EP1016944A1 - Procédé de mesure de durée et dispositif pour mettre en oeuvre le procédé - Google Patents
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- G04—HOROLOGY
- G04F—TIME-INTERVAL MEASURING
- G04F10/00—Apparatus for measuring unknown time intervals by electric means
Definitions
- the invention relates to a method for measuring duration as well as a device implementing the process.
- the invention applies to the synchronization of pulse signal receptors and more particularly, at the synchronization of impulse signals from at least one source microlaser.
- a signal receiver pulses from a microlaser source is associated, within the same device commonly called microlaser rangefinder, source microlaser from which it receives signals.
- a microlaser rangefinder is used to determine the distance between it and an object.
- the microlaser source emits pulses in direction of the object.
- the receiver includes a photodetector which detects signals reflected by the object.
- the laser beam thus travels back and forth from the rangefinder to the object.
- the distance from rangefinder to the object is then directly deductible from time taken for the light to travel round trip.
- Such a rangefinder has the disadvantage of secure the emitting source and the photo-detector. So the receiving device used to assess is the object distance necessarily the one that is associated with the transmitter within the same rangefinder.
- the invention does not have this drawback.
- the invention also relates to a system evaluating the distance between an object and receiving device.
- Object has a transmitter of impulse signals and the receiving device includes at least one duration measurement device such as the device according to the invention.
- the duration measurement method according to the invention creates a common reference to several receivers in order to be able to use the information they deliver.
- the time measured between the start of the counting and the interruption of the counting can be converted into a distance which corresponds to the distance separating the receiver from the transmitter which emitted the pulse, added algebraically to a quantity d o .
- the quantity d o is a fictitious distance introduced by the triggering of the counting of the receivers at the same time.
- the invention makes it possible to design a method of measuring the distance between a transmitter pulse signals and a receiver which turns out to be very flexible to use.
- a transmitter / receiver pair forming rangefinder is not necessarily the same of a instant at another. Transmitter and receiver being dissociated, it is then possible to design devices where the number of transmitters is different from the number of receivers. The receivers can then collect signals from any transmitters, or even several transmitters simultaneously, thus forming as many rangefinders operating in open loop that there are couples possible transmitter / receiver.
- the pulse signal transmitter is a passive trigger pulse source such as than a microlaser source.
- the period T M which separates two laser pulses must then be understood as the average duration separating two pulses.
- the device for measuring duration according to the invention then makes it possible to take into counts the uncertainty on the moment of triggering of laser pulses.
- High precision measurements can then be performed. For example no limiting, a measurement accuracy of the order of nanosecond, as sought in applications automotive telemetry can be obtained.
- the process concerns the use of multiple transmitters, it is necessary that a receiver can identify which transmitter the impulses it receives. To this end, the impulses transmitted by each transmitter can be coded and the receiver then includes decoding means. It is also possible to predict laser pulses including the wavelength is different from one transmitter to the other.
- the appended figure represents a device for reception of signals according to the invention.
- the device comprises a transmitter E of pulse signals, n reception blocks B 1 , ... B n , n being an integer greater than or equal to 1, a sequencer SQ and a pulse generator G 1 .
- the emitter E is a microlaser source emitting light pulses.
- the photodetectors are produced, for example, using PIN diodes or avalanche diodes.
- the counter C j has a first input for receiving a signal which triggers the counting and a second input for receiving a signal which interrupts the counting.
- the second input of the counter C j is connected to the output of the photodetector D j . It follows that the counting is interrupted as soon as the photodetector D j detects a pulse.
- the signals S j from the photodetector D j are transmitted to the signal integration circuit IT j via the analog / digital conversion circuit CAN j which has the function of digitizing the signal that it receives.
- the integration circuit IT j has the function of generating an integration signal SI j resulting from the integration, from an instant after the instant of emission of the first pulse received and for a duration of integration T int less than T M , of the set of signals S j coming from the photodetector D j .
- the amplitude of the integration signal SI j is compared to a threshold.
- the threshold value is chosen so as to guarantee that no direct path pulse or no multiple path pulse is detected by the photodetector D j during the duration T int if the integration signal SI j has a value less than the threshold.
- a counting start pulse ST is sent simultaneously to the first input of each of the counters C j if each of the signals SI j has a value below the threshold. Otherwise, the integration circuits are reset to zero and the integration of the signals begins again for a new duration T int .
- the start counting pulse ST comes from a pulse generator G 1 which receives on its input a command Q coming from the sequencer SQ.
- each counter C j can deliver a duration ⁇ t j calculated as the difference between the instant when a direct path pulse is detected and the instant of counting start common to several counters.
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de mesure de
durée (Δtj) comprenant :
- un récepteur (Dj) pour convertir en signal électrique chaque impulsion qu'il reçoit issue d'un émetteur d'impulsions de période TM,
- un circuit d'intégration (ITj) des signaux électriques pour générer un signal d'intégration (SIj) à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission d'une première impulsion et pendant une durée Tint inférieure à TM,
- un compteur (Cj) pour mesurer la durée (Δtj) à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée Tint, si le signal d'intégration est inférieur ou égal à un seuil, et jusqu'à l'instant où le récepteur reçoit l'impulsion qui succède à la première impulsion.
L'invention s'applique à la mesure de la
distance séparant un objet d'un dispositif de
réception.
Description
L'invention concerne un procédé de mesure de
durée ainsi qu'un dispositif mettant en oeuvre le
procédé.
L'invention s'applique à la synchronisation de
récepteurs de signaux impulsionnels et, plus
particulièrement, à la synchronisation de récepteurs de
signaux impulsionnels provenant d'au moins une source
microlaser.
Selon l'art connu, un récepteur de signaux
impulsionnels provenant d'une source microlaser est
associé, au sein d'un même dispositif communément
appelé télémètre microlaser, à la source microlaser
dont il reçoit les signaux.
Un télémètre microlaser est utilisé pour
déterminer la distance qui le sépare d'un objet.
La source microlaser émet des impulsions en
direction de l'objet. Le récepteur comprend un
photodétecteur qui permet de détecter les signaux
réfléchis par l'objet.
Le faisceau laser effectue ainsi un trajet
aller-retour du télémètre à l'objet. La distance du
télémètre à l'objet est alors directement déductible du
temps mis par la lumière pour effectuer le trajet
aller-retour.
Un tel télémètre présente l'inconvénient de
solidariser la source émettrice et le photo-détecteur.
Ainsi, le dispositif de réception utilisé pour évaluer
la distance de l'objet est-il nécessairement celui qui
est associé à l'émetteur au sein d'un même télémètre.
Il n'est alors pas possible de déplacer
l'émetteur et le récepteur indépendamment l'un de
l'autre.
L'invention ne présente pas cet inconvénient.
En effet, l'invention concerne un procédé de
mesure d'une durée entre un instant succédant à
l'instant d'émission d'une première impulsion par un
émetteur de signaux impulsionnels ayant une période TM
et un instant correspondant à la réception, par au
moins un récepteur de signaux, de l'impulsion émise qui
succède à la première impulsion, le procédé
comprenant :
- l'intégration, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion et pendant une durée Tint inférieure à TM, des signaux que reçoit le récepteur de façon à générer un signal d'intégration,
- le déclenchement du comptage de la durée à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée Tint, si le signal d'intégration a une amplitude inférieure ou égale à un seuil donné,
- l'interruption du comptage de la durée à l'instant où le récepteur reçoit l'impulsion émise qui succède à la première impulsion.
L'invention concerne également un dispositif de
mesure de durée (Δtj) entre un instant succédant à
l'instant d'émission d'une première impulsion par un
émetteur de signaux impulsionnels ayant une période TM
et un instant correspondant à la réception, par au
moins un récepteur de signaux, de l'impulsion qui
succède à la première impulsion, le dispositif
comprenant :
- au moins un récepteur permettant de convertir en signal électrique les signaux qu'il reçoit,
- au moins un circuit d'intégration permettant, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion et pendant une durée Tint inférieure à TM, d'intégrer les signaux électriques issus du récepteur de façon à générer un signal d'intégration,
- au moins un compteur permettant de déclencher le comptage de la durée (Δtj) à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée Tint, si le signal d'intégration a une amplitude inférieure ou égale à un seuil donné, et d'interrompre le comptage de la durée (Δtj) à l'instant où le récepteur reçoit l'impulsion émise qui succède à la première impulsion.
L'invention concerne encore un système
d'évaluation de la distance séparant un objet d'un
dispositif de réception. L'objet est muni d'un émetteur
de signaux impulsionnels et le dispositif de réception
comprend au moins un dispositif de mesure de durée tel
que le dispositif selon l'invention.
Avantageusement, le procédé de mesure de durée
selon l'invention permet de créer une référence commune
à plusieurs récepteurs afin de pouvoir exploiter les
informations qu'ils délivrent.
Pour chaque récepteur, le temps mesuré entre le
déclenchement du comptage et l'interruption du comptage
peut être converti en une distance qui correspond à la
distance séparant le récepteur de l'émetteur qui a émis
l'impulsion, additionnée algébriquement d'une grandeur
do. La grandeur do est une distance fictive introduite
par le déclenchement du comptage des récepteurs au même
instant.
Ainsi, l'invention permet-elle de concevoir un
procédé de mesure de distance entre un émetteur de
signaux impulsionnels et un récepteur qui s'avère très
souple d'utilisation. Un couple émetteur/récepteur
formant télémètre n'est pas nécessairement le même d'un
instant à l'autre. Emetteur et récepteur étant
dissociés, il est alors possible de concevoir des
dispositifs où le nombre d'émetteurs est différent du
nombre de récepteurs. Les récepteurs peuvent alors
collecter des signaux en provenance de n'importe lequel
des émetteurs, voire même de plusieurs émetteurs
simultanément, formant ainsi autant de télémètres
fonctionnant en boucle ouverte qu'il y a de couples
émetteur/récepteur possibles.
Selon le mode de réalisation préférentiel de
l'invention, l'émetteur de signaux impulsionnels est
une source d'impulsions à déclenchement passif telle
qu'une source microlaser.
Il n'est alors pas possible de connaítre avec
précision l'instant de déclenchement d'une impulsion
laser. La période TM qui sépare deux impulsions laser
doit alors s'entendre comme la durée moyenne séparant
deux impulsions.
Avantageusement, le dispositif de mesure de
durée selon l'invention permet alors de prendre en
compte l'incertitude sur l'instant de déclenchement des
impulsions laser. Des mesures de grande précision
peuvent alors être effectuées. A titre d'exemple non
limitatif, une précision de mesure de l'ordre de la
nanoseconde, telle que recherchée dans les applications
à la télémétrie automobile, peut être obtenue.
Au cas où le procédé concerne l'utilisation de
plusieurs émetteurs, il est nécessaire qu'un récepteur
puisse identifier de quel émetteur proviennent les
impulsions qu'il reçoit. A cette fin, les impulsions
émises par chaque émetteur peuvent être codées et le
récepteur comprend alors des moyens de décodage. Il est
également possible de prévoir des impulsions laser dont
la longueur d'onde est différente d'un émetteur à
l'autre.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaítront à la lecture d'un mode de
réalisation préférentiel de l'invention fait en
référence à la figure ci-annexée.
La figure annexée représente un dispositif de
réception de signaux selon l'invention.
Le dispositif comprend un émetteur E de signaux
impulsionnels, n blocs de réception B1, ... Bn, n étant
un entier supérieur ou égal à 1, un séquenceur SQ et un
générateur d'impulsions G1.
Selon le mode de réalisation préférentiel de
l'invention, l'émetteur E est une source microlaser
émettant des impulsions lumineuses. Chaque bloc de
réception Bj (j=1, ..., n) comprend un photodétecteur
Dj, un circuit de comptage Cj, un convertisseur
analogique/digital CANj, et un circuit d'intégration de
signal ITj.
Les photodétecteurs sont réalisés, par exemple,
à l'aide de diodes PIN ou de diodes à avalanche. Le
photodétecteur Dj (j=1, ..., n) collecte la lumière Lj
qu'il reçoit et convertit cette lumière Lj en un signal
électrique Sj.
Le circuit de comptage Cj (j=1, ..., n) est,
par exemple, un circuit de comptage tel que celui
décrit dans la demande de brevet français FR-2 745 668
intitulée "Dispositif de mesure précise de la durée
d'un intervalle de temps".
Le compteur Cj possède une première entrée pour
recevoir un signal qui déclenche le comptage et une
deuxième entrée pour recevoir un signal qui interrompt
le comptage. La deuxième entrée du compteur Cj est
reliée à la sortie du photodétecteur Dj. Il s'ensuit
que le comptage est interrompu dès que le
photodétecteur Dj détecte une impulsion.
La source microlaser E émet un signal lumineux
constitué d'impulsions se répétant avec une période TM.
Suite à l'émission d'une impulsion par la source
microlaser, une première impulsion est détectée par
chacun des photodétecteurs Dj (j=1, ..., n) dont le
secteur de visibilité Vj est dans le champ de
visibilité VE de la source microlaser. Cette première
impulsion correspond à un trajet direct de la lumière
entre la source E et chaque photodétecteur Dj. En
l'absence de nouvelle impulsion émise par la source
microlaser, chaque photodétecteur détecte
éventuellement des impulsions dues à des trajets
multiples de la lumière. Les signaux Sj issus du
photodétecteur Dj sont transmis au circuit
d'intégration de signal ITj par l'intermédiaire du
circuit de conversion analogique/digital CANj qui a
pour fonction de numériser le signal qu'il reçoit. Le
circuit d'intégration ITj a pour fonction de générer un
signal d'intégration SIj résultant de l'intégration, à
partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission
de la première impulsion reçue et pendant une durée
d'intégration Tint inférieure à TM, de l'ensemble des
signaux Sj issus du photodétecteur Dj.
L'amplitude du signal d'intégration SIj est
comparée à un seuil. La valeur du seuil est choisie de
façon à garantir qu'aucune impulsion de trajet direct
ni aucune impulsion de trajets multiples n'est détectée
par le photodétecteur Dj pendant la durée Tint si le
signal d'intégration SIj a une valeur inférieure au
seuil.
Les signaux SIj (j=1, ..., n) sont transmis au
séquenceur SQ. A l'instant qui détermine la fin de la
durée d'intégration Tint, une impulsion de début de
comptage ST est envoyée simultanément sur la première
entrée de chacun des compteurs Cj si chacun des signaux
SIj a une valeur inférieure au seuil. Dans le cas
contraire, les circuits d'intégration sont remis à zéro
et l'intégration des signaux recommence pendant une
nouvelle durée Tint. L'impulsion de début de comptage ST
est issue d'un générateur d'impulsions G1 qui reçoit
sur son entrée une commande Q issue du séquenceur SQ.
Au cas où le séquenceur SQ est éloigné de
certains blocs de réception, des liaisons par fils ou
par fibres optiques sont nécessaires entre certains
blocs de réception et le séquenceur. Les retards liés à
la longueur des liaisons sont alors pris en compte pour
le calcul de l'instant qui détermine la fin de la durée
Tint.
Comme cela a été mentionné précédemment, le
comptage de chaque compteur Cj est interrompu dès que
le photodétecteur Dj auquel il est associé détecte une
impulsion. Ainsi, chaque compteur Cj peut-il délivrer
une durée Δtj calculée comme la différence entre
l'instant où une impulsion de trajet direct est
détectée et l'instant de début de comptage commun à
plusieurs compteurs.
De façon connue en soi, chaque durée Δtj (j=1,
..., n) peut être convertie en distance δj
correspondant à la distance source microlaser /
photodétecteur Dj additionnée algébriquement d'une
distance fictive de décalage do introduite par la
synchronisation des compteurs.
Claims (11)
- Procédé de mesure d'une durée (Δtj) entre un instant succédant à l'instant d'émission d'une première impulsion par un émetteur de signaux impulsionnels ayant une période TM et un instant correspondant à la réception, par au moins un récepteur de signaux, de l'impulsion émise qui succède à la première impulsion, le procédé comprenant :l'intégration, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion et pendant une durée Tint inférieure à TM, des signaux que reçoit le récepteur de façon à générer un signal d'intégration,le déclenchement du comptage de la durée (Δtj) à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée Tint, si le signal d'intégration a une amplitude inférieure ou égale à un seuil donné,l'interruption du comptage de la durée à l'instant où le récepteur reçoit l'impulsion émise qui succède à la première impulsion.
- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'intégration des signaux est précédée d'une étape de numérisation des signaux.
- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape permettant d'identifier l'émetteur de signaux impulsionnels.
- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'étape permettant d'identifier l'émetteur de signaux impulsionnels est une étape de décodage des impulsions.
- Dispositif de mesure de durée (Δtj) entre un instant succédant à l'instant d'émission d'une première impulsion par un émetteur de signaux impulsionnels ayant une période TM et un instant correspondant à la réception, par au moins un récepteur de signaux, de l'impulsion qui succède à la première impulsion, le dispositif comprenant :au moins un récepteur (Dj) permettant de convertir en signal électrique (Sj) les signaux (Lj) qu'il reçoit,au moins un circuit d'intégration (I) permettant, à partir d'un instant postérieur à l'instant d'émission de la première impulsion et pendant une durée Tint inférieure à TM, d'intégrer les signaux électriques (Sj) issus du récepteur (Dj) de façon à générer un signal d'intégration (SIj),au moins un compteur (Cj) permettant de déclencher le comptage de la durée (Δtj) à partir de l'instant qui détermine la fin de la durée Tint, si le signal d'intégration a une amplitude inférieure ou égale à un seuil donné, et d'interrompre le comptage de la durée (Δtj) à l'instant où le récepteur (Dj) reçoit l'impulsion émise qui succède à la première impulsion.
- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de numérisation des signaux électriques (Sj) issus du récepteur (Dj).
- Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le récepteur (Dj) est un photodétecteur.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant d'identifier l'émetteur de signaux impulsionnels.
- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens permettant d'identifier l'émetteur de signaux impulsionnels comprennent un circuit de décodage.
- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il est dissocié de l'émetteur de signaux impulsionnels.
- Système d'évaluation de la distance séparant un objet d'un dispositif de réception, caractérisé en ce que l'objet est muni d'un émetteur de signaux impulsionnels et en ce que le dispositif de réception comprend au moins un dispositif selon l'une des revendications 5 à 10.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9816649 | 1998-12-30 | ||
| FR9816649A FR2788142B1 (fr) | 1998-12-30 | 1998-12-30 | Procede de mesure de duree et dispositif pour mettre en oeuvre le procede |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EP1016944A1 true EP1016944A1 (fr) | 2000-07-05 |
Family
ID=9534692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EP99403300A Withdrawn EP1016944A1 (fr) | 1998-12-30 | 1999-12-28 | Procédé de mesure de durée et dispositif pour mettre en oeuvre le procédé |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1016944A1 (fr) |
| FR (1) | FR2788142B1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451962C1 (ru) * | 2011-01-18 | 2012-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" | Способ измерения временного интервала |
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- 1999-12-28 EP EP99403300A patent/EP1016944A1/fr not_active Withdrawn
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2788142B1 (fr) | 2001-02-02 |
| FR2788142A1 (fr) | 2000-07-07 |
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