moyens de calcul 35 sont ensuite aptes à déterminer l'orientation du récepteur 20 par rapport à l'émetteur 4.

Par la suite, l'orientation effectivement calculée est transmise aux moyens d'indication 40, qui comportent un afficheur 41 permettant de faire connaître à l'utilisateur 2 son orientation par rapport à l'émetteur 4. Ainsi constitué, le système d'orientation selon l'invention peut être utilisé par exemple pour fournir une indication d'orientation dans l'espace, par rapport à une référence au niveau de laquelle est disposé l'émetteur 4. Cette référence peut être par exemple un lieu prédéterminé à partir duquel l'utilisateur souhaite se repérer. De plus, le système d'orientation selon l'invention peut aisément être mis en oeuvre pour la détermination du positionnement d'un récepteur électromagnétique dans un lieu. Un tel système de positionnement, représenté sur la figure 7, comporte au moins deux émetteurs du type de l'émetteur 4 utilisé pour former le système d'orientation selon l'invention décrit ci-dessus, et de préférence trois émetteurs 4, 4A et 4B. Chaque émetteur individuel 4, 4A, 4B comporte au moins deux boucles de courant émettrices telles que celles décrites ci-dessus, et dont les ondes électromagnétiques émises comportent en supplément des informations sur la position terrestre de l'émetteur correspondant (au moyen par exemple d'une modulation correspondante de l'onde électromagnétique).

Ces émetteurs 4, 4A et 4B sont alimentés chacun par des moyens d'alimentation séquentielle spécifiques, ces moyens étant analogues aux moyens d'alimentation séquentielle 7 décrits ci-dessus. Ces émetteurs 4, 4A et 4B sont répartis autour du lieu 1, à l'extérieur de celui-ci, de façon à couvrir l'ensemble de la zone 1, en tenant compte notamment du domaine 1 o angulaire de fonctionnement [-45° ; 450] des boucles de courant émettrices de chaque émetteur. Dans le cas où l'on souhaite déterminer la position du récepteur électromagnétique dans un lieu opaque aux signaux émis par les systèmes de navigation par satellites, il est préférable que les boucles de courant 15 émettrices émettent des ondes électromagnétiques qui présentent une longueur d'onde élevée, par exemple au moins décamétrique. Afin de distinguer les émetteurs (ou balises émettrices) 4, 4A et 4B lors de la réception des ondes électromagnétiques, les porteuses des ondes émises par chacun de ces émetteurs peuvent présenter des 20 fréquences différentes permettant de les identifier. II est également possible que les émetteurs 4, 4A et 4B utilisent la même fréquence de porteuse et qu'ils incorporent aux ondes électromagnétiques 5 qu'ils émettent un code d'identification de l'émetteur correspondant. Le récepteur électromagnétique intégré à l'équipement 3 de la 25 figure 7 est analogue à celui représenté à la figure 6. Les moyens de traitement 30 présentent cependant des distinctions, notamment en ce qu'ils réalisent : - la corrélation, pour chaque émetteur, entre, d'une part, la différence entre les angles formés (au niveau du récepteur 20) par les ondes électromagnétiques 5.1, 5.2, 5.3 qui sont émises par les boucles de courant émettrices 6.1, 6.2, 6.3 et qui sont reçues par le récepteur électromagnétique 20, et, d'autre part, la direction dudit récepteur 20 par rapport à l'émetteur 4 ; la détermination de l'orientation du récepteur électromagnétique 20 par rapport à chaque émetteur 4 à partir de cette corrélation ; et la détermination de la position du récepteur électromagnétique 20 dans le lieu 1 à partir de ces orientations et de la position terrestre de chacun de ces émetteurs 4, 4A et 4B. 1 o Ainsi, le système de positionnement selon l'invention peut servir à déterminer la position d'un récepteur électromagnétique 20 (ou d'un utilisateur 2) dans un lieu 1 susceptible de ne pas recevoir de signaux émis par des systèmes de navigation par satellites. On comprendra que, dans le système décrit ci-dessus, l'utilisation 15 de trois émetteurs du type de l'émetteur 4 constitue une variante préférée de l'invention visant à permettre un positionnement précis du récepteur électromagnétique. Il va cependant de soi que deux émetteurs individuels du type de l'émetteur 4, disposés de façon adéquate autour du lieu 1, permettent également de positionner le récepteur dans la mesure où, 20 d'une part, chacun des deux émetteurs individuels fournit une information quant à l'orientation dudit récepteur par rapport à cet émetteur individuel et où, d'autre part, la position dudit récepteur est située à l'intersection des deux droites correspondant aux orientations respectives de ces deux émetteurs individuels.

25 On notera que les systèmes d'orientation et de positionnement selon l'invention peuvent être combinés pour former un système apte à déterminer à la fois l'orientation d'un récepteur électromagnétique, par rapport à un repère où est disposé au moins l'un des émetteurs, et le positionnement de ce récepteur à partir des mesures de l'orientation du récepteur par rapport à chaque émetteur. On notera également que l'invention a été décrite ci-dessus pour un seul utilisateur 2, mais il va de soi qu'elle peut être appliquée à une pluralité d'utilisateurs se trouvant dans le lieu 1 et munis chacun de récepteurs électromagnétiques adéquats. L'invention peut bien entendu être appliquée à un nombre d'émetteurs supérieur à trois, de même qu'à un nombre de boucles de courant émettrices supérieur à trois pour chaque émetteur, de même encore qu'à un nombre de boucles de courant émettrices différent pour chaque émetteur.

Claims

REVENDICATIONS1. Système d'orientation (3, 4) d'un récepteur électromagnétique (20) par rapport à un émetteur (4), caractérisé en ce que l'émetteur (4) comporte : au moins deux boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3) orthogonales l'une par rapport à l'autre et aptes à émettre des ondes électromagnétiques (5.1, 5.2, 5.3), et des moyens d'alimentation séquentielle (7) desdites boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6,3).
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation séquentielle (7) sont agencés pour que, lors de chaque phase d'alimentation séquentielle, chaque boucle de courant émettrice (6.1, 6.2, 6.3) est successivement alimentée en vue d'émettre une onde électromagnétique (5.1, 5.2, 5.3), les autres boucles de courant émettrices étant disposées en circuit ouvert.
3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation séquentielle (7) sont munis d'au moins un circuit de commutation agencé pour commuter séquentiellement chacune des boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3).
4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'alimentation séquentielle (7) sont agencés pour que, lors de chaque phase d'alimentation séquentielle, l'alimentation successive des boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3) se produise à une cadence prédéterminée fonction du déplacement éventuel du 2 5 récepteur électromagnétique (20).
5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur d'onde d'émission de chaque boucle de courant émettrice (6.1,
6.2, 6.3) est au moins décamétrique. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, 30 caractérisé en ce que le récepteur électromagnétique (20) est associé à des moyens de traitement (30) des ondes électromagnétiques (5.1, 5.2, 5.3)émises par les boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3) et reçues par ledit récepteur électromagnétique (20), lesdits moyens de traitement (30) étant aptes : à corréler la différence entre les angles formés par lesdites ondes électromagnétiques (5.1, 5.2, 5.3), au niveau du récepteur électromagnétique (20), avec la direction dudit récepteur (20) par rapport à l'émetteur (4), et à déterminer l'orientation du récepteur électromagnétique (20) par rapport à l'émetteur (4) à partir de ladite corrélation.
7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le nombre de boucles de courant émettrices (6.1, 6.2) de l'émetteur (4) est égal à deux.
8. Système selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le nombre de boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3) de l'émetteur (4) est égal à trois.
9. Système selon l'une des revendications précédentes, destiné de plus au positionnement (3, 4) du récepteur électromagnétique (20) dans un lieu (1), caractérisé : en ce qu'il comporte au moins un émetteur supplémentaire (4A, 4B), comportant : au moins deux boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3) orthogonales l'une par rapport à l'autre et aptes à émettre des ondes électromagnétiques (5.1, 5.2, 5.3), et des moyens d'alimentation séquentielle (7) desdites boucles de courant émettrices (6.1, 6.2, 6.3), l'ensemble des émetteurs (4, 4A, 4B) étant réparti autour du lieu (1), et à l'extérieur de celui-ci, les ondes électromagnétiques (5.1, 5.2, 5.3) émises par chaque émetteur (4, 4A, 4B) comportant des informations sur la position terrestre dudit émetteur (4), et 5 10en ce que les moyens de traitement (30) sont aptes : à corréler, pour chaque émetteur (4, 4A, 4B), la différence entre les angles formés par les ondes électromagnétiques (5.1, 5.2, 5.3), au niveau du récepteur électromagnétique (20), avec la direction dudit récepteur électromagnétique (20) par rapport à l'émetteur correspondant, à déterminer l'orientation du récepteur électromagnétique (20) par rapport à chaque émetteur (4, 4A, 4E3) à partir de ladite corrélation, et à déterminer la position du récepteur électromagnétique (20) dans le lieu (1) à partir desdits orientations et de la position terrestre de chaque émetteur (4, 4A, 4B).
10. Emetteur (4) destiné à équiper un système d'orientation (3, 4 ; 3, 4, 4A, 4B) selon l'une des revendications précédentes.