WO2012001062A1 - Method of positioning an underground beacon - Google Patents

Method of positioning an underground beacon Download PDF

Info

Publication number
WO2012001062A1
WO2012001062A1 PCT/EP2011/060935 EP2011060935W WO2012001062A1 WO 2012001062 A1 WO2012001062 A1 WO 2012001062A1 EP 2011060935 W EP2011060935 W EP 2011060935W WO 2012001062 A1 WO2012001062 A1 WO 2012001062A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
beacon
underground
mobile
radio signals
positioning
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/060935
Other languages
French (fr)
Inventor
Michel Demierre
Vincent Schlageter
Original Assignee
Infrasurvey Sàrl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infrasurvey Sàrl filed Critical Infrasurvey Sàrl
Publication of WO2012001062A1 publication Critical patent/WO2012001062A1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0247Determining attitude
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A63SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63BAPPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B29/00Apparatus for mountaineering
    • A63B29/02Mountain guy-ropes or accessories, e.g. avalanche ropes; Means for indicating the location of accidentally buried, e.g. snow-buried, persons
    • A63B29/021Means for indicating the location of accidentally buried, e.g. snow-buried, persons
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0284Relative positioning
    • G01S5/0289Relative positioning of multiple transceivers, e.g. in ad hoc networks

Definitions

  • the present invention relates to a method and an underground beacon positioning system.
  • the present invention relates to a method for locating people or objects in an underground cavity, for example in a cave, in a mine, in a pipe, etc.
  • Known underground localization systems are based on a network of ZigBee transmitters or on a fixed network of relays mounted inside the underground cavity and communicating with each other via an air interface through the cavity.
  • the document WO091 18762 for example describes a miners location system based on an ad hoc network of ZigBee devices worn by the miners and placed at strategic locations. Such systems require a complex prior installation and are only poorly adapted to the location of speleologists in a cave, for example.
  • EP21 59605 discloses a method of locating a hidden object in a medium that uses a combination of the "Spread Spectrum" method and the "Sample-Hold” method.
  • US2003197509 discloses a system for locating a cavity below the surface of the earth comprising a device for emit a magnetic dipole aligned with this cavity and a single receiver comprising two coils. The system is based on the detection of the phase of the signals induced in the coils by the magnetic field emitted when the axes of the two coils are in a particular position with respect to the axes of the magnetic field.
  • the most used magnetic positioning system in an underground cavity for, for example, a borehole for catching an underground river uses a coil generating an alternating magnetic field, placed in the cavity, and a receiving coil on the surface.
  • a coil generating an alternating magnetic field placed in the cavity, and a receiving coil on the surface.
  • US4710708 relates to such a magnetic positioning system for drilling which makes it possible to find the position and the orientation of a beacon by successive iterations. This system does not make it possible to find the position of a point directly, but makes it possible to approach it iteratively by successive approximations.
  • This wire also makes it possible to know the distance traveled in the borehole, and thus to advantageously use inertial sensors coupled to a magnetometer.
  • Such devices are unsuitable for locating people or objects in a cave or mine, when a cable can not be pulled easily between the inside and the outside.
  • the drilling head locating systems can not therefore be used to for example map a cavity or to locate a person buried by an avalanche, because it is not possible in this case to exploit a knowledge a priori of the position we want to measure.
  • An object of the invention is to develop a method and a system for determining the position of an underground beacon with a greater range (for example more than 40 meters, preferably of the order of 200 meters).
  • a method and a system which allow an exact location of this beacon, without successive approximations, even in the presence of conductive ground and / or ferromagnetic materials, for example building structures or metal pipes.
  • a system that can cover large areas and is flexible over time, that is, that can be easily reconfigured, or adapted to the nature of the terrain.
  • An object of the present invention is to provide a method and an underground beacon positioning system free from the limitations of known methods and devices.
  • these objects are achieved in particular by means of the underground beacon positioning method according to claim 1. These objects are also achieved by means of the underground beacon positioning system according to claim 26.
  • This solution has the advantage over the prior art of being able to determine directly, and preferably without successive iterations, the position of an underground beacon, that is to say the direction, the distance and the orientation of this beacon in relation to one of the surface beacons, at significant depths, for example at depths greater than 40 m and an area of more than 10 hectares, depending on the power of emission and the size of the antennas.
  • This increased range is obtained in particular by advantageously exploiting the redundancy of the beacons on the surface as well as the presence of three non-coplanar coils in each beacon.
  • each transmitting beacon comprises three orthogonal coils which emit in turn, or at different frequencies, or with orthogonal numerical codes.
  • Each receiving beacon also has three orthogonal coils.
  • the algorithm for extracting the executed position improves the accuracy and makes it independent of the orientation of the beacons.
  • Each receiving beacon is therefore able to individually determine the position and the orientation of the transmitting beacon.
  • the coils In a more general way, it is sufficient for the coils to be non-coplanar, that is to say that the axes of the three coils are not
  • the position of the mobile beacon is also calculated by multilateration (trilateration over several distances) using data obtained from several surface beacons.
  • Multilateration is generally less accurate than calculating the position directly from the nine signals received by each surface coil by applying the dipole equation. Multilateration, however, has the advantage of being less disturbed by the presence of conductive terrain and / or ferromagnetic materials, which affects the length of the magnetic field lines less than their direction.
  • the position of the mobile beacon can be calculated taking into account both the calculation results from the nine radio signals received by each beacon at the surface and the results of the multilateration.
  • the position of the moving beacon can be calculated as an average, or weighted average, between the positions indicated by these two measurement principles.
  • a choice is made manually or preferably automatically between the determination of the position of the mobile beacon from the nine radio signals received by one or more beacons on the surface or by multilateration. The choice is made according to one of the following parameters:
  • the position of the mobile beacon can be calculated by simultaneously taking into account calculation results from the radio signals received by different surface beacons that can communicate with each other.
  • the system displays measurement quality indicators that take into account noise, eddy current absorption, magnetic body deformation, etc.
  • move at least one of the tags for example to translate or rotate a known angle, for example 90 ° or 180 °, between two measurement cycles to make a differential measurement.
  • it is possible to measure the vertical direction for example with an accelerometer or an inclinometer, and then automatically turn the coil of the mobile beacon with a motor to align vertically.
  • beacons After installing several beacons on the surface, they exchange first radio signals to transmit data, for example synchronization data or signals used to determine the position and possibly the orientation of each surface beacon by multilateration (UWB or other) or on the basis of other information drawn for example from a satellite receiver (GPS or other), inertial sensors (3D accelerometer used as inclinometer) and / or magnetic
  • radio signal indicates either a pure magnetic signal or an electromagnetic signal.
  • the GPS expression indicates either the US GPS, the European Galileo system, the Russian Glonass, or other equivalent satellite or terrestrial systems.
  • the mobile beacon is a transmitting beacon and the beacons on the surface are receivers.
  • the system according to the invention can be permuted so that the reception receiving beacons on the surface become emitting and the transmitting beacon under the ground becomes a receiver.
  • the system for the navigation in the mines obtaining directly underground the information on the position.
  • the use of the mobile beacon as a reception beacon also makes it possible to reduce the energy consumption of the mobile beacon.
  • the permutation can be decided by the user, for example by means of an option in the system controls, without replacing parts, each beacon can be transmitting or receiving.
  • the system comprises a bidirectional data radio link between the beacons on the surface and the underground beacon; this bidirectional radio link can be advantageously used for: - indicate to the surface beacons that the underground beacon is in position and that the measurement can be started;
  • this link also makes the method more efficient: once the speleologist arrived on site, he can press a button of the mobile beacon to communicate through this radio link to the beacons on the surface that the underground beacon is well placed and so it's possible to start doing measurements. Alternatively, it can also use this bidirectional link to communicate messages or data orally.
  • the position calculated at the surface by an algorithm executed in a calculation unit can be transmitted, always through this radio link, to the mobile beacon.
  • a speleologist or miner can immediately know the calculated position and displayed on a screen. In a variant a mobile robot in a pipe can use this information to navigate.
  • the bidirectional radio link uses the same coils as those of the location and does not need additional antennas or coils.
  • this bidirectional radio link used different coils but which are wound around the same core of the coils already present, so each axis contains a pair of coils, for a total of six coils, that is to say three pairs of coils.
  • it can use a modulation of the signal exchanged between the mobile beacon and the beacons on the surface.
  • another signal possibly at another frequency, is used for this bidirectional communication.
  • the underground beacon is "mobile" in the sense that its position is unknown.
  • the underground beacon may for example be associated with an underground pipe exploration robot, for example a robot moving in a water pipe, a sewer, a pipeline, a penstock, a mine, etc.
  • the robot may comprise another system for determining its position, for example one or more inertial sensors (accelerometers, gyroscopes, etc.), and / or a cable pulled by the robot and whose length is measured, and / or a vision system.
  • the position of the robot measured by this other system can be recalibrated thanks to the information obtained thanks to the mobile beacon of the invention.
  • the determination of the position is carried out by combining the information of such another system, for example an inertial sensor with the information obtained by said mobile beacon.
  • the combination may for example be a weighted average, or use a Kalmann filter, Hidden Markov Model or Partially Observable Markov Decision Processes.
  • the mobile beacon according to the invention makes it possible to calculate a more precise measurement of the position of the robot.
  • the mobile beacon can also be contained in a backpack carried by a walker, for example a minor or speleologist. In another variant it can be moved by vehicle or robot or also by a floating device or swimming in an underground river or a drowned gallery.
  • the mobile beacon can be coupled to a 2D scanner or a 3D scanner so that it is possible, for example, to map a cave or pipe.
  • the 3D scanner allows faster measurements; however, it is larger, more expensive and more fragile than a 2D scanner.
  • Surface beacons may have a GPS to locate before the measurement. It is thus possible to know the precise distance between the beacons on the surface, which is for example greater than 50 m to be able to cover large areas. For precision questions, the use of a differential GPS technique is preferred, in order to obtain a local accuracy much better than a meter.
  • the relative position of the surface beacons is determined by multilateration from the signals exchanged directly between these beacons. With global and non-local coordinates, surface beacons can be located automatically in an official coordinate system: the underground points positioned by the system are then also located directly in the official (global) coordinate system.
  • the system can measure the depth of a cavity up to 400 m away with an accuracy of about 1%. It can also measure the distance between two measurement points.
  • the system calculates two possible responses to the equations generated by the calculation algorithm.
  • the user can introduce an obvious condition, for example that the vertical coordinate Z is negative.
  • the system displays instructions for this, then calculates the position of the moving beacon based on the two measurement cycles (before and after the move).
  • the calculation of the position is displayed graphically and numerically on a computing unit, for example a computer, connected to or integrated with the surface beacons or the mobile beacon.
  • the system can also be used for locating people in avalanches to determine the position of people at distances that may also exceed 30 meters. Thanks to the use of three orthogonal coils in the transmitting beacon or beacons and in the receiving beacon or beacons, this system is more accurate than the existing devices because it makes it possible to visualize the direction between a transmitting beacon and a receiving beacon and not the direction of field lines as in existing devices.
  • the distance measurement does not depend on the orientation of the beacons and corresponds to the distance as the crow flies or the distance projected in a preferred plane of the beacon at the surface (for example the distance parallel to the ground) as well as the distance measured perpendicular to this same plane (for example the depth of burial).
  • the system used for locating people in avalanches only uses a surface beacon. Although the system can detect a person's position at distances greater than 30 m, normally the burial depths are in the order of magnitude of the meter. In addition in general there are no ferromagnetic structures that can disturb the measurement, but the person is buried under snow.
  • the surface beacons forming an ad hoc network, and the underground beacon positioning method comprises the automatic detection of the number of beacons on the surface.
  • the method of positioning mobile underground beacon includes
  • the underground beacon positioning method comprises
  • the computing unit is integrated in a module with one of the surface tags.
  • Figure 1 illustrates a beacon positioning system
  • FIG. 2 illustrates a block diagram of a transmitting beacon according to one aspect of the invention.
  • FIG. 3 illustrates a block diagram of a receiver beacon as well as of the computing unit according to one aspect of the invention.
  • surface beacons are receivers and transmitting mobile beacons.
  • Other examples may be constructed with an inverted system, i.e. with transmitting surface beacons and receiving mobile beacons.
  • An example of an underground beacon positioning system which is the subject of the invention is shown in FIG. 1. This system makes it possible to measure the position of an underground mobile beacon 10 placed in a cavity 1, for the purpose for example of mapping this cavity or determine the position of a person or an object, through one or more surface beacons 20 and a calculation unit 30.
  • the cavity 1 can also be a pipe.
  • the surface beacons 20, unlike the mobile underground beacon 10, are in a fixed position.
  • the word "fixed” in this invention indicates that their position does not change during the duration of the measurement.
  • the duration of the measurement is between a few minutes and several hours.
  • the receiver is moved after each measurement.
  • the system is therefore temporary: after having determined the necessary measures, for example after having mapped a cavity, all the beacons can be moved to, for example, make other measurements.
  • Even fixed beacons are therefore preferably transportable and electrically autonomous.
  • the system allows the location of people in avalanches.
  • the location is performed under a surface, for example a surface of snow, and not under the ground.
  • the system uses a magnetic measurement principle (induction) with one or more mobile beacons which in a preferred embodiment are emitting and one or more surface beacons which in a preferred embodiment are receivers each containing three coils.
  • the presence of three coils in each beacon provides redundancy that substantially improves the convergence of the algorithm for the extraction of the position executed in the computing unit, the accuracy and to make this position independent of the orientation tags.
  • the underground mobile beacon 10 emits second signals 100 that are received by the surface beacons 20.
  • the second signals 100 are emitted by the surface beacons 20 and are received by the underground mobile beacon 10.
  • same system can be reconfigured automatically or following a command from the user to operate either according to the first variant, or according to the second variant.
  • the system makes it possible to determine the position of an underground mobile beacon 10. In another variant, it also makes it possible to determine its orientation.
  • underground in this invention means under rock, earth, concrete, water, snow, or any other solids or liquids.
  • the system consists of three parts:
  • the mobile beacon 10 emits second signals 100.
  • the system thus makes it possible to determine its position.
  • this mobile beacon 10 may advantageously comprise three orthogonal coils that can successively generate three orthogonal magnetic moments.
  • the mobile beacon can be worn by a user (for example a miner or a speleologist) or associated with a robot, for example a driving inspection robot, that it can also help to navigate.
  • a user for example a miner or a speleologist
  • a robot for example a driving inspection robot, that it can also help to navigate.
  • One or more tags placed on the surface 20.
  • these surface beacons 20 measure the magnetic field emitted by the mobile underground beacon 10.
  • each surface beacon 20 may also comprise three orthogonal coils on which are measured successively the voltages induced by the second signals 100 emitted successively by the mobile beacon 10. - A computing unit 30.
  • This unit 30 allows the calculation of the position and the orientation of the mobile beacon 10, the digital and graphic display (plane, section and 3D) and the recording of the measurements from the data obtained by the receiving beacons which, in a preferred embodiment, are the beacons placed at the surface 20.
  • this calculation unit 30 can be integrated into a surface beacon 20.
  • the mobile beacon 10 is transmitting and the beacons 20 on the surface are receivers.
  • the transmitting beacons are then on the surface and the receiver beacon underground. It is also possible to place all tags underground, all tags on the surface or any intermediate arrangements.
  • the exchanged data may for example include the identifier of the receiving beacons and synchronization data in order to temporally synchronize the fixed beacons. It is also possible to exchange via this channel data making it possible to locate the fixed beacons, for example coordinates determined by a GPS in each fixed beacon, or
  • the data exchanged may also include signals useful to the operators, for example signals to indicate to different operators that the measurement is ready, maintenance signals such as the level of battery charge or alarm, etc. During measurement, this channel is used to communicate to the computing unit data from the signals received by each receiving beacon.
  • GPS including equivalent GALILEO or GLONASS systems
  • a transmitting beacon can comprise:
  • these three amplifiers comprise power transistors placed in an H-bridge;
  • control electronics 14 preferably comprising a microcontroller 1 5;
  • a frequency reference 17 which in a variant is constituted by a quartz oscillator; a source of energy 18, for example a Pb or Liion accumulator;
  • the three coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C are depending on the case of air coils or ferromagnetic cores. Air coils are used to make large coils of decimetre size. Conversely, ferromagnetic core coils are used for small coils.
  • a transmitting beacon comprises a combination of the two types of coils, that is to say two core coils and an air coil, to obtain a flattened shape. In a preferred embodiment the three coils are nested.
  • orthogonal 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C three orthogonal dipoles are generated.
  • at least two surface receiving beacons each having at least one coil it is then possible to calculate the position and orientation of the mobile beacon, as well as the distance between the surface beacons and the mobile beacon.
  • the same considerations are valid using several surface receiving beacons 20, composed by the three coils
  • orthogonal 21 A, 21 B and 21 C and a mobile transmitting beacon having at least one coil.
  • the same considerations are valid in the case of the inverted system, that is to say with a mobile receiver beacon and several transmitting beacons on the surface.
  • each surface beacon allows the computing unit to independently calculate the position of the mobile beacon, by means of second radio signals, with one of the following configurations:
  • the mobile beacon comprises at least two orthogonal coils and the surface beacons three orthogonal coils;
  • the mobile beacon comprises three orthogonal coils and the surface beacons at least two orthogonal coils.
  • all the beacons are composed of three orthogonal coils 1 1 A, 1 1 B, 1 1 C, 21 A, 21 B and 21 C, and each fixed beacon measures nine signals for calculating the position of the beacon mobile.
  • This optimal configuration substantially improves the convergence of the algorithm for the extraction of the position executed in the computing unit 30, improves the accuracy and makes it independent of the orientation of the beacons.
  • the three orthogonal coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C are powered by a voltage reference, or current, modulated by a signal generated by the electronics.
  • This signal is preferably a square or sinusoidal signal.
  • Each coil 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C is preferably connected to a capacitance 12A, 12B and 12C to form a series resonant circuit, whose resonant frequency is the working frequency.
  • the working frequency is determined by the element 17, which may be a crystal oscillator, an LC oscillator (including the 3D coil), an RC circuit, for example an internal circuit to the microcontroller 1 5. Thanks to the knowledge of the phase between the three different emissions, during the demodulation it is possible to obtain the signs (phase variant of 180 ° at the reception) moments
  • the magnetic moment generated by the 3D coil is alternating, preferably sinusoidal.
  • this signal is not transmitted continuously but intermittently with a low duty cycle, and only for a limited time after the transmission request preferably introduced manually by means of the pusher, or at cyclic intervals.
  • the transmitting beacon for example the mobile beacon, is preferably provided with indicators, for example sound and / or light, for:
  • reception beacons for example the surface beacons 20, or of the computing unit 30.
  • a transmitting beacon for example a mobile beacon, can transmit either at predefined intervals, for example for one second every five seconds, on demand, or after an event.
  • the event can be:
  • this button 16 is a flexible device to avoid moving the beacon during the support and allowing the minor or speleologist 8 to move away to limit its exposure to the magnetic field .
  • a command from another device coupled to the transmitting beacon which in a variant is the mobile beacon, for example a robot that allows it to move autonomously , a 2-D or 3-D scanner to reconstitute for example the geometry of a cavity 1 or a computer coupled to the microprocessor 1 5.
  • a change of position or orientation of the mobile beacon detected for example by one or more accelerometers coupled to this beacon.
  • a long period of immobility of the mobile beacon detected for example by one or more accelerometers or by a vibration sensor, coupled to this beacon.
  • the three magnetic signals generated by the three coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C in the three orthogonal directions are time multiplexed.
  • they may be multiplexed in frequency, feeding each coil 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C with a different frequency and separating the three signals by signal processing.
  • the transmitting beacon is the mobile beacon 10. It transmits second radio signals 100 to receiver beacons which, in this preferred embodiment, are the beacons at the surface 20. As indicated in FIG. 1 by the arrows 100 which are bidirectional, the communication between the mobile beacon 10 and the surface beacons 20 can be bidirectional. In order to allow this type of communication, the transmission coils 1 1 A, 1 1 B, and 1 1 C can also be used as reception coils. This communication
  • bidirectional can also synchronize the transmitting beacons in case there are several.
  • the emission frequency depends on the application environment: for underground applications in soil containing limestone or granite, it is located in the ULF band (300 Hz - 3 kHz) or possibly at the beginning of the VLF ( ⁇ 10 kHz) .
  • the emission frequency is preferably greater than 100 kHz.
  • the emission can be carried out in a single direction at the normalized frequency of 457 kHz.
  • the frequency changes can be made by adding or removing a capacity of the LC network (1 1 A-12A, 1 1 B-12B, 1 1 C-12C), for example with one or more multiplexers, or with a switch, either analog or more simply a relay.
  • the transmission frequency can therefore be modified according to the type of terrain which separates the transmitting beacon, for example the mobile beacon 10, receiving beacons, for example the beacons at the surface 20.
  • the transmission frequency In the case of a clay-containing ground, since the terrain is rather conductive, the transmission frequency must be low, in any case ⁇ 10 kHz, or even lower than 1 kHz. In the case of a rather insulating ground like granite, a higher frequency must be used, for example> 10 kHz.
  • This modification of the transmission frequency can be automatic or manual.
  • the mobile beacon which in a variant is transmitting, transmits a magnetic signal containing harmonics because, for example, the transmitting coils 1 1A, 1 1B and 1 1C are fed with a triangular current, c that is, a square voltage signal, or with a trapezoidal triangular current.
  • the demodulation in the reception beacons is therefore performed either on the fundamental frequency or on the harmonics, to obtain the signals at the different frequencies.
  • These multifrequency measurements can in particular be used to make geophysical measurements to determine the conductivity or other parameters of the terrain.
  • the transmission frequency is chosen between the harmonics of the electrical and rail networks, which are the integer multiples of 50 Hz, 60 Hz and 16 2/3 Hz.
  • the ideal frequencies can therefore be 325 Hz, 625 Hz, 925 Hz. , 1225 Hz, 1525 Hz, 1825 Hz, 2125 Hz, 2425 Hz or 2725 Hz.
  • the frequency of 1225 Hz is preferred because it represents a good compromise between the latency to measure the signal of a coil (typically 100 cycles), the signal absorption in the field and the noise magnetic of human origin.
  • the magnetic field generated by an emission beacon for example a mobile beacon, is regulated in order to emit a precise magnetic moment. Two possibilities make it possible to realize this type of regulation:
  • a magnetometer which can be constituted by one or more Hall effect sensors, one or more magnetoresistive sensors or another coil.
  • the value of setpoint of the magnetic field generated by an emission beacon can be:
  • an emission beacon can be combined with:
  • Inclination or motion sensors for example accelerometers and gyroscopes.
  • 3D compasses such as fluxgate, AMR, GMR, GMI or Hall effect sensors.
  • This alignment can be automatic using a motor to rotate the beacon, or performed manually by a user preferably following visual or auditory instructions returned by the beacon.
  • the emission of the three coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C can be carried out in known vertical and horizontal directions. In this way the accuracy of the measurement is increased. Additional information from the sensors
  • this additional information is preferably transmitted in "real time", that is to say in a lapse of time less than 10 seconds.
  • this measurement-relevant data may be transmitted using a third bidirectional radio link, indicated by the dotted arrows 101 of Figure 1.
  • this information can also preferably be transmitted by radio frequency using an ISM frequency, for example the frequency of 433 MHz which passes through the snow being little or not absorbed.
  • this additional information makes it possible to increase the accuracy of the calculations: for example the use of a tilt sensor and a compass makes it possible to eliminate the three degrees of freedom of rotation and in this way the calculation algorithm must no longer take into account these three degrees of freedom.
  • this additional data may also be used to determine the issue periods. For example, a broadcast can take place only after a movement of the mobile beacon or only during its periods of immobility.
  • the third bidirectional radio link 101 may be used to transmit the indication to the reception beacons, for example the surface beacons 20, that the transmitting beacon, for example the mobile beacon 10, is in position.
  • this additional information can be stored in the transmission beacon for subsequent transfer.
  • the third radio link 101 may use a modulation of the magnetic field generated by the coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C. It is possible to modulate:
  • the third radio link 101 may be bidirectional. In this case, one or more coils of beacons are used as transmitting antenna and one or more coils as receiving antenna. In a preferred embodiment the third bidirectional radio link 101 uses the same coils as those used for the positioning of the mobile beacon and there is no need for an antenna or one or more additional coils. In a second variant, this bidirectional radio link uses different coils but which are wound around the same core of the coils already present, so each axis contains a pair of coils, for a total of six coils, that is to say three pairs of coils.
  • Electrodes placed in the ground several meters away may be used as a surface transmit antenna and one or more coils on the transmit beacon may be used as the receiving antenna.
  • These bidirectional communication means are particularly useful for mapping applications. They can in particular allow the transmission of messages between the surface and the mobile beacon.
  • the positioning system of the mobile beacon using the radio signals exchanged with the one or more fixed beacons can be combined with another positioning system.
  • the robot may comprise one or more inertial sensors (accelerometers, gyroscopes, etc.), and / or a cable drawn by the robot and whose length is measured, and or a vision system, which makes it possible to approximately determine its position in the pipe.
  • the position of the robot measured by this other system (for example by means of a double integration of the acceleration) can be recalibrated thanks to the information obtained thanks to the mobile beacon of the invention, thus obtaining a more precise measurement. This recalibration can take place on demand (for example when the robot has reached a particular point), or
  • beacons periodically, or continuously whenever the beacons are able to communicate with each other to position themselves.
  • the magnetic positioning system is independent of the path to reach a position.
  • the robot can send a receiver or transmitter coil in this pipe, while remaining in the main pipe.
  • the determination of the position is carried out by combining the information of such another system, for example an inertial sensor with the information obtained by the mobile beacon.
  • the combination may for example be a weighted average, or use a Kalmann filter, Hidden Markov Model or Partially Observable Markov Decision Processes.
  • the combination can also be the elimination of the measure considered the least reliable or the least accurate according to the conditions.
  • the measurement of the position and orientation of the mobile beacon is a useful addition to many measurements.
  • a camera or a camera for example to detect and position water leaks, landslides or plugs (each underground shot is then directly positioned and oriented).
  • each profile of a cavity or a gallery or pipe 1 can be scanned and directly positioned and oriented, allowing a 3-D reconstruction through a series of successive 2- D measurements .
  • the 2D scanner captures a slice of a cavity or cave 1, then advances from a distance in the range 10 cm - 10 m, stops and captures another slice. This device allows a
  • a variant would be to measure with a 2-D scanner while advancing continuously. The profile would then become a helicoid.
  • a 3-D scanner or a 3-D camera in this case each shot is directly positioned and oriented allowing a 3-D reconstruction of cavities or galleries or underground pipes in single shot and with a total measurement time reduced by compared to the 2D scanner.
  • a 3-D scanner is more expensive, bulkier and more fragile.
  • the measurement performed by a 2-D scanner gives better results, given the shadows in out-of-profile measurements for a 3-D scanner.
  • a hydrophone to listen to the sound of water, to detect noise from turbulence around an obstacle or that water flowing in a crack.
  • spectrofluorometer for example a fluorescent substance such as uranine, to find the position where a pipe joins a collector.
  • the tag can also release this same plotter at a defined location.
  • radioactivity radioactivity, hydrocarbons, turbidity, temperature or other sensors used in geophysics.
  • the mobile beacon can be moved by fixing it to:
  • an unmanned vehicle for example a robot for inspecting pipes, pipes, etc. ;
  • the transmitting coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C are suspended as a pendulum. As a result, they naturally orient themselves according to the field of gravitation. To dampen the oscillations of this pendulum, a system for absorbing mechanical energy, for example an oil bath, can be used.
  • FDMA frequency division Multiple Access
  • CDMA Code Division Multiple Access
  • multiplexing can be controlled by programming response delays to the
  • the tags being for example identified individually during production.
  • the synchronization signal 17 is not used and the beacons transmit at random time intervals. In the latter case there is the possibility of losing some data when there is superposition of emissions.
  • a transmitting beacon for example a mobile beacon, can also be synchronized (auto-synchronization) by analyzing the magnetic signals emitted by the other beacons and choosing the appropriate time for its own transmission.
  • the surface beacons 20 are receiving beacons.
  • the minimum distance between two receiving beacons is greater than 50 m, so that it is possible to cover a large area.
  • a single reception beacon is used, for example to find the vertical of an underground point or to locate a person buried in an avalanche.
  • a receiving beacon for example a beacon at the surface, can comprise:
  • the three orthogonal coils 21A, 21B and 21C which make it possible to receive the magnetic signal emitted by inductive coupling; in a preferred variant the three coils 21A, 21B and 21C are interleaved; for these coils the considerations made for the coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C still remain valid;
  • 21B and 21C a parallel LC circuit; three low noise amplifiers (LNAs) 23A, 23B and 23C, one per coil;
  • LNAs low noise amplifiers
  • demodulation circuits 25A, 25B and 25C one per coil, for example rectifiers, in particular by lock-in detection;
  • band-pass filters 24A, 24B, 24C
  • low-pass filters 26A, 26B, 26C
  • a frequency reference 40 which is preferably a quartz oscillator
  • a source of energy 42 for example a Pb battery or Liions
  • either the surface beacon or the mobile beacon contains only one coil.
  • the positioning system as illustrated in FIG. 1, will then comprise several surface beacons communicating with each other to increase the quality of the measurement, which in the case of a single coil per beacon is lower compared to the case of two or three coils.
  • the demodulation frequency is the same as the emission frequency. It is generated from the frequency reference 40.
  • Correlations between the received signals and the ideal signals make it possible to synchronize the mobile beacon with those on the surface, and thus to measure the amplitude of the voltages of these signals for the successive ones according to X, Y and Z. These correlations are preferably carried out after the demodulation (for example by synchronous detection or by using a PLL - Phase Locked Loop).
  • a digital filtering can be used, for example a moving average or a more elaborate FIR or IIR filter.
  • the period of a moving average or a FIR or IIR filter is preferably:
  • a sampling frequency of 175 Hz or a multiple of 175 Hz is ideal because it allows filtering both the harmonics of the frequencies of 35 Hz, 25 Hz and 8 1/3 Hz with a whole number of samples .
  • the preferred transmission frequency is still 1225 Hz, which is a multiple of the sampling frequency of 175 Hz.
  • the data obtained by the surface beacons which are fixed in the direction defined above and which in a preferred variant are receivers, are transmitted to the calculation unit 30 by radiofrequency (RF) transmission using fourth radio signals 300.
  • RF radiofrequency
  • a reception beacon detecting a magnetic signal received by the transmit beacon sends this information by RF to the computing unit 30, which then requests all the reception beacons to transmit the collected data to it. typically during the last 2 seconds.
  • a signal is also regularly transmitted to the reception beacons to synchronize them.
  • the transmitting beacon can be connected to receiving beacons to communicate information through a third bidirectional radio link 101, synchronization signals, such as in particular the modulation / demodulation signal, are transmitted using this radio link.
  • the radio connection 101 is particularly easy to implement in the case of a location of people in avalanches, because the snow is permeable to waves up to high frequencies such as 433 MHz or 868 MHz. In another variant, this connection can be made by wires or optical fibers.
  • an effective technique is to rotate a beacon, for example a beacon on the surface, at a known angle, in particular 180 ° or 90 °, and then combine the measurement before and after rotation.
  • a beacon for example a beacon on the surface
  • a known angle in particular 180 ° or 90 °
  • angular sensors may be installed in the surface beacons, in particular two orthogonal bubble levels or an inclinometer based for example on accelerometers.
  • the mobile beacon must rotate at the same angle, in order to obtain the maximum of symmetry during the measurement.
  • the surface beacons may be combined with a GPS or differential GPS receiver, which will transmit the position of these beacons to the computing unit 30. It is thus possible to locate the reception beacons before the measurement and also to move them during the measurement. measure without having to redo their positioning. It is also possible to position the beacons on the surface relative to each other by triangulation or multilateration.
  • a reception beacon for example a beacon on the surface, can be combined with:
  • an inclination sensor for example an accelerometer
  • an electronic compass for example fluxgate sensors or Hall effect sensors.
  • the orientation of the receiving beacon is very advantageous from the point of view of precision, in particular in the case of a ground with a horizontal dip. In this configuration, the effects of eddy current absorption are minimal, even null.
  • the depth is calculated by successively using the three transmit coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C. There is therefore a redundancy, because we use three pieces of information for one unknown. An indicator of accuracy is generated from these data.
  • a display can be on a surface beacon; it can indicate:
  • this display may be on the calculation unit 30.
  • the reception beacons are positioned on the surface using the conventional techniques of a surveyor, such as the theodolite or the
  • the orientation of the beacons is more delicate, because it consists in measuring the two inclinations and the azimuth of each beacon constituted by the three coils 21A, 21B and 21C.
  • a preferred variant consists in placing the mobile beacon at known coordinate points, to calculate the orientation of the tags
  • an algorithm executed in the computing unit 30 then gives these three orientation values (for example two slopes and an azimuth) instead of
  • This orientation can also be measured using sensors such as inclinometers or an electronic compass.
  • a rotation matrix can be calculated using the above measurements. It makes it possible to combine the signals received by the three reception coils 21A, 21B and 21C so as to obtain a rotation of the marker. Positions that could be calculated precisely by
  • Multilateration can serve as a reference for calibrating the orientation of the receivers, which will be useful for other points. Indeed, the position obtained by multilateration is independent of the orientation of the receiving beacons, but requires at least three well positioned receivers. Note that using multilateration, it is not necessary to orient surface beacons to measure the position of the mobile beacon.
  • the distance measurement can be calibrated by calculating the ratio k between the distance indicated by the algorithm at the actual distance between the mobile beacon and a beacon on the surface. Magnetic moment or sensitivity can be multiplied by k high cube.
  • the ferromagnetic structures near the surface and mobile beacons can deflect the magnetic field lines and introduce an error in the position measurement. It is possible to compensate for this error by a calibration.
  • the calibration consists in placing the surface beacons and the mobile beacon at known coordinate points: it is thus possible to compare the measured signals with the theoretical signals, and finally to calculate a compensation matrix.
  • the surface beacons may be provided with emission coils making it possible to use them as transmitting beacons and to measure their position. These transmitting coils may be the same as those of reception. In this case the beacons on the surface can be positioned mutually and automatically.
  • the automatic pendulum or motor orientation described for the mobile beacon is also valid for surface beacons.
  • the computing unit 30 is preferably composed of:
  • a communication module 304 preferably a
  • a calculation module 302 for example a computer, a PDA, a mobile phone (smartphone) or an equivalent device with numerical calculation capabilities and with interfaces, for example a display screen, etc.
  • the computing unit 30 may be connected to the surface beacons 20. In this case it may comprise a touch screen. In another variant it is integrated in one of the tags 20.
  • the receiving beacons for example the surface beacons, measure the magnetic induction field vector and calculate three pieces of information per magnetic moment, ie nine pieces of information in total.
  • the calculation of the position and the orientation of the mobile beacon is then made from these data by an algorithm executed in the calculation unit 30 and which is based on the model of the fields. magnetic data generated by three ideal orthogonal magnetic dipoles.
  • This algorithm gives a solution, that is to say the position, the orientation and the distance between a mobile beacon and a surface beacon, but it also gives a virtual symmetrical solution, as already mentioned previously.
  • the position data thus collected make it possible to calculate, then display or record on the calculation unit 30:
  • a polar representation with the radius displayed in a non-linear manner, for example according to a logarithm to graphically display both the position and the distance of the near and far beacons in the case of the location of persons in avalanches.
  • the algorithm results in a first solution and a second symmetric solution.
  • a second symmetric solution In the case of the underground topography, as discussed to eliminate the calculated symmetric solution of the mathematical conditions are used: for example to find the "true” solution it is enough to place the mathematical condition Z ⁇ 0, that is to say that the mobile beacon is under the beacon on the surface or under the ground.
  • the computing unit 30 can restore signals to ask the user 8 to move the beacon used for the search (on the surface), for example to advance a certain distance, for example a dozen steps , obtain a second measure and thus remove this ambiguity by taking into account the measurements before and after the displacement.
  • This displacement can also be a rotation of the beacon.
  • these displacements can be known or easily measured, as in the case of a vehicle connected to the mobile beacon 10, thanks to accelerometers and measurements on its wheels.
  • the ambiguity on the symmetrical solution can be raised by comparing the positions obtained by the different receiving beacons.
  • the real solution will be the same for the different receiving beacons, while the virtual solutions will be different.
  • these positions may be communicated by radio, in particular using an ISM frequency such as 433 MHz or 868 MHz.
  • emissions from several different positions make it possible to find the real solutions by comparing the real and virtual positions obtained. For example in the case of locating people in avalanches, a receiving surface beacon is moved, particularly to find the vertical to the moving beacon that is transmitting or the nearest point. The system will then have a display
  • the directions of the transmitting beacons, or more particularly the selected beacon, from the receiving beacon With current avalanche location systems (ARVA), the direction of the field line is indicated.
  • ARVA avalanche location systems
  • a 2-D or 3-D representation preferably oriented so that what the user sees corresponds to what is indicated on the display, in the manner of a GPS equipped with a built-in compass.
  • This representation is preferably polar with logarithmic radius, for the reasons indicated above.
  • the distances measured from these beacons make it possible to calculate the position of the mobile beacon by multilateration, the distances varying little in the presence of a conducting ground 3.
  • the algorithm executed by the unit calculation 30 and calculates the position of the mobile beacon more accurately than that obtained by the algorithm used in the case of a single beacon surface, especially if there is the absorption of the magnetic field in a
  • multilateration alone does not make it possible to directly determine the orientation of the mobile beacon.
  • the computing unit 30 which uses multilateration to calculate the position (X, Y and Z), can use the information available to calculate the orientation as well.
  • the calculation unit 30 automatically chooses whether the position is calculated by multilateration and / or by calculation from the signals exchanged between the coils of the transmitting beacon and those of the receiving beacon according to the method described in this application.
  • the most suitable algorithm is chosen according to one of the following parameters:
  • the quality of the signals received by the different tags being in particular the range (magnetic noise), the absorption in conductive materials and the deformation by materials
  • the calculation unit 30 combines the two measurements, and performs, for example, an average, a weighted average, or a periodic recalibration of one of the measurements with the other measurement. In one variant, the calculation unit 30 also combines these two measurements with other measurements coming for example from another system of
  • the transmission / demodulation for the same measurement is extremely interesting to highlight the limits coming from the ground or from conducting objects. Indeed, in the absence of eddy current absorption, the coordinates measured at different frequencies will be the same. In the contrary case, it is the proof of an absorption and also a measurement of the properties of the ground (geophysical measurement).
  • a multi-frequency emission makes it possible in particular to extrapolate the measurement of the magnetic fields for a zero frequency, that is to say where there is no absorption. This is particularly interesting in the presence of ferromagnetic parts 3 such as building structures, or metal pipes. This extrapolation can for example be performed on each induced voltage measurement as a function of the
  • Mathematical transformation allows to distort the space of the results, so that the coordinates of the measured points become the real coordinates.
  • This transformation is preferably optimal from the point of view of least squares.
  • This transformation can also be obtained with a mathematical model of the field including in particular the conductivity of the different materials.
  • This model can for example be simulated by the finite element method or ideally by a correction according to a simplified model with a limited number of parameters.
  • a suitable device will allow the user to select a transmitter beacon.
  • the different tags are selected successively according to their distance to the receiver. This selection is preferably made through a touch screen or buttons. This makes it possible, for example, to optimize the routes for searching for victims buried under an avalanche.
  • a surface beacon and the calculation unit 30 can form a single device, without the need for radio frequency transmission with fourth radio signals 300.
  • the surface beacon then contains a processing unit for calculating the position with six degrees of freedom. Useful information is displayed on the beacon through a screen.
  • An alternative is to transmit this data to a PDA or a mobile phone, for example using RF communication.
  • a surface beacon, a mobile beacon and the computing unit 30 may form a single device. This is particularly the case of the location of people in avalanches, because it allows the emission (transmitter beacon) and the search (receiver beacon and calculation unit).
  • the receiving and transmitting beacons are switched: the receiving beacons become the transmitters and the beacon transmitting the receiver, the same algorithm can be used for the calculation of the position.
  • the receiving beacons become the transmitters and the beacon transmitting the receiver, the same algorithm can be used for the calculation of the position.
  • the algorithm that computes the position is an algorithm that solves a system of non-linear equations based on the ideal dipole equation. This solution can be found by successive iterations. However, the computed position is preferably accurate to the nearest measurement error; it does not result from an approximation or from a series of successive approximations.
  • the system of FIG. 1 also makes it possible to calculate indicators of the quality or the accuracy of measurement based on:
  • the redundant data from the reception coils 21A, 21B and 21C for example by comparing the measured magnetic signals with the theoretical signals.
  • Magnetic noise preferably measured outside beacon emission periods or during emissions by measuring the variance with repeated emissions.
  • This is, for example, the phase obtained by a lock-in amplifier having as input the reference oscillator 40 and the induced voltages of the reception coils 21A, 21B and 21C.
  • the nine received information can be used to make, for example, a geophysical measurement of the conductivity and / or permeability and / or permittivity of the terrain.
  • a matrix of surface tags it is possible to obtain the property mapping
  • ferromagnetic and / or conductive This model is used either as a measurement result or to correct / compensate positioning measurement errors in the same region.
  • the measurements made can be compared with simulations on a simplified terrain model, for example a horizontal dip plot consisting of a low-conducting layer (limestone) on a highly conductive layer (clay). This makes it possible, for example, to calculate the thickness of the insulating layer by modifying this parameter so that the measurements correspond best to the model. According to these quality indicators, the emission is modified, for example by changing:
  • the computing unit 30 is provided with an audible or visual alarm. This alarm makes it possible to indicate in particular that:
  • the mobile beacon has reached or is too close to a forbidden point or a user-defined prohibited zone.
  • the mobile beacon is vertical to the beacon on the surface or on the axis perpendicular to its interface. This is particularly interesting for locating people in avalanches, as it is simply the place where you usually have to dig to find the victim (s).
  • the transmitting beacon for example the mobile beacon, has sent a particular signal, for example triggered by pressing a button, for example the same button used to trigger the measurements, but pressing for a long time.
  • the alarm can also be on a mobile beacon or on the surface.
  • the information is either transmitted from the computing unit 30, magnetically or by radio, or thanks to a measurement made by the mobile beacon itself.
  • a beacon either mobile or on the surface, may consist of a housing of dimensions approximately 25 cm in diameter ⁇ 45 cm and weighing 5 to 10 cm. kg.
  • the mobile beacon can be transported by a user 8 in a backpack, or transported by a mobile robot.
  • the typical distance between two surface beacons 20 is greater than 25 m. In a variant
  • this distance is greater than 50 m.
  • ADCB ADCC ADC

Abstract

Method of positioning an underground beacon (10) comprising the following steps: - installation on the surface of several surface beacons (20), each surface beacon comprising at least three non-coplanar coils (21A, 21B, 21C) for emitting and/or receiving second radio signals (100); - exchanging first radio signals (200) between said surface beacons (20) so as to transmit data; - displacement of a mobile beacon (10) in an underground cavity (1) said mobile beacon comprising at least three non-coplanar coils (11A, 11B, 11C) for receiving and/or emitting said second radio signals (100); - despatching through the soil of second radio signals (100) between said mobile beacon (10) and said surface beacons (20), - determination of the position of said mobile beacon (10) by means of said second radio signals (100) corresponding to the three second radio signals received by each of the three coils of the receiving beacon from each of the three coils of the emitting beacon.

Description

Méthode de positionnement de balise souterraine  Underground beacon positioning method
Domaine technique Technical area
La présente invention concerne une méthode et un système de positionnement de balise souterraine. The present invention relates to a method and an underground beacon positioning system.
Etat de la technique State of the art
La présente invention concerne un procédé permettant de localiser des personnes ou des objets dans une cavité souterraine, par exemple dans une grotte, dans une mine, dans une conduite, etc. The present invention relates to a method for locating people or objects in an underground cavity, for example in a cave, in a mine, in a pipe, etc.
Des systèmes de localisation souterraine connus sont basés sur un réseau d'émetteurs ZigBee ou sur un réseau fixe de relais montés à l'intérieur de la cavité souterraine et communiquant entre eux par une interface aérienne au travers de la cavité. Le document WO091 18762 décrit par exemple un système de localisation de mineurs basée sur un réseau ad hoc de dispositifs ZigBee portés par les mineurs et placés à des endroits stratégiques. De tels systèmes nécessitent une installation préalable complexe et ne sont que mal adaptés à la localisation de spéléologues dans une grotte, par exemple. Le document EP21 59605 décrit une méthode de localisation d'un objet caché dans un milieu qui utilise une combinaison entre la méthode « Spread Spectrum » et la méthode « Sample-Hold ». Known underground localization systems are based on a network of ZigBee transmitters or on a fixed network of relays mounted inside the underground cavity and communicating with each other via an air interface through the cavity. The document WO091 18762 for example describes a miners location system based on an ad hoc network of ZigBee devices worn by the miners and placed at strategic locations. Such systems require a complex prior installation and are only poorly adapted to the location of speleologists in a cave, for example. EP21 59605 discloses a method of locating a hidden object in a medium that uses a combination of the "Spread Spectrum" method and the "Sample-Hold" method.
Le document WO09023008 décrit un système de localisation de mineurs basé sur des signaux acoustiques. Le document US2003197509 décrit un système pour localiser une cavité au dessous de la surface de la terre comprenant un dispositif pour émettre un dipôle magnétique aligné avec cette cavité et un seul récepteur comprenant deux bobines. Le système est basé sur la détection de la phase des signaux induits dans les bobines par le champ magnétique émis quand les axes des deux bobines sont dans une position particulière par rapport aux axes du champ magnétique. The document WO09023008 describes a system for locating minors based on acoustic signals. US2003197509 discloses a system for locating a cavity below the surface of the earth comprising a device for emit a magnetic dipole aligned with this cavity and a single receiver comprising two coils. The system is based on the detection of the phase of the signals induced in the coils by the magnetic field emitted when the axes of the two coils are in a particular position with respect to the axes of the magnetic field.
Les systèmes de localisation souterraine connus permettent de localiser une position souterraine à faible distance ; la portée est en général inférieure à 40 m. La précision de cette mesure n'est pas toujours suffisante et peut être perturbée par des sols électriquement conducteurs ou par des fondations de bâtiments. Known underground localization systems make it possible to locate an underground position at a short distance; the range is generally less than 40 m. The accuracy of this measurement is not always sufficient and can be disturbed by electrically conductive floors or by building foundations.
Le système de positionnement magnétique le plus utilisé en cavité souterraine pour par exemple un forage pour capter une rivière souterraine utilise une bobine générant un champ magnétique alternatif, placée dans la cavité, et une bobine réceptrice en surface. Un tel système ne permet pas de faire de la cartographie, mais seulement de trouver la position d'un point par itérations successives en cherchant les maximums ou les The most used magnetic positioning system in an underground cavity for, for example, a borehole for catching an underground river uses a coil generating an alternating magnetic field, placed in the cavity, and a receiving coil on the surface. Such a system does not make it possible to map, but only to find the position of a point by successive iterations while looking for the maximums or the
minimums des signaux reçus. minimums of the received signals.
US4710708 concerne un tel système de positionnement magnétique pour des forages qui permet de trouver la position et l'orientation d'une balise par itérations successives. Ce système ne permet pas de trouver directement la position d'un point, mais permet de s'en approcher itérativement par approximations successives. US4710708 relates to such a magnetic positioning system for drilling which makes it possible to find the position and the orientation of a beacon by successive iterations. This system does not make it possible to find the position of a point directly, but makes it possible to approach it iteratively by successive approximations.
En outre les systèmes existants ne permettent pas d'utiliser la connaissance du moment où un spéléologue est arrivé sur place pour commencer une mesure de position tout de suite. Il faut attendre que le spéléologue arrive sur place, par exemple dans une cavité, place une balise et ensuite remonte en surface pour communiquer le bon positionnement de la balise avant de commencer la mesure. La localisation souterraine est aussi notamment employée lors de forages, par exemple pour chercher du pétrole. Cette localisation part cependant de la connaissance à priori de la position où le forage est réalisé. Des fils posés le long de l'outil de forage permettent en outre de réaliser un canal de communication pour transmettre des données en surface et pour relier la balise près de la tête de forage avec le module de calcul et d'affichage de position en surface. Ce fil permet aussi de connaître la distance parcourue dans le forage, et ainsi d'utiliser avantageusement des capteurs inertiels couplé à un magnétomètre. De tels dispositifs sont inadaptés à la localisation de personnes ou d'objets dans une grotte ou une mine, lorsqu'un câble ne peut pas être tiré facilement entre l'intérieur et l'extérieur. Les systèmes de localisation de tête de forage ne peuvent donc pas être utilisés pour par exemple cartographier une cavité ou pour localiser une personne ensevelie par une avalanche, parce qu'il n'est pas possible dans ce cas d'exploiter une connaissance à priori de la position qu'on veut au contraire mesurer. In addition existing systems do not allow to use the knowledge of when a speleologist arrived on the spot to start a position measurement right away. It is necessary to wait until the speleologist arrives on the spot, for example in a cavity, places a beacon and then goes back to the surface to communicate the good positioning of the beacon before starting the measurement. Underground localization is also used in drilling, for example to look for oil. This location, however, starts from the knowledge a priori of the position where the drilling is performed. Wires placed along the drill bit also make it possible to provide a communication channel for transmitting data on the surface and for connecting the beacon near the drill head with the module for calculating and displaying the position on the surface. . This wire also makes it possible to know the distance traveled in the borehole, and thus to advantageously use inertial sensors coupled to a magnetometer. Such devices are unsuitable for locating people or objects in a cave or mine, when a cable can not be pulled easily between the inside and the outside. The drilling head locating systems can not therefore be used to for example map a cavity or to locate a person buried by an avalanche, because it is not possible in this case to exploit a knowledge a priori of the position we want to measure.
Le document "A NULL-FIELD METHOD FOR ESTIMATING The document "A NULL-FIELD METHOD FOR ESTIMATING
UNDERGROUND POSITION" IEEE Transactions on geosciences and remote sensing - Vol. 46, publié le 1 1.1 1 .2008, de Clayton P. Davis et al. concerne des résultats de simulations qui permettent d'estimer une position souterraine en utilisant des dipôles magnétiques à baisses fréquences. La méthode d'estimation présentée permet d'estimer une position souterraine en examinant les endroits où les lignes de champ ne sont pas dirigées (« zero-azimuth method »). Cette méthode est cependant compliquée et requiert une grande puissance de calcul. Il existe aussi des Appareils de Recherche de Victimes ensevelies dans les Avalanches (ARVA) qui utilisent deux fréquences, l'une de travail et l'autre pour une mesure plus précise. Certains de ces dispositifs comportent trois bobines, une de transmission et les autres deux de réception, afin de déterminer la position d'une personne ensevelie par une avalanche. Ces dispositifs permettent uniquement de détecter la présence d'une personne en suivant les lignes de champ magnétique issues d'un dipôle. Par conséquence ces dispositifs ne donnent pas directement la position de la personne, ce qui rend compliquée et ralenti la recherche. Bref résumé de l'invention UNDERGROUND POSITION "IEEE Transactions on Geosciences and Remote Sensing - Vol.46, published 1 Jan. 1, 2008, by Clayton P. Davis, et al., Relates to simulation results that allow the estimation of an underground position by using magnetic dipoles. The estimation method presented makes it possible to estimate an underground position by examining the locations where the field lines are not directed ("zero-azimuth method") .This method is however complicated and requires a great deal of computing power There are also Avalanche Buried Victim Search Devices (ARVA) which use two frequencies, one for work and the other for a more precise measurement, some of which have three coils, one for transmission and the other for transmission. other two, to determine the position of a person buried by an avalanche.These devices can only detect the presence of a person e following the magnetic field lines from a dipole. As a result, these devices do not directly give the person's position, which makes the search complicated and slow. Brief summary of the invention
Un but de l'invention est de mettre au point une méthode et un système pour déterminer la position d'une balise souterraine avec une plus grande portée (par exemple plus de 40 mètres, de préférence de l'ordre de 200 mètres). II existe aussi un besoin pour une méthode et un système qui permettent une localisation exacte de cette balise, sans approximations successives, même en présence de terrain conducteur et/ou de matériaux ferromagnétiques, par exemple de structures de bâtiments ou de tuyaux métalliques. II existe également un besoin pour un système qui permette de couvrir de grandes surfaces et qui soit flexible soit dans le temps, c'est-à- dire qui puisse être facilement reconfiguré, ou adapté à la nature du terrain. An object of the invention is to develop a method and a system for determining the position of an underground beacon with a greater range (for example more than 40 meters, preferably of the order of 200 meters). There is also a need for a method and a system which allow an exact location of this beacon, without successive approximations, even in the presence of conductive ground and / or ferromagnetic materials, for example building structures or metal pipes. There is also a need for a system that can cover large areas and is flexible over time, that is, that can be easily reconfigured, or adapted to the nature of the terrain.
Il existe aussi un besoin pour un système dans lequel la There is also a need for a system in which the
communication entre le sous-sol et la surface soit améliorée. communication between the basement and the surface is improved.
Il existe aussi un besoin pour un système amélioré de localisation de personnes dans des avalanches, qui puisse donner directement la position des personnes ensevelies, et non la direction de la ligne de champ magnétique (curviligne allant vers la victime). Un tel système serait beaucoup plus efficace dans la localisation que les dispositifs existants. There is also a need for an improved system for locating people in avalanches, which can directly give the position of the buried persons, and not the direction of the magnetic field line (curvilinear towards the victim). Such a system would be much more efficient in locating than existing devices.
Un but de la présente invention est de proposer une méthode et un système de positionnement de balise souterraine exempts des limitations des méthodes et des dispositifs connus. An object of the present invention is to provide a method and an underground beacon positioning system free from the limitations of known methods and devices.
Selon l'invention, ces buts sont atteints notamment au moyen de la méthode de positionnement de balise souterraine selon la revendication 1 . Ces buts sont atteints aussi au moyen du système de positionnement de balise souterraine selon la revendication 26. According to the invention, these objects are achieved in particular by means of the underground beacon positioning method according to claim 1. These objects are also achieved by means of the underground beacon positioning system according to claim 26.
Cette solution présente notamment l'avantage par rapport à l'art antérieur de pouvoir déterminer directement, et de préférence sans itérations successives, la position d'une balise souterraine, c'est-à-dire la direction, la distance et l'orientation de cette balise par rapport à l'une des balises en surface, à des profondeurs importantes, par exemple à des profondeurs supérieures à 40 m et une surface de plus de 10 hectares, en fonction de la puissance d'émission et de la taille des antennes. Cette portée accrue est obtenue notamment en exploitant avantageusement la redondance des balises en surface ainsi que la présence de trois bobines non coplanaires dans chaque balise. This solution has the advantage over the prior art of being able to determine directly, and preferably without successive iterations, the position of an underground beacon, that is to say the direction, the distance and the orientation of this beacon in relation to one of the surface beacons, at significant depths, for example at depths greater than 40 m and an area of more than 10 hectares, depending on the power of emission and the size of the antennas. This increased range is obtained in particular by advantageously exploiting the redundancy of the beacons on the surface as well as the presence of three non-coplanar coils in each beacon.
Avantageusement, chaque balise émettrice comporte trois bobines orthogonales qui émettent à tour de rôle, ou à des fréquences différentes, ou avec des codes numériques orthogonaux. Chaque balise réceptrice comporte également trois bobines orthogonales. En mesurant les signaux reçus lors des trois émissions orthogonales de la balise émettrice avec les trois bobines réceptrices (neuf informations, provenant des trois vecteurs reçus lors de chaque émission), il est possible de déterminer la distance entre la balise émettrice et la balise réceptrice, ainsi que les angles entre ces deux balises (c'est-à-dire la direction de la balise émettrice par rapport à la balise réceptrice) et aussi l'orientation de la balise émettrice. Cette configuration optimale améliore sensiblement la convergence de Advantageously, each transmitting beacon comprises three orthogonal coils which emit in turn, or at different frequencies, or with orthogonal numerical codes. Each receiving beacon also has three orthogonal coils. By measuring the signals received during the three orthogonal transmissions of the transmitting beacon with the three receiver coils (nine information, from the three vectors received during each transmission), it is possible to determine the distance between the transmitting beacon and the receiving beacon, as well as the angles between these two beacons (that is to say the direction of the transmitting beacon relative to the receiving beacon) and also the orientation of the transmitting beacon. This optimal configuration significantly improves the convergence of
l'algorithme pour l'extraction de la position exécuté, améliore la précision et la rend indépendante de l'orientation des balises. Chaque balise réceptrice est donc en mesure de déterminer individuellement la position ainsi que l'orientation de la balise émettrice. Les informations reçues par chaque balise en surface, ou par une même balise lors de mesures the algorithm for extracting the executed position improves the accuracy and makes it independent of the orientation of the beacons. Each receiving beacon is therefore able to individually determine the position and the orientation of the transmitting beacon. The information received by each beacon on the surface, or by the same beacon during measurements
successives, peuvent en outre être combinées pour augmenter encore la redondance et donc la précision de mesure à une profondeur donnée. L'usage d'au moins neuf paramètres indépendants permet de résoudre une équation de dipôle idéal avec neuf inconnues. Le calcul de position est effectué en supposant que les bobines émettrices émettent des lignes de champ correspondant à celles d'un dipôle idéal. Des tests ont montré que cette approximation est excellente lorsque le terrain est peu conducteur et généralement loin de perturbations électromagnétiques. En comparant les valeurs de champ magnétique reçues par chaque balise réceptrice avec la direction et l'amplitude des lignes de champ émises par un dipôle idéal, on parvient par calcul à déterminer la position de la balise mobile émettrice. successive, can be further combined to further increase the redundancy and therefore the measurement accuracy to a given depth. The use of at least nine independent parameters makes it possible to solve an ideal dipole equation with nine unknowns. The position calculation is performed assuming that the transmitting coils emit field lines corresponding to those of an ideal dipole. Tests have shown that this approximation is excellent when the terrain is poorly conductive and generally far from electromagnetic disturbances. By comparing the magnetic field values received by each receiving beacon with the direction and the amplitude of the field lines emitted by an ideal dipole, it is calculated to determine the position of the transmitting beacon.
D'une manière plus générale, il suffit que les bobines soient non coplanaires, c'est-à-dire que les axes des trois bobines soient non In a more general way, it is sufficient for the coils to be non-coplanar, that is to say that the axes of the three coils are not
coplanaires. coplanar.
Dans un mode de réalisation, la position de la balise mobile est également calculée par multilatération (trilatération sur plusieurs distances) grâce aux données obtenues depuis plusieurs balises en surface. La multilatération est généralement moins précise que le calcul de la position directement à partir des neuf signaux reçus par chaque bobine en surface en appliquant l'équation du dipôle. La multilatération présente cependant l'avantage d'être moins perturbée par la présence de terrain conducteur et/ou de matériaux ferromagnétiques, qui affecte moins la longueur des lignes de champ magnétique que leur direction. La position de la balise mobile peut être calculée en tenant compte à la fois des résultats de calcul à partir des neuf signaux radio reçus par chaque balise en surface et des résultats de la multilatération. Par exemple, la position de la balise mobile peut être calculée comme moyenne, ou moyenne pondérée, entre les positions indiquées par ces deux principes de mesure. Dans une variante, un choix est effectué manuellement ou de préférence automatiquement entre la détermination de la position de la balise mobile à partir des neuf signaux radio reçus par une ou plusieurs balises en surface ou par multilatération. Le choix est effectué en fonction de l'un des paramètres suivants : In one embodiment, the position of the mobile beacon is also calculated by multilateration (trilateration over several distances) using data obtained from several surface beacons. Multilateration is generally less accurate than calculating the position directly from the nine signals received by each surface coil by applying the dipole equation. Multilateration, however, has the advantage of being less disturbed by the presence of conductive terrain and / or ferromagnetic materials, which affects the length of the magnetic field lines less than their direction. The position of the mobile beacon can be calculated taking into account both the calculation results from the nine radio signals received by each beacon at the surface and the results of the multilateration. For example, the position of the moving beacon can be calculated as an average, or weighted average, between the positions indicated by these two measurement principles. In a variant, a choice is made manually or preferably automatically between the determination of the position of the mobile beacon from the nine radio signals received by one or more beacons on the surface or by multilateration. The choice is made according to one of the following parameters:
- nombre de balises à disposition ;  - number of tags available;
- position relative des différentes balises ; - nature du terrain ; - relative position of the different tags; - nature of the land;
- qualité des mesures issues des différentes balises.  - quality of measurements from different tags.
La position de la balise mobile peut être calculée en tenant simultanément compte des résultats de calcul à partir des signaux radio reçus par différentes balises en surface qui peuvent communiquer entre elles. The position of the mobile beacon can be calculated by simultaneously taking into account calculation results from the radio signals received by different surface beacons that can communicate with each other.
Dans une autre variante le système affiche des indicateurs de qualité de mesure qui tiennent en compte du bruit, de l'absorption par courant de Foucault, de la déformation magnétique par corps magnétiques, etc. Pour améliorer la précision de la mesure il est possible de déplacer au moins une des balises, par exemple de la translater ou de la tourner d'un angle connu, par exemple 90° ou 180°, entre deux cycles de mesures afin de faire une mesure différentielle. Dans une autre variante il est possible de mesurer la direction verticale par exemple avec un accéléromètre ou un inclinomètre, et ensuite de tourner automatiquement la bobine de la balise mobile avec un moteur pour l'aligner verticalement. Dans une autre variante, on peut émettre simultanément sur plusieurs bobines pour émettre un champ résultant dans des directions verticales et horizontales prédéterminées, par exemple dans des directions prédéterminées par rapport à la verticale déterminée grâce à un inclinomètre, ou par rapport à la direction du Nord magnétique déterminée grâce à une boussole 3D. In another variant, the system displays measurement quality indicators that take into account noise, eddy current absorption, magnetic body deformation, etc. To improve the accuracy of the measurement it is possible to move at least one of the tags, for example to translate or rotate a known angle, for example 90 ° or 180 °, between two measurement cycles to make a differential measurement. In another variant it is possible to measure the vertical direction for example with an accelerometer or an inclinometer, and then automatically turn the coil of the mobile beacon with a motor to align vertically. In another variant, it is possible to transmit simultaneously on several coils in order to emit a resulting field in predetermined vertical and horizontal directions, for example in predetermined directions with respect to the vertical determined by an inclinometer, or with respect to the direction of the North. magnetic determined by a 3D compass.
Après avoir installé à la surface plusieurs balises, elles échangent des premiers signaux radio afin de transmettre des données, par exemple des données de synchronisation ou des signaux utilisés pour déterminer la position et éventuellement l'orientation de chaque balise en surface par multilatération (UWB ou autre) ou sur la base d'autres informations tirées par exemple d'un récepteur satellitaire (GPS ou autre), de capteurs inertiels (accéléromètre 3D utilisé comme inclinomètre) et/ou magnétiques After installing several beacons on the surface, they exchange first radio signals to transmit data, for example synchronization data or signals used to determine the position and possibly the orientation of each surface beacon by multilateration (UWB or other) or on the basis of other information drawn for example from a satellite receiver (GPS or other), inertial sensors (3D accelerometer used as inclinometer) and / or magnetic
(boussole 3D) ou d'une mesure de position par une autre méthode de positionnement. Dans ce texte, l'expression « signal radio » indique soit un signal magnétique pur, soit un signal électromagnétique. (3D compass) or a position measurement by another positioning method. In this text, the expression "radio signal" indicates either a pure magnetic signal or an electromagnetic signal.
L'expression GPS indique soit le GPS américain, le système Galileo européen, le Glonass russe, ou d'autres systèmes satellitaires ou terrestres équivalents. The GPS expression indicates either the US GPS, the European Galileo system, the Russian Glonass, or other equivalent satellite or terrestrial systems.
Dans une variante préférentielle la balise mobile est une balise émettrice et les balises en surface sont réceptrices. In a preferred embodiment, the mobile beacon is a transmitting beacon and the beacons on the surface are receivers.
Avantageusement le système selon l'invention peut être permuté de façon à ce que les balises de réception en surface deviennent émettrices et la balise d'émission sous le sol devienne réceptrice. De cette façon on peut par exemple utiliser le système pour la navigation dans les mines, en obtenant directement sous terre l'information sur la position. L'utilisation de la balise mobile comme balise de réception permet aussi de réduire la consommation d'énergie de la balise mobile. La permutation peut être décidée par l'utilisateur, par exemple au moyen d'une option dans les commandes du système, sans remplacer de pièces, chaque balise pouvant être émettrice ou réceptrice. Advantageously, the system according to the invention can be permuted so that the reception receiving beacons on the surface become emitting and the transmitting beacon under the ground becomes a receiver. In this way one can for example use the system for the navigation in the mines, obtaining directly underground the information on the position. The use of the mobile beacon as a reception beacon also makes it possible to reduce the energy consumption of the mobile beacon. The permutation can be decided by the user, for example by means of an option in the system controls, without replacing parts, each beacon can be transmitting or receiving.
Dans une autre variante il est possible d'établir, à partir de plusieurs mesures, un modèle géologique du terrain en mettant en évidence la présence de structures ferromagnétiques et/ou plus ou moins conductrices. Ce modèle peut être utilisé soit comme résultat de mesure, soit pour corriger/compenser les erreurs des mesures de positionnement dans la même région. Le système donc peut trouver la position correcte d'une balise souterraine même en présence de strates ferromagnétiques ou conductrices. In another variant it is possible to establish, from several measurements, a geological model of the terrain by highlighting the presence of ferromagnetic structures and / or more or less conductive. This model can be used either as a measurement result or to correct / compensate for errors in positioning measurements in the same region. The system therefore can find the correct position of an underground beacon even in the presence of ferromagnetic or conductive layers.
Dans une variante préférentielle le système comprend une liaison radio de données bidirectionnelle entre les balises en surface et la balise souterraine ; cette liaison radio bidirectionnelle peut être avantageusement utilisée pour : - indiquer aux balises en surface que la balise souterraine est en position et que l'on peut commencer la mesure ; In a preferred embodiment the system comprises a bidirectional data radio link between the beacons on the surface and the underground beacon; this bidirectional radio link can be advantageously used for: - indicate to the surface beacons that the underground beacon is in position and that the measurement can be started;
- transmettre d'autres paramètres utiles à la mesure, par exemple des paramètres déterminés par une boussole, un GPS en surface, un  transmit other parameters useful for the measurement, for example parameters determined by a compass, a GPS on the surface, a
inclinomètre etc. ; inclinometer etc. ;
- transmettre à la balise mobile la position calculée en surface ;  transmitting to the mobile beacon the position calculated on the surface;
- transmettre d'autres données ou de la voix.  - transmit other data or voice.
La présence de cette liaison permet aussi de rendre la méthode plus efficace : une fois le spéléologue arrivé sur place, il peut appuyer sur un bouton de la balise mobile pour communiquer à travers cette liaison radio aux balises en surface que la balise souterraine est bien placée et qu'il est donc possible de commencer à faire des mesures. Dans une variante, il peut aussi utiliser cette liaison bidirectionnelle pour communiquer des messages ou des données oralement. En outre la position calculée en surface par un algorithme exécuté dans une unité de calcul peut être transmise, toujours à travers cette liaison radio, à la balise mobile. Un spéléologue ou mineur peut ainsi connaître tout de suite la position calculée et affichée sur un écran. Dans une variante un robot mobile dans une conduite peut utiliser cette information pour se diriger. The presence of this link also makes the method more efficient: once the speleologist arrived on site, he can press a button of the mobile beacon to communicate through this radio link to the beacons on the surface that the underground beacon is well placed and so it's possible to start doing measurements. Alternatively, it can also use this bidirectional link to communicate messages or data orally. In addition, the position calculated at the surface by an algorithm executed in a calculation unit can be transmitted, always through this radio link, to the mobile beacon. A speleologist or miner can immediately know the calculated position and displayed on a screen. In a variant a mobile robot in a pipe can use this information to navigate.
Dans une variante préférentielle la liaison radio bidirectionnelle utilise les mêmes bobines que celles de la localisation et n'a pas besoin d'antennes ou de bobines additionnelles. Dans une autre variante cette liaison radio bidirectionnelle utilises de bobines différentes mais qui sont enroulées autour du même noyau des bobines déjà présentes, donc chaque axe contient une paire de bobines, pour un total de six bobines, c'est-à-dire trois paires de bobines. En outre elle peut utiliser une modulation du signal échangé entre la balise mobile et les balises en surface. Dans une variante, un autre signal, éventuellement à une autre fréquence, est employé pour cette communication bidirectionnelle. Avantageusement la balise souterraine est « mobile » dans le sens que sa position est inconnue. La balise souterraine peut par exemple être associée à un robot d'exploration de conduite souterraine, par exemple un robot se déplaçant dans une canalisation d'eau, un égout, un pipeline, une conduite forcée, une mine, etc. In a preferred embodiment, the bidirectional radio link uses the same coils as those of the location and does not need additional antennas or coils. In another variant this bidirectional radio link used different coils but which are wound around the same core of the coils already present, so each axis contains a pair of coils, for a total of six coils, that is to say three pairs of coils. In addition, it can use a modulation of the signal exchanged between the mobile beacon and the beacons on the surface. In a variant, another signal, possibly at another frequency, is used for this bidirectional communication. Advantageously, the underground beacon is "mobile" in the sense that its position is unknown. The underground beacon may for example be associated with an underground pipe exploration robot, for example a robot moving in a water pipe, a sewer, a pipeline, a penstock, a mine, etc.
Le robot peut comporter un autre système pour déterminer sa position, par exemple un ou plusieurs capteurs inertiels (accéléromètres, gyroscopes etc), et/ou un câble tiré par le robot et dont on mesure la longueur, et/ou un système de vision. La position du robot mesurée par cet autre système peut être recalibrée grâce aux informations obtenues grâce à la balise mobile de l'invention. Dans une variante, la détermination de la position est effectuée en combinant les informations d'un tel autre système, par exemple d'un capteur inertiel avec les informations obtenues par ladite balise mobile. La combinaison peut par exemple être une moyenne pondérée, ou utiliser un filtre de Kalmann, des Hidden Markov Model ou des « Partially Observable Markov Décision Processes ». En d'autres termes la balise mobile selon l'invention permet de calculer une mesure plus précise de la position du robot. The robot may comprise another system for determining its position, for example one or more inertial sensors (accelerometers, gyroscopes, etc.), and / or a cable pulled by the robot and whose length is measured, and / or a vision system. The position of the robot measured by this other system can be recalibrated thanks to the information obtained thanks to the mobile beacon of the invention. In a variant, the determination of the position is carried out by combining the information of such another system, for example an inertial sensor with the information obtained by said mobile beacon. The combination may for example be a weighted average, or use a Kalmann filter, Hidden Markov Model or Partially Observable Markov Decision Processes. In other words, the mobile beacon according to the invention makes it possible to calculate a more precise measurement of the position of the robot.
La balise mobile peut aussi être contenue dans un sac-à dos porté par un promeneur, par exemple un mineur ou spéléologue. Dans une autre variante elle peut être déplacée par véhicule ou robot ou aussi par un dispositif flottant ou nageant dans une rivière souterraine ou une galerie noyée. The mobile beacon can also be contained in a backpack carried by a walker, for example a minor or speleologist. In another variant it can be moved by vehicle or robot or also by a floating device or swimming in an underground river or a drowned gallery.
La balise mobile peut être couplée à un scanner 2D ou à un scanner 3D de façon à ce qu'il soit possible, par exemple, de cartographier une grotte ou une conduite. Comme on discutera plus loin, le scanner 3D permet des mesures plus rapides ; cependant il est plus volumineux, plus cher et plus fragile qu'un scanner 2D. The mobile beacon can be coupled to a 2D scanner or a 3D scanner so that it is possible, for example, to map a cave or pipe. As will be discussed later, the 3D scanner allows faster measurements; however, it is larger, more expensive and more fragile than a 2D scanner.
Les balises en surface peuvent disposer d'un GPS pour se localiser avant la mesure. Il est ainsi possible de connaître la distance précise entre les balises en surface, qui est par exemple supérieure à 50 m pour pouvoir couvrir de grandes surfaces. Pour des questions de précision, l'utilisation d'une technique de GPS différentielle est privilégiée, afin d'obtenir une précision locale bien meilleure qu'un mètre. Dans une variante, la position relative des balises en surface est déterminée par multilatération à partir des signaux échangés directement entre ces balises. Avec des coordonnées globales et non locales, les balises de surface peuvent être localisées automatiquement dans un système de coordonnées officielles : les points souterrains positionnés par le système sont alors aussi situés directement dans le système de coordonnées officielles (globales). Surface beacons may have a GPS to locate before the measurement. It is thus possible to know the precise distance between the beacons on the surface, which is for example greater than 50 m to be able to cover large areas. For precision questions, the use of a differential GPS technique is preferred, in order to obtain a local accuracy much better than a meter. In a variant, the relative position of the surface beacons is determined by multilateration from the signals exchanged directly between these beacons. With global and non-local coordinates, surface beacons can be located automatically in an official coordinate system: the underground points positioned by the system are then also located directly in the official (global) coordinate system.
Le système peut mesurer la profondeur d'une cavité jusqu'à 400 m de distance avec une précision de l'ordre de 1 %. Il peut aussi mesurer la distance entre deux points de mesure. The system can measure the depth of a cavity up to 400 m away with an accuracy of about 1%. It can also measure the distance between two measurement points.
Avec une seule balise en surface, qui dans une variante préférentielle est une balise réceptrice, le système calcule deux réponses possibles aux équations générées par l'algorithme de calcul. Pour éliminer la solution erronée, l'utilisateur peut introduire une condition évidente, par exemple que la coordonnée verticale Z est négative. Lorsque les deux solutions possibles au système d'équation ne peuvent pas être départagées facilement, par exemple si les deux résultats sont plausibles, on peut aussi effectuer une deuxième mesure en déplaçant ou en tournant la balise mobile ou la balise fixe. Le système affiche des instructions à cet effet, puis calcule la position de la balise mobile sur la base des deux cycles de mesure (avant et après le déplacement). Le calcul de la position est affiché graphiquement et numériquement sur une unité de calcul, par exemple un ordinateur, reliée ou intégrée aux balises en surface ou à la balise mobile. Si nécessaire, les informations permettant d'afficher la position sont transmises au moyen de signaux radio à l'unité de calcul. Selon un aspect indépendant de l'invention, le système peut aussi être utilisé pour une localisation de personnes dans des avalanches, afin de déterminer la position de personnes à des distances qui peuvent aussi dépasser 30 mètres. Grâce à l'emploi de trois bobines orthogonales dans la ou les balises émettrices et dans la ou les balises réceptrices, ce système est plus précis que les dispositifs existants parce qu'il permet de visualiser la direction entre une balise émettrice et une balise réceptrice et non la direction des lignes de champ comme dans les appareils existants. En outre la mesure de distance ne dépend pas de l'orientation des balises et correspond à la distance à vol d'oiseau ou à la distance projetée dans un plan privilégié de la balise en surface (par exemple la distance parallèle au sol) ainsi que la distance mesurée perpendiculaire à ce même plan (par exemple la profondeur d'ensevelissement). Dans une variante le système utilisé pour la localisation de personnes dans des avalanches emploie seulement une balise en surface. Même si le système permet de détecter la position d'une personne à des distances supérieures à 30 m, normalement les profondeurs d'ensevelissement sont de l'ordre de grandeur du mètre. En plus en général il n'y a pas de structures ferromagnétiques qui peuvent déranger la mesure, mais la personne est ensevelie sous de la neige. Dans une variante les balises en surface formant un réseau ad hoc, et la méthode de positionnement de balise souterraine comprend la détection automatique du nombre de balises en surface. With a single beacon on the surface, which in a preferred variant is a receiving beacon, the system calculates two possible responses to the equations generated by the calculation algorithm. To eliminate the erroneous solution, the user can introduce an obvious condition, for example that the vertical coordinate Z is negative. When the two possible solutions to the equation system can not be easily separated, for example if the two results are plausible, one can also perform a second measurement by moving or rotating the mobile beacon or the fixed beacon. The system displays instructions for this, then calculates the position of the moving beacon based on the two measurement cycles (before and after the move). The calculation of the position is displayed graphically and numerically on a computing unit, for example a computer, connected to or integrated with the surface beacons or the mobile beacon. If necessary, the information for displaying the position is transmitted by means of radio signals to the computing unit. According to an independent aspect of the invention, the system can also be used for locating people in avalanches to determine the position of people at distances that may also exceed 30 meters. Thanks to the use of three orthogonal coils in the transmitting beacon or beacons and in the receiving beacon or beacons, this system is more accurate than the existing devices because it makes it possible to visualize the direction between a transmitting beacon and a receiving beacon and not the direction of field lines as in existing devices. Furthermore, the distance measurement does not depend on the orientation of the beacons and corresponds to the distance as the crow flies or the distance projected in a preferred plane of the beacon at the surface (for example the distance parallel to the ground) as well as the distance measured perpendicular to this same plane (for example the depth of burial). In a variant, the system used for locating people in avalanches only uses a surface beacon. Although the system can detect a person's position at distances greater than 30 m, normally the burial depths are in the order of magnitude of the meter. In addition in general there are no ferromagnetic structures that can disturb the measurement, but the person is buried under snow. In a variant, the surface beacons forming an ad hoc network, and the underground beacon positioning method comprises the automatic detection of the number of beacons on the surface.
Dans une autre variante la méthode de positionnement de balise souterraine mobile comprend In another variant the method of positioning mobile underground beacon includes
- le calcul de deux positions possibles de la balise mobile ;  - the calculation of two possible positions of the mobile beacon;
- l'élimination d'une des positions possibles grâce à des conditions mathématiques ou grâce à une deuxième mesure effectuée après avoir déplacé ou tourné la balise mobile ou une balise en surface ;  eliminating one of the possible positions by means of mathematical conditions or by a second measurement performed after having moved or turned the mobile beacon or a beacon on the surface;
- l'affichage sur une unité de calcul d'instructions permettant d'effectuer cette élimination. Dans une autre variante la méthode de positionnement de balise souterraine comprend - Display on an instruction calculation unit for performing this elimination. In another variant, the underground beacon positioning method comprises
- le calcul de la position de la balise mobile par l'unité de calcul ; the calculation of the position of the mobile beacon by the calculation unit;
- la transmission de la position à la balise mobile ; - the transmission of the position to the mobile beacon;
- l'affichage de la position sur l'unité de calcul et/ou sur la balise mobile.  - the display of the position on the computing unit and / or on the mobile beacon.
Dans une autre variante l'unité de calcul est intégrée dans un module avec une des balises en surface. In another variant, the computing unit is integrated in a module with one of the surface tags.
Brève description des figures Brief description of the figures
Des exemples de mise en œuvre de l'invention sont indiqués dans la description illustrée par les figures annexées dans lesquelles : Examples of implementation of the invention are indicated in the description illustrated by the appended figures in which:
La figure 1 illustre un système de positionnement de balise Figure 1 illustrates a beacon positioning system
souterraine selon un aspect de l'invention. underground according to one aspect of the invention.
La figure 2 illustre un schéma bloc d'une balise émettrice selon un aspect de l'invention. La figure 3 illustre un schéma bloc d'une balise réceptrice ainsi que de l'unité de calcul selon un aspect de l'invention. FIG. 2 illustrates a block diagram of a transmitting beacon according to one aspect of the invention. FIG. 3 illustrates a block diagram of a receiver beacon as well as of the computing unit according to one aspect of the invention.
Exemple(s) de modes de réalisation de l'invention Example (s) of Embodiments of the Invention
Dans la plupart des exemples qui suivent, les balises en surfaces sont réceptrices et les balises mobiles émettrices. D'autres exemples peuvent être construits avec un système inversé, c'est-à-dire avec des balises en surface émettrices et les balises mobiles réceptrices. Un exemple de système de positionnement de balise souterraine objet de l'invention est montré sur la figure 1. Ce système permet la mesure de la position d'une balise mobile souterraine 10 placée dans une cavité 1 , dans le but par exemple de cartographier cette cavité ou de déterminer la position d'une personne ou d'un objet, grâce à une ou plusieurs balises en surface 20 et à une unité de calcul 30. La cavité 1 peut aussi être une conduite. In most of the examples that follow, surface beacons are receivers and transmitting mobile beacons. Other examples may be constructed with an inverted system, i.e. with transmitting surface beacons and receiving mobile beacons. An example of an underground beacon positioning system which is the subject of the invention is shown in FIG. 1. This system makes it possible to measure the position of an underground mobile beacon 10 placed in a cavity 1, for the purpose for example of mapping this cavity or determine the position of a person or an object, through one or more surface beacons 20 and a calculation unit 30. The cavity 1 can also be a pipe.
Les balises de surface 20, à différence de la balise souterraine mobile 10, sont en position fixe. Le mot « fixe » dans cette invention indique que leur position ne change pas pendant la durée de la mesure. La durée de la mesure est comprise entre quelques minutes et plusieurs heures. Dans les cas de recherche de la verticale d'un point et de personne ensevelie, le récepteur est bougé après chaque mesure. Le système est donc temporaire : après avoir déterminé les mesures nécessaires, par exemple après avoir cartographié une cavité, toutes les balises peuvent être déplacées pour, par exemple, faire d'autres mesures. Même les balises fixes sont donc de préférence transportables et autonomes électriquement. The surface beacons 20, unlike the mobile underground beacon 10, are in a fixed position. The word "fixed" in this invention indicates that their position does not change during the duration of the measurement. The duration of the measurement is between a few minutes and several hours. In cases of searching for the vertical of a point and buried person, the receiver is moved after each measurement. The system is therefore temporary: after having determined the necessary measures, for example after having mapped a cavity, all the beacons can be moved to, for example, make other measurements. Even fixed beacons are therefore preferably transportable and electrically autonomous.
Selon un aspect indépendant de l'invention, le système permet la localisation de personnes dans des avalanches. Dans ce cas la localisation est performée sous une surface, par exemple une surface de neige, et non sous la terre. According to an independent aspect of the invention, the system allows the location of people in avalanches. In this case the location is performed under a surface, for example a surface of snow, and not under the ground.
Le système utilise un principe de mesure magnétique (induction) avec une ou plusieurs balises mobiles qui dans une variante préférentielle sont émettrices et une ou plusieurs balises en surface qui dans une variante préférentielle sont réceptrices contenant chacune trois bobines. La présence de trois bobines dans chaque balise assure une redondance qui permet d'améliorer sensiblement la convergence de l'algorithme pour l'extraction de la position exécuté dans l'unité de calcul, la précision et de rendre cette position indépendante de l'orientation des balises. . Dans une variante la balise mobile souterraine 10 émet des deuxièmes signaux 100 qui sont reçus par les balises en surface 20. Dans une autre variante les deuxièmes signaux 100 sont émis par les balises en surface 20 et sont reçus par la balise mobile souterraine 10. Un même système peut être reconfiguré automatiquement ou suite à une commande de l'utilisateur pour fonctionner soit selon la première variante, soit selon la seconde variante. The system uses a magnetic measurement principle (induction) with one or more mobile beacons which in a preferred embodiment are emitting and one or more surface beacons which in a preferred embodiment are receivers each containing three coils. The presence of three coils in each beacon provides redundancy that substantially improves the convergence of the algorithm for the extraction of the position executed in the computing unit, the accuracy and to make this position independent of the orientation tags. . In a variant, the underground mobile beacon 10 emits second signals 100 that are received by the surface beacons 20. In another variant, the second signals 100 are emitted by the surface beacons 20 and are received by the underground mobile beacon 10. same system can be reconfigured automatically or following a command from the user to operate either according to the first variant, or according to the second variant.
Dans une variante, le système permet la détermination de la position d'une balise mobile souterraine 10. Dans une autre variante, il permet de déterminer aussi son orientation. In one variant, the system makes it possible to determine the position of an underground mobile beacon 10. In another variant, it also makes it possible to determine its orientation.
Le mot « souterrain » dans cette invention signifie sous de la roche, de la terre, du béton, de l'eau, de la neige ou sous toutes autres matières solides ou liquides. The word "underground" in this invention means under rock, earth, concrete, water, snow, or any other solids or liquids.
Le système est composé de trois parties : The system consists of three parts:
- Une balise souterraine mobile 10. - A mobile underground beacon 10.
Dans une variante préférentielle la balise mobile 10 émet des deuxièmes signaux 100. Le système permet ainsi de déterminer sa position. Comme on verra plus loin, cette balise mobile 10 peut avantageusement comprendre trois bobines orthogonales pouvant générer successivement trois moments magnétiques orthogonaux. Dans une variante il est possible d'utiliser plusieurs balises mobiles 10 dans un même système, et de déterminer la position de chacune de ces balises mobiles, par exemple afin de localiser plusieurs personnes ou objets dans une cavité souterraine.  In a preferred embodiment, the mobile beacon 10 emits second signals 100. The system thus makes it possible to determine its position. As will be seen below, this mobile beacon 10 may advantageously comprise three orthogonal coils that can successively generate three orthogonal magnetic moments. In one variant it is possible to use several mobile beacons 10 in the same system, and to determine the position of each of these mobile beacons, for example in order to locate several persons or objects in an underground cavity.
La balise mobile peut être portée par un utilisateur (par exemple un mineur ou un spéléologue) ou associée à un robot, par exemple un robot d'inspection de conduite, qu'elle peut aussi aider à se diriger. Une ou plusieurs balises placées en surface 20. The mobile beacon can be worn by a user (for example a miner or a speleologist) or associated with a robot, for example a driving inspection robot, that it can also help to navigate. One or more tags placed on the surface 20.
Dans une variante préférentielle ces balises en surface 20 mesurent le champ magnétique émis par la balise souterraine mobile 10.  In a preferred variant, these surface beacons 20 measure the magnetic field emitted by the mobile underground beacon 10.
Comme on verra plus loin, avantageusement chaque balise en surface 20 peut aussi comprendre trois bobines orthogonales sur lesquelles sont mesurées successivement les tensions induites par les deuxièmes signaux 100 émis successivement par la balise mobile 10. - Une unité de calcul 30.  As will be seen below, advantageously each surface beacon 20 may also comprise three orthogonal coils on which are measured successively the voltages induced by the second signals 100 emitted successively by the mobile beacon 10. - A computing unit 30.
Cette unité 30 permet le calcul de la position et de l'orientation de la balise mobile 10, l'affichage numérique et graphique (plan, coupe et 3D) et l'enregistrement des mesures à partir des données obtenues par les balises réceptrices qui, dans une variante préférentielle, sont les balises placées en surface 20.  This unit 30 allows the calculation of the position and the orientation of the mobile beacon 10, the digital and graphic display (plane, section and 3D) and the recording of the measurements from the data obtained by the receiving beacons which, in a preferred embodiment, are the beacons placed at the surface 20.
Dans une variante cette unité de calcul 30 peut être intégrée à une balise en surface 20.  In a variant, this calculation unit 30 can be integrated into a surface beacon 20.
Comme discuté, dans une variante préférentielle la balise mobile 10 est émettrice et les balises 20 en surface sont réceptrices. Dans une autre variante il est possible de permuter les balises émettrices et réceptrices : les balises émettrices se trouvent alors en surface et la balise réceptrice sous terre. Il est aussi possible de placer toutes les balises sous terre, toutes les balises en surface ou toutes dispositions intermédiaires. As discussed, in a preferred embodiment the mobile beacon 10 is transmitting and the beacons 20 on the surface are receivers. In another variant it is possible to switch the transmitting and receiving beacons: the transmitting beacons are then on the surface and the receiver beacon underground. It is also possible to place all tags underground, all tags on the surface or any intermediate arrangements.
Après avoir installé à la surface plusieurs balises, elles échangent des premiers signaux radio 200 afin de transmettre des données. Les données échangées peuvent par exemple comporter l'identifiant des balises réceptrices et des données de synchronisation afin de synchroniser temporellement les balises fixes. Il est aussi possible d'échanger par ce canal des données permettant de localiser les balises fixes, par exemple des coordonnées déterminées par un GPS dans chaque balise fixe, ou After installing several tags at the surface, they exchange first radio signals 200 in order to transmit data. The exchanged data may for example include the identifier of the receiving beacons and synchronization data in order to temporally synchronize the fixed beacons. It is also possible to exchange via this channel data making it possible to locate the fixed beacons, for example coordinates determined by a GPS in each fixed beacon, or
introduites par un opérateur, ou encore des signaux permettant de déterminer par multilatération ou triangulation, mesure de temps de vol, etc., la position relative de chaque balise mobile organisées selon un réseau ad hoc. Les données échangées peuvent également comporter des signaux utiles aux opérateurs, par exemple des signaux pour indiquer à différents opérateurs que la mesure est prête, des signaux de maintenance comme le niveau de charge des batteries ou d'alarme, etc. Lors de la mesure, ce canal est utilisé pour communiquer à l'unité de calcul des données provenant des signaux reçus par chaque balise réceptrice. introduced by an operator, or signals allowing determine by multilateration or triangulation, measurement of flight time, etc., the relative position of each mobile beacon organized according to an ad hoc network. The data exchanged may also include signals useful to the operators, for example signals to indicate to different operators that the measurement is ready, maintenance signals such as the level of battery charge or alarm, etc. During measurement, this channel is used to communicate to the computing unit data from the signals received by each receiving beacon.
Le positionnement des balises en surface par GPS (y compris les systèmes équivalents GALILEO ou GLONASS) peut être basé sur The positioning of surface beacons by GPS (including equivalent GALILEO or GLONASS systems) can be based on
l'information de code contenue dans le signal GPS. De préférence, afin d'augmenter la précision, il est proposé d'utiliser l'information sur la phase du signal GPS. Avec cette information de phase, il est possible de calculer avec une précision centimétrique, les positions relatives des balises en surface. Une possibilité consiste à placer une des balises sur un point de référence, en particulier l'entrée d'une conduite, d'une mine ou de toutes galeries souterraines. Les informations du GPS, de code et/ou de phase, peuvent être transmises par des moyens de communication sans fils au logiciel utilisé pour l'algorithme du système de positionnement magnétique souterrain. Comme discuté, dans une variante préférentielle la balise mobile 10 est une balise émettrice. Comme illustré sur la figure 2, une balise émettrice peut comprendre : the code information contained in the GPS signal. Preferably, in order to increase the accuracy, it is proposed to use the information on the phase of the GPS signal. With this phase information, it is possible to calculate centimeter accuracy, the relative positions of the beacons on the surface. One possibility is to place one of the beacons on a reference point, in particular the entrance to a pipe, a mine or any underground galleries. The GPS, code and / or phase information can be transmitted by wireless communication means to the software used for the underground magnetic positioning system algorithm. As discussed, in a preferred embodiment the mobile beacon 10 is a transmitting beacon. As illustrated in FIG. 2, a transmitting beacon can comprise:
- trois bobines orthogonales 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C, formant une bobine 3D et permettant de générer successivement trois champs magnétiques orthogonaux ;  three orthogonal coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C, forming a 3D coil and making it possible successively to generate three orthogonal magnetic fields;
- trois capacités de résonance 12A, 12B et 12C placées en série avec les trois bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C ;  three resonance capacitors 12A, 12B and 12C placed in series with the three coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C;
- trois amplificateurs de puissance 13A, 13B et 13C ; dans une variante ces trois amplificateurs comprennent des transistors de puissances placés en pont en H ;  three power amplifiers 13A, 13B and 13C; in a variant, these three amplifiers comprise power transistors placed in an H-bridge;
- une électronique de commande 14, comportant de préférence un microcontrôleur 1 5 ;  a control electronics 14, preferably comprising a microcontroller 1 5;
- une référence de fréquence 17, qui dans une variante est constituée par un oscillateur à quartz ; - une source d'énergie 18, par exemple un accumulateur au Pb ou Liions ; a frequency reference 17, which in a variant is constituted by a quartz oscillator; a source of energy 18, for example a Pb or Liion accumulator;
- un poussoir 16 permettant de déclencher manuellement l'émission.  a pusher 16 making it possible to trigger the transmission manually.
Les trois bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C sont selon les cas des bobines à air ou à noyaux ferromagnétiques. Les bobines à air sont utilisées pour réaliser des grandes bobines de taille décimétrique. Inversement, les bobines à noyaux ferromagnétiques sont utilisées pour des petites bobines. Dans une variante, une balise émettrice comprend une combinaison des deux types de bobines, c'est-à-dire deux bobines à noyau et une bobine à air, pour obtenir une forme aplatie. Dans une variante préférentielle les trois bobines sont imbriquées. The three coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C are depending on the case of air coils or ferromagnetic cores. Air coils are used to make large coils of decimetre size. Conversely, ferromagnetic core coils are used for small coils. In a variant, a transmitting beacon comprises a combination of the two types of coils, that is to say two core coils and an air coil, to obtain a flattened shape. In a preferred embodiment the three coils are nested.
Grâce à la balise mobile 10, composée par les trois bobines Thanks to the mobile beacon 10, composed by the three reels
orthogonales 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C, trois dipôles orthogonaux sont générés. En utilisant au moins deux balises réceptrices en surface ayant chacune au moins une bobine, il est possible alors de calculer la position et l'orientation de la balise mobile, ainsi que la distance entre les balises en surface et la balise mobile. Les mêmes considérations sont valables en utilisant plusieurs balises réceptrices en surface 20, composées par les trois bobines orthogonal 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C, three orthogonal dipoles are generated. By using at least two surface receiving beacons each having at least one coil, it is then possible to calculate the position and orientation of the mobile beacon, as well as the distance between the surface beacons and the mobile beacon. The same considerations are valid using several surface receiving beacons 20, composed by the three coils
orthogonales 21 A, 21 B et 21 C, et une balise émettrice mobile ayant au moins une bobine. Les mêmes considérations sont valables dans le cas du système inversé, c'est-à-dire avec une balise réceptrice mobile et plusieurs balises émettrices en surface. orthogonal 21 A, 21 B and 21 C, and a mobile transmitting beacon having at least one coil. The same considerations are valid in the case of the inverted system, that is to say with a mobile receiver beacon and several transmitting beacons on the surface.
Dans une variante chaque balise en surface permet à l'unité de calcul de calculer indépendamment la position de la balise mobile, au moyen de deuxièmes signaux radio, avec une des configurations suivantes : In one variant, each surface beacon allows the computing unit to independently calculate the position of the mobile beacon, by means of second radio signals, with one of the following configurations:
- la balise mobile comprend au moins deux bobines orthogonales et les balises en surface trois bobines orthogonales ;  the mobile beacon comprises at least two orthogonal coils and the surface beacons three orthogonal coils;
- la balise mobile comprend trois bobines orthogonales et les balises en surface au moins deux bobines orthogonales. Dans une variante préférentielle toutes les balises sont composées de trois bobines orthogonales 1 1 A, 1 1 B, 1 1 C, 21 A, 21 B et 21 C, et chaque balise fixe mesure neuf signaux pour le calcul de la position de la balise mobile. Cette configuration optimale améliore sensiblement la convergence de l'algorithme pour l'extraction de la position exécuté dans l'unité de calcul 30, améliore la précision et la rend indépendante de l'orientation des balises. the mobile beacon comprises three orthogonal coils and the surface beacons at least two orthogonal coils. In a preferred embodiment all the beacons are composed of three orthogonal coils 1 1 A, 1 1 B, 1 1 C, 21 A, 21 B and 21 C, and each fixed beacon measures nine signals for calculating the position of the beacon mobile. This optimal configuration substantially improves the convergence of the algorithm for the extraction of the position executed in the computing unit 30, improves the accuracy and makes it independent of the orientation of the beacons.
Les trois bobines orthogonales 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C sont alimentées par une référence de tension, ou de courant, modulée par un signal généré par l'électronique. Ce signal est de préférence un signal carré ou sinusoïdal. The three orthogonal coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C are powered by a voltage reference, or current, modulated by a signal generated by the electronics. This signal is preferably a square or sinusoidal signal.
Chaque bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C est de préférence connectée à une capacité 12A, 12B et 12C pour former un circuit résonant série, dont la fréquence de résonance est la fréquence de travail. La fréquence de travail est déterminée par l'élément 17, qui peut être un oscillateur à quartz, un oscillateur LC (incluant la bobine 3D), un circuit RC, par exemple un circuit interne au microcontrôleur 1 5. Grâce à la connaissance de la phase entre les trois différentes émissions, lors de la démodulation il est possible d'obtenir les signes (phase variante de 180° à la réception) des moments Each coil 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C is preferably connected to a capacitance 12A, 12B and 12C to form a series resonant circuit, whose resonant frequency is the working frequency. The working frequency is determined by the element 17, which may be a crystal oscillator, an LC oscillator (including the 3D coil), an RC circuit, for example an internal circuit to the microcontroller 1 5. Thanks to the knowledge of the phase between the three different emissions, during the demodulation it is possible to obtain the signs (phase variant of 180 ° at the reception) moments
magnétiques. Le moment magnétique généré par la bobine 3D est alternatif, de préférence sinusoïdal. Dans une variante, pour économiser l'énergie, ce signal n'est pas émis en continu mais par intermittence avec un rapport cyclique faible, et uniquement pendant une durée limitée après la demande d'émission introduite de préférence manuellement au moyen du poussoir, ou à intervalles cycliques. Outre l'économie d'énergie, il est préférable d'émettre avec une bobine 1 1 A pendant un court instant avant de commuter immédiatement sur les autres bobines 1 1 B et 1 1 C afin de garantir que la bobine émettrice reste immobile pendant tout le cycle d'émission, notamment si la balise n'est pas fixe, par exemple si elle est dans un sac à dos porté par un promeneur 8, ou dans un véhicule en mouvement, ou dans ou sur un robot. La balise d'émission, par exemple la balise mobile, est de préférence munie d'indicateurs, par exemple sonores et/ou lumineux, pour : magnetic. The magnetic moment generated by the 3D coil is alternating, preferably sinusoidal. In a variant, to save energy, this signal is not transmitted continuously but intermittently with a low duty cycle, and only for a limited time after the transmission request preferably introduced manually by means of the pusher, or at cyclic intervals. In addition to the energy saving, it is preferable to transmit with a coil 1 1 A for a short time before switching immediately on the other coils 1 1 B and 1 1 C to ensure that the transmitting coil remains stationary during all the transmission cycle, especially if the beacon is not fixed, for example if it is in a backpack carried by a walker 8, or in a moving vehicle, or in or on a robot. The transmitting beacon, for example the mobile beacon, is preferably provided with indicators, for example sound and / or light, for:
- Indiquer son fonctionnement, par exemple indiquer qu'elle est en émission, ou qu'elle va être en émission.  - Indicate how it works, for example indicate that it is in issue, or that it will be in issue.
- Indiquer qu'elle doit rester immobile.  - Indicate that she must remain motionless.
- Référencer l'émission en cours, avec par exemple un compteur d'émission.  - Referencing the current program, for example with an emission counter.
- Indiquer la réception d'un signal provenant des balises réceptrices, par exemples les balises de surface 20, ou de l'unité de calcul 30.  - Indicate the reception of a signal coming from the reception beacons, for example the surface beacons 20, or of the computing unit 30.
- Indiquer le niveau de la batterie 18.  - Indicate the level of the battery 18.
Une balise d'émission, par exemple une balise mobile, peut émettre soit à des intervalles prédéfinis, par exemple durant une seconde toutes les cinq secondes, soit sur demande, soit après un événement. Dans ce dernier cas l'événement peut être : A transmitting beacon, for example a mobile beacon, can transmit either at predefined intervals, for example for one second every five seconds, on demand, or after an event. In the latter case the event can be:
- Appuyer sur le bouton 16. Dans une variante ce bouton 16 est un dispositif flexible permettant d'éviter de faire bouger la balise lors de l'appui et permettant au mineur ou au spéléologue 8 de s'éloigner pour limiter son exposition au champ magnétique.  - Press the button 16. In a variant this button 16 is a flexible device to avoid moving the beacon during the support and allowing the minor or speleologist 8 to move away to limit its exposure to the magnetic field .
- Une commande vocale émise par le mineur ou le spéléologue 8. - Une commande provenant d'un autre dispositif couplé à la balise émettrice, qui dans une variante est la balise mobile, par exemple un robot qui lui permette de se déplacer de manière autonome, un scanner 2-D ou 3- D pour reconstituer par exemple la géométrie d'une cavité 1 ou un ordinateur couplé au microprocesseur 1 5.  - A voice command issued by the minor or speleologist 8. - A command from another device coupled to the transmitting beacon, which in a variant is the mobile beacon, for example a robot that allows it to move autonomously , a 2-D or 3-D scanner to reconstitute for example the geometry of a cavity 1 or a computer coupled to the microprocessor 1 5.
- Un signal transmis à travers la liaison radio 101 par les balises réceptrices, par exemple les balises en surface 20, ou par un autre dispositif.  A signal transmitted through the radio link 101 by the receiving beacons, for example the surface beacons 20, or by another device.
- Un changement de position ou d'orientation de la balise mobile, détecté par exemple par un ou plusieurs accéléromètres couplés à cette balise.  - A change of position or orientation of the mobile beacon, detected for example by one or more accelerometers coupled to this beacon.
- Une longue période d'immobilité de la balise mobile, détectée par exemple par un ou plusieurs accéléromètres ou par un capteur de vibration, couplés à cette balise.  - A long period of immobility of the mobile beacon, detected for example by one or more accelerometers or by a vibration sensor, coupled to this beacon.
- Une alarme déclenchée par un des moyens de mesure qui seront décrits plus loin. Dans une variante les trois signaux magnétiques générés par les trois bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C dans les trois directions orthogonales sont multiplexés temporellement. Dans une autre variante ils peuvent être multiplexés en fréquence, en alimentant chaque bobine 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C avec une fréquence différente et en séparant les trois signaux par traitement du signal. - An alarm triggered by one of the measuring means which will be described later. In a variant, the three magnetic signals generated by the three coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C in the three orthogonal directions are time multiplexed. In another variant they may be multiplexed in frequency, feeding each coil 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C with a different frequency and separating the three signals by signal processing.
Comme discuté, dans une variante préférentielle la balise émettrice est la balise mobile 10. Elle transmet des deuxièmes signaux radio 100 à des balises réceptrices qui, dans cette variante préférentielle, sont les balises en surface 20. Comme indiqué sur la figure 1 par les flèches 100 qui sont bidirectionnelles, la communication entre la balise mobile 10 et les balises en surface 20 peut être bidirectionnelle. Afin de permettre ce type de communication, les bobines d'émission 1 1 A, 1 1 B, et 1 1 C peuvent également être utilisées comme bobines de réception. Cette communication As discussed, in a preferred embodiment the transmitting beacon is the mobile beacon 10. It transmits second radio signals 100 to receiver beacons which, in this preferred embodiment, are the beacons at the surface 20. As indicated in FIG. 1 by the arrows 100 which are bidirectional, the communication between the mobile beacon 10 and the surface beacons 20 can be bidirectional. In order to allow this type of communication, the transmission coils 1 1 A, 1 1 B, and 1 1 C can also be used as reception coils. This communication
bidirectionnelle peut permettre aussi de synchroniser les balises émettrices dans le cas où il y en a plusieurs. bidirectional can also synchronize the transmitting beacons in case there are several.
La fréquence d'émission dépend des milieux des applications : pour des applications souterraines dans des terrains contenant du calcaire ou du granit, elle se situe dans la bande ULF (300 Hz - 3 kHz) ou éventuellement au début des VLF (< 10 kHz). Pour des applications dans des milieux moins conducteurs, comme la neige, la fréquence d'émission est de préférence supérieure à 100 kHz. Dans la variante de la localisation des personnes dans les avalanches, pour des raisons de compatibilité, l'émission peut être effectuée dans une unique direction à la fréquence normalisée de 457 kHz. Les changements de fréquence peuvent être effectués en ajoutant ou en supprimant une capacité du réseau LC (1 1 A-12A, 1 1 B-12B, 1 1 C-12C), par exemple avec un ou plusieurs multiplexeurs, ou avec un interrupteur, soit analogique soit plus simplement un relais. The emission frequency depends on the application environment: for underground applications in soil containing limestone or granite, it is located in the ULF band (300 Hz - 3 kHz) or possibly at the beginning of the VLF (<10 kHz) . For applications in less conductive environments, such as snow, the emission frequency is preferably greater than 100 kHz. In the variant of the location of persons in avalanches, for reasons of compatibility, the emission can be carried out in a single direction at the normalized frequency of 457 kHz. The frequency changes can be made by adding or removing a capacity of the LC network (1 1 A-12A, 1 1 B-12B, 1 1 C-12C), for example with one or more multiplexers, or with a switch, either analog or more simply a relay.
La fréquence d'émission peut donc être modifiée en fonction du type de terrain qui sépare la balise d'émission, par exemple la balise mobile 10, des balises de réception, par exemple les balises en surface 20. Dans le cas d'un terrain contenant de l'argile, puisque le terrain est plutôt conducteur, la fréquence d'émission doit être faible, en tout cas < 10 kHz, ou même inférieure à 1 kHz. Dans le cas d'un terrain plutôt isolant comme le granit, une fréquence plus élevée doit être utilisée, par exemple > 10 kHz. Cette modification de la fréquence d'émission peut être automatique ou manuelle. The transmission frequency can therefore be modified according to the type of terrain which separates the transmitting beacon, for example the mobile beacon 10, receiving beacons, for example the beacons at the surface 20. In the case of a clay-containing ground, since the terrain is rather conductive, the transmission frequency must be low, in any case <10 kHz, or even lower than 1 kHz. In the case of a rather insulating ground like granite, a higher frequency must be used, for example> 10 kHz. This modification of the transmission frequency can be automatic or manual.
Dans une variante il est possible d'utiliser plusieurs fréquences pour une même mesure pour mettre en évidence les limites provenant du terrain ou d'objets conducteurs interférant dans la mesure, comme par exemple des bancs marneux ou argileux très conducteurs indiqués par la référence 3 sur la figure 1 . Dans une variante la balise mobile, qui dans une variante est émettrice, émet un signal magnétique contenant des harmoniques parce que, par exemple, les bobines d'émission 1 1A, 1 1 B et 1 1 C sont alimentées avec un courant triangulaire, c'est-à-dire un signal carré de tension, ou avec un courant triangulaire trapézoïdale. La démodulation dans les balises de réception est donc effectuée soit sur la fréquence fondamentale soit sur les harmoniques, pour obtenir les signaux aux différentes fréquences. Ces mesures multifréquences peuvent en particulier être utilisées pour faire des mesures géophysiques afin de déterminer la conductivité ou d'autres paramètres du terrain. In one variant it is possible to use several frequencies for the same measurement in order to highlight the limits coming from the ground or from interfering conducting objects in the measurement, such as for example marneux or clayey, highly conductive benches indicated by the reference 3 on Figure 1. In one variant, the mobile beacon, which in a variant is transmitting, transmits a magnetic signal containing harmonics because, for example, the transmitting coils 1 1A, 1 1B and 1 1C are fed with a triangular current, c that is, a square voltage signal, or with a trapezoidal triangular current. The demodulation in the reception beacons is therefore performed either on the fundamental frequency or on the harmonics, to obtain the signals at the different frequencies. These multifrequency measurements can in particular be used to make geophysical measurements to determine the conductivity or other parameters of the terrain.
La fréquence d'émission est choisie entre les harmoniques des réseaux électriques et ferroviaires, qui sont les multiples entiers de 50 Hz, 60 Hz et 16 2/3 Hz. Les fréquences idéales peuvent par conséquent être de 325 Hz, 625 Hz, 925 Hz, 1225 Hz, 1525 Hz, 1825 Hz, 2125 Hz, 2425 Hz ou 2725 Hz. The transmission frequency is chosen between the harmonics of the electrical and rail networks, which are the integer multiples of 50 Hz, 60 Hz and 16 2/3 Hz. The ideal frequencies can therefore be 325 Hz, 625 Hz, 925 Hz. , 1225 Hz, 1525 Hz, 1825 Hz, 2125 Hz, 2425 Hz or 2725 Hz.
Pour des applications souterraines, la fréquence de 1225 Hz est préférée parce qu'elle représente un bon compromis entre le temps de latence pour mesurer le signal d'une bobine (typiquement 100 cycles), l'absorption du signal dans le terrain et le bruit magnétique d'origine humaine. Le champ magnétique généré par une balise d'émission, par exemple une balise mobile, est régulé, afin d'émettre un moment magnétique précis. Deux possibilités permettent de réaliser ce type de régulation : For underground applications, the frequency of 1225 Hz is preferred because it represents a good compromise between the latency to measure the signal of a coil (typically 100 cycles), the signal absorption in the field and the noise magnetic of human origin. The magnetic field generated by an emission beacon, for example a mobile beacon, is regulated in order to emit a precise magnetic moment. Two possibilities make it possible to realize this type of regulation:
- Mesure du courant traversant les bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C par un capteur à effet Hall ou un capteur inductif.  - Measurement of the current through the coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C by a Hall effect sensor or an inductive sensor.
- Mesure du champ émis par chaque bobine 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C par un magnétomètre qui peut être constitué par un ou plusieurs capteurs à effet Hall, un ou plusieurs capteurs magnéto-résistifs ou une autre bobine.  - Measuring the field emitted by each coil 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C by a magnetometer which can be constituted by one or more Hall effect sensors, one or more magnetoresistive sensors or another coil.
Dans le cas d'une balise d'émission de grande dimension, l'utilisation d'un magnétomètre est privilégiée, parce qu'elle permet aussi de In the case of a large emission beacon, the use of a magnetometer is preferred, because it also makes it possible to
compenser des couplages ou des effets parasites. L'utilisation d'un magnétomètre 3D permet aussi de compenser la non-orthogonalité du champ magnétique émis, qui est une combinaison des trois champs émis simultanément par les trois bobines émettrices 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C. La valeur de consigne du champ magnétique généré par une balise d'émission, par exemple par la balise mobile, peut être : compensate for coupling or spurious effects. The use of a 3D magnetometer also makes it possible to compensate for the non-orthogonality of the emitted magnetic field, which is a combination of the three fields emitted simultaneously by the three transmitting coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C. The value of setpoint of the magnetic field generated by an emission beacon, for example by the mobile beacon, can be:
- Constante.  - Constant.
- Réglée manuellement en fonction de la distance entre la balise d'émission et celles de réception.  - Manually adjusted according to the distance between the transmit beacon and the reception beacon.
- Réglée automatiquement en fonction du niveau de bruit mesuré par la balise d'émission elle-même ou par les balises de réception.  - Automatically adjusted according to the noise level measured by the transmit beacon itself or by the reception beacons.
Dans une variante une balise d'émission peut être combinée à : In a variant, an emission beacon can be combined with:
- Des capteurs d'inclinaisons ou de mouvements, par exemple accéléromètres et gyroscopes.  - Inclination or motion sensors, for example accelerometers and gyroscopes.
- Des boussoles électroniques (boussoles 3D), comme par exemple des capteurs fluxgate, AMR, GMR, GMI ou à effet Hall.  - Electronic compasses (3D compasses), such as fluxgate, AMR, GMR, GMI or Hall effect sensors.
- Des capteurs de vibrations.  - Vibration sensors.
Grâce aux accéléromètres et/ou aux boussoles, il est possible de générer des dipôles dont l'orientation est connue et maintenue identique. II est ainsi possible de superposer les champs magnétiques émis par les trois bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C de la balise d'émission pour obtenir un champ qui a une orientation connue, par exemple un champ vertical (direction Z sur la figure 1 ) ou orienté au nord magnétique. De cette façon le nombre de degrés de liberté du système est réduit et donc sa précision est augmentée. Dans une variante, une fois mesurée la direction verticale par exemple avec un accéléromètre, les bobines d'émission peuvent être ensuite tournées pour obtenir un champ magnétique aligné verticalement selon la direction déterminée. Cet alignement peut être automatique en utilisant un moteur pour faire tourner la balise, ou effectuée manuellement par un utilisateur en suivant de préférence des instructions visuelles ou auditives restituées par la balise. Dans une autre variante, une fois mesurée la direction verticale et celle horizontale, l'émission des trois bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C peut être effectuée dans des directions verticales et horizontales connues. De cette façon la précision de la mesure est augmentée. Les informations supplémentaires provenant des capteurs With accelerometers and / or compasses, it is possible to generate dipoles whose orientation is known and maintained the same. It is thus possible to superpose the magnetic fields emitted by the three 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C coils of the transmit beacon to obtain a field which has a known orientation, for example a vertical field (Z direction in Figure 1) or oriented magnetic north. In this way the number of degrees of freedom of the system is reduced and thus its accuracy is increased. In a variant, once the vertical direction has been measured, for example with an accelerometer, the emission coils can then be rotated to obtain a magnetic field aligned vertically in the determined direction. This alignment can be automatic using a motor to rotate the beacon, or performed manually by a user preferably following visual or auditory instructions returned by the beacon. In another variant, once the vertical and horizontal directions have been measured, the emission of the three coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C can be carried out in known vertical and horizontal directions. In this way the accuracy of the measurement is increased. Additional information from the sensors
d'inclinaisons ou de mouvements, des boussoles électroniques ou des capteurs de vibrations peuvent être utilisées par l'algorithme de calcul exécuté dans l'unité de calcul 30 qui détermine la position de la balise d'émission. Ces informations supplémentaires sont de préférence transmises en « temps réel », c'est-à-dire dans un lapse de temps inférieur à 10 secondes. Dans une variante ces données utiles à la mesure peuvent être transmises en utilisant une troisième liaison radio bidirectionnelle, indiquée par les flèches pointillées 101 de la figure 1 . Dans le cas d'une localisation de personnes dans des avalanches, ces informations peuvent aussi être de préférence transmises par radiofréquence en utilisant une fréquence ISM, par exemple la fréquence de 433 MHz qui traverse la neige en étant peu ou pas absorbée. inclinations or movements, electronic compasses or vibration sensors may be used by the calculation algorithm executed in the computing unit 30 which determines the position of the transmitting beacon. This additional information is preferably transmitted in "real time", that is to say in a lapse of time less than 10 seconds. Alternatively this measurement-relevant data may be transmitted using a third bidirectional radio link, indicated by the dotted arrows 101 of Figure 1. In the case of a person location in avalanches, this information can also preferably be transmitted by radio frequency using an ISM frequency, for example the frequency of 433 MHz which passes through the snow being little or not absorbed.
Comme discuté, ces informations supplémentaires permettent d'augmenter la précision des calculs : par exemple l'utilisation d'un capteur d'inclinaison et d'une boussole permet de supprimer les trois degrés de liberté de rotation et de cette façon l'algorithme de calcul ne doit plus tenir en compte de ces trois degrés de liberté. As discussed, this additional information makes it possible to increase the accuracy of the calculations: for example the use of a tilt sensor and a compass makes it possible to eliminate the three degrees of freedom of rotation and in this way the calculation algorithm must no longer take into account these three degrees of freedom.
Certaines de ces données supplémentaires peuvent aussi être utilisées afin de déterminer les périodes d'émission. Par exemple une émission ne peut avoir lieu qu'après un déplacement de la balise mobile ou seulement pendant ses périodes d'immobilité. A ces propos la troisième liaison radio bidirectionnelle 101 peut être utilisée pour transmettre l'indication aux balises de réception, par exemple les balises en surface 20, que la balise d'émission, par exemple la balise mobile 10, est en position. Dans une autre variante ces informations supplémentaires peuvent être mémorisées dans la balise d'émission pour un transfert ultérieur. Some of this additional data may also be used to determine the issue periods. For example, a broadcast can take place only after a movement of the mobile beacon or only during its periods of immobility. In this regard, the third bidirectional radio link 101 may be used to transmit the indication to the reception beacons, for example the surface beacons 20, that the transmitting beacon, for example the mobile beacon 10, is in position. In another variant, this additional information can be stored in the transmission beacon for subsequent transfer.
La troisième liaison radio 101 peut utiliser une modulation du champ magnétique généré par les bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C. Il est possible d'en moduler : The third radio link 101 may use a modulation of the magnetic field generated by the coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C. It is possible to modulate:
- l'amplitude ;  - the amplitude;
- la durée ;  - the duration ;
- la fréquence ;  - frequency ;
- la phase ;  - the sentence ;
- le délai entre des émissions. La troisième liaison radio 101 peut être bidirectionnelle. Dans ce cas, une ou plusieurs bobines des balises sont utilisées comme antenne d'émission et une ou plusieurs bobines comme antenne de réception. Dans une variante préférentielle la troisième liaison radio bidirectionnelle 101 utilise les mêmes bobines que celles utilisées pour le positionnement de la balise mobile et il n'y a pas besoin d'une antenne ou d'une ou plusieurs bobines additionnelles. Dans une deuxième variante cette liaison radio bidirectionnelle utilises de bobines différentes mais qui sont enroulées autour du même noyau des bobines déjà présentes, donc chaque axe contient une paire de bobines, pour un total de six bobines, c'est-à-dire trois paires de bobines. Dans une autre variante des électrodes placées dans le sol à plusieurs mètres de distance, comme pour certaines radios utilisées dans les communications souterraines, peuvent être utilisés comme antenne d'émission en surface et une ou plusieurs bobines sur la balise d'émission peuvent être utilisées comme antenne de réception. Ces moyens de communication bidirectionnels sont particulièrement utiles pour les applications de cartographies. Ils peuvent en particulier permettre la transmission de messages entre la surface et la balise mobile. - the delay between transmissions. The third radio link 101 may be bidirectional. In this case, one or more coils of beacons are used as transmitting antenna and one or more coils as receiving antenna. In a preferred embodiment the third bidirectional radio link 101 uses the same coils as those used for the positioning of the mobile beacon and there is no need for an antenna or one or more additional coils. In a second variant, this bidirectional radio link uses different coils but which are wound around the same core of the coils already present, so each axis contains a pair of coils, for a total of six coils, that is to say three pairs of coils. In another variant of the electrodes placed in the ground several meters away, as for some radios used in underground communications, may be used as a surface transmit antenna and one or more coils on the transmit beacon may be used as the receiving antenna. These bidirectional communication means are particularly useful for mapping applications. They can in particular allow the transmission of messages between the surface and the mobile beacon.
Le système de positionnement de la balise mobile au moyen des signaux radio échangés avec la ou les balises fixes peut être combiné avec un autre système de positionnement. Par exemple, dans le cas d'un robot d'inspection de conduite, le robot peut comporter un ou plusieurs capteurs inertiels (accéléromètres, gyroscopes etc), et/ou un câble tiré par le robot et dont on mesure la longueur, et/ou un système de vision, ce qui permet de déterminer approximativement sa position dans la conduite. La position du robot mesurée par cet autre système (par exemple au moyen d'une double intégration de l'accélération) peut être recalibrée grâce aux informations obtenues grâce à la balise mobile de l'invention, en obtenant donc une mesure plus précise. Cette recalibration peut avoir lieu sur demande (par exemple lorsque le robot a atteint un point particulier), ou The positioning system of the mobile beacon using the radio signals exchanged with the one or more fixed beacons can be combined with another positioning system. For example, in the case of a pipe inspection robot, the robot may comprise one or more inertial sensors (accelerometers, gyroscopes, etc.), and / or a cable drawn by the robot and whose length is measured, and or a vision system, which makes it possible to approximately determine its position in the pipe. The position of the robot measured by this other system (for example by means of a double integration of the acceleration) can be recalibrated thanks to the information obtained thanks to the mobile beacon of the invention, thus obtaining a more precise measurement. This recalibration can take place on demand (for example when the robot has reached a particular point), or
périodiquement, ou en continu à chaque fois que les balises sont capables de communiquer entre elles pour se positionner. periodically, or continuously whenever the beacons are able to communicate with each other to position themselves.
Contrairement à une station inertielle, le système de positionnement magnétique est indépendant du trajet ayant permis d'atteindre une position. Unlike an inertial station, the magnetic positioning system is independent of the path to reach a position.
Il est parfois nécessaire de cartographier des canalisations It is sometimes necessary to map pipelines
secondaires qui ne sont pas accessibles par le robot se trouvant dans la canalisation principale. Dans ce cas, le robot peut envoyer une bobine réceptrice ou émettrice dans cette canalisation, tout en restant dans la canalisation principale. Dans une variante, la détermination de la position est effectuée en combinant les informations d'un tel autre système, par exemple d'un capteur inertiel avec les informations obtenues par la balise mobile. La combinaison peut par exemple être une moyenne pondérée, ou utiliser un filtre de Kalmann, des Hidden Markov Model ou des « Partially Observable Markov Décision Processes ». La combinaison peut aussi être l'élimination de la mesure jugée la moins fiable ou la moins précise selon les conditions. which are not accessible by the robot in the main pipeline. In this case, the robot can send a receiver or transmitter coil in this pipe, while remaining in the main pipe. In a variant, the determination of the position is carried out by combining the information of such another system, for example an inertial sensor with the information obtained by the mobile beacon. The combination may for example be a weighted average, or use a Kalmann filter, Hidden Markov Model or Partially Observable Markov Decision Processes. The combination can also be the elimination of the measure considered the least reliable or the least accurate according to the conditions.
La mesure de la position et de l'orientation de la balise mobile est un complément utile à des nombreuses mesures. Dans une variante il est possible de combiner la balise mobile à des dispositifs de mesure, dont une liste non exhaustive suit ci-après : The measurement of the position and orientation of the mobile beacon is a useful addition to many measurements. In a variant it is possible to combine the mobile beacon with measuring devices, a non-exhaustive list follows below:
- Un appareil photographique ou une caméra, par exemple pour détecter et positionner des fuites d'eau, des éboulements ou des bouchons (chaque prise de vue souterraine est alors directement positionnée et orientée).  - A camera or a camera, for example to detect and position water leaks, landslides or plugs (each underground shot is then directly positioned and oriented).
- Un scanner 2-D : chaque profil d'une cavité ou d'une galerie ou d'une conduite 1 peut ainsi être scanné et directement positionné et orienté, permettant une reconstitution 3-D grâce à une série de mesures 2- D successives. Le scanner 2D capture une tranche d'une cavité ou d'une grotte 1 , puis avance d'une distance comprise dans la plage 10 cm - 10 m, s'arrête et capture une autre tranche. Ce dispositif permet une  - A 2-D scanner: each profile of a cavity or a gallery or pipe 1 can be scanned and directly positioned and oriented, allowing a 3-D reconstruction through a series of successive 2- D measurements . The 2D scanner captures a slice of a cavity or cave 1, then advances from a distance in the range 10 cm - 10 m, stops and captures another slice. This device allows a
reconstitution 3-D efficace et rapide des cavités ou galeries ou conduites. Une variante serait de mesurer avec un scanner 2-D en avançant en continu. Le profil deviendrait alors un hélicoïde. 3-D efficient and fast reconstitution of cavities or galleries or conduits. A variant would be to measure with a 2-D scanner while advancing continuously. The profile would then become a helicoid.
- Un scanner 3-D ou une caméra 3-D : dans ce cas chaque prise de vue est directement positionnée et orientée permettant une reconstitution 3-D des cavités ou galeries ou conduites souterraines en seul coup et avec un temps de mesure totale réduit par rapport au scanner 2D. Cependant un scanner 3-D est plus cher, plus volumineux et plus fragile. De plus, pour des galeries de petites dimensions, la mesure effectuées par un scanner 2-D donne de meilleures résultats, vu les zones d'ombres lors des mesures hors du profil pour un scanner 3-D.  - A 3-D scanner or a 3-D camera: in this case each shot is directly positioned and oriented allowing a 3-D reconstruction of cavities or galleries or underground pipes in single shot and with a total measurement time reduced by compared to the 2D scanner. However a 3-D scanner is more expensive, bulkier and more fragile. In addition, for small galleries, the measurement performed by a 2-D scanner gives better results, given the shadows in out-of-profile measurements for a 3-D scanner.
- Un hydrophone permettant d'écouter le bruit de l'eau, afin de détecter le bruit provenant des turbulences autour d'un obstacle ou celui de l'eau s'écoulant dans une fissure. - A hydrophone to listen to the sound of water, to detect noise from turbulence around an obstacle or that water flowing in a crack.
- Un détecteur de pollution (gaz toxiques, hydrocarbures,  - A pollution detector (toxic gases, hydrocarbons,
radioactivité, etc.) permettant de savoir instantanément si et où il y a de la pollution. radioactivity, etc.) to instantly know if and where there is pollution.
- Un détecteur de traceurs utilisés en hydrogéologie  - A tracer detector used in hydrogeology
(spectrofluori mètre), par exemple une substance fluorescente comme l'uranine, pour trouver la position où une canalisation rejoint un collecteur. La balise peut aussi libérer ce même traceur à un endroit défini.  (spectrofluorometer), for example a fluorescent substance such as uranine, to find the position where a pipe joins a collector. The tag can also release this same plotter at a defined location.
- Des capteurs, par exemple des capteurs de pression, de  - Sensors, for example pressure sensors,
radioactivité, d'hydrocarbures, de turbidité, de température ou d'autres capteurs utilisés en géophysique. radioactivity, hydrocarbons, turbidity, temperature or other sensors used in geophysics.
Grâce aux informations de position et d'orientation de la balise mobile obtenues par le système de la figure 1 , il est ensuite possible de géo-référencer les mesures obtenues par les dispositifs de mesure ci-dessus. La balise mobile peut-être déplacée en la fixant à : Thanks to the position and orientation information of the mobile beacon obtained by the system of FIG. 1, it is then possible to georeference the measurements obtained by the measuring devices above. The mobile beacon can be moved by fixing it to:
- un véhicule téléguidé, par exemple un robot pour l'inspection des tuyaux, de conduites etc. ;  - an unmanned vehicle, for example a robot for inspecting pipes, pipes, etc. ;
- un sous-marin;  - a submarine;
- un véhicule autonome ;  - an autonomous vehicle;
- un véhicule transporté par l'eau, par exemple par le courant d'une rivière, flottant ou de densité égale à l'eau ;  - a vehicle transported by water, for example by the current of a river, floating or of density equal to water;
- une corde ou un câble.  - a rope or cable.
Les bobines émettrices 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C sont suspendues comme un pendule. De ce fait, elles s'orientent naturellement selon le champ de gravitation. Pour amortir les oscillations de ce pendule, un système pour absorber l'énergie mécanique, par exemple un bain d'huile, peut être utilisé. The transmitting coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C are suspended as a pendulum. As a result, they naturally orient themselves according to the field of gravitation. To dampen the oscillations of this pendulum, a system for absorbing mechanical energy, for example an oil bath, can be used.
Dans une variante plusieurs balises d'émission mobiles peuvent être utilisées. Dans ce cas, pour séparer les signaux provenant des différentes balises émettrices, un multiplexage, soit fréquentiel (FDMA - Frequency Division Multiple Access), soit temporel (TDMA - Time Division Multiple Access), soit par codes orthogonaux (CDMA - Code Division Multiple Access) peut être utilisé. In one variant, several mobile transmit beacons can be used. In this case, to separate the signals coming from the different transmitting beacons, a multiplexing, ie frequency (FDMA - Frequency) Division Multiple Access), either TDMA (Time Division Multiple Access) or Code Division Multiple Access (CDMA) can be used.
Dans le cas du TDMA, le multiplexage peut être soit contrôlé en programmant des délais de réponse par rapport au signal de In the case of TDMA, multiplexing can be controlled by programming response delays to the
synchronisation 17, soit à l'aide d'un protocole plus évolué permettant d'accéder séparément à chaque balise, les balises étant par exemple identifiées individuellement lors de la production. Dans une autre variante, le signal de synchronisation 17 n'est pas utilisé et les balises émettent à des intervalles de temps aléatoires. Dans ce dernier cas il y a la possibilité de perdre quelques données lorsqu'il y a superposition d'émissions. synchronization 17, or using a more evolved protocol allowing separate access to each tag, the tags being for example identified individually during production. In another variant, the synchronization signal 17 is not used and the beacons transmit at random time intervals. In the latter case there is the possibility of losing some data when there is superposition of emissions.
Une balise émettrice, par exemple une balise mobile, peut aussi se synchroniser (auto-synchronisation) en analysant les signaux magnétiques émis par les autres balises et en choisissant l'instant adéquat pour sa propre émission. A transmitting beacon, for example a mobile beacon, can also be synchronized (auto-synchronization) by analyzing the magnetic signals emitted by the other beacons and choosing the appropriate time for its own transmission.
Comme discuté, dans une variante préférentielle les balises en surface 20 sont des balises réceptrices. Dans une variante préférentielle la distance minimale entre deux balises de réception est supérieure à 50 m, de façon à ce qu'il soit possible de couvrir une grande surface. Dans une autre variante une seule balise de réception est utilisée, par exemple pour trouver la verticale d'un point souterrain ou pour localiser une personne ensevelie dans une avalanche. As discussed, in a preferred embodiment the surface beacons 20 are receiving beacons. In a preferred embodiment the minimum distance between two receiving beacons is greater than 50 m, so that it is possible to cover a large area. In another variant a single reception beacon is used, for example to find the vertical of an underground point or to locate a person buried in an avalanche.
Comme illustré sur la figure 3, une balise réceptrice, par exemple une balise en surface, peut comprendre : As illustrated in FIG. 3, a receiving beacon, for example a beacon at the surface, can comprise:
- trois bobines orthogonales 21 A, 21 B et 21 C qui permettent de recevoir le signal magnétique émis par couplage inductif ; dans une variante préférentielle les trois bobines 21 A, 21 B et 21 C sont imbriquées ; pour ces bobines les considérations faites pour les bobines 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C restent toujours valables ;  three orthogonal coils 21A, 21B and 21C which make it possible to receive the magnetic signal emitted by inductive coupling; in a preferred variant the three coils 21A, 21B and 21C are interleaved; for these coils the considerations made for the coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C still remain valid;
- trois capacités 22A, 22B et 22C pour former avec les bobines 21 A, three capacitors 22A, 22B and 22C for forming with the coils 21 A,
21 B et 21 C un circuit LC parallèle ; - trois amplificateurs faible bruit (LNA - Low Noise Amplifier) 23A, 23B et 23C, un par bobine ; 21B and 21C a parallel LC circuit; three low noise amplifiers (LNAs) 23A, 23B and 23C, one per coil;
- trois circuits de démodulation 25A, 25B et 25C, un par bobine, par exemple des rectificateurs, en particulier par détection lock-in ;  three demodulation circuits 25A, 25B and 25C, one per coil, for example rectifiers, in particular by lock-in detection;
- des filtres passe-bande (24A, 24B, 24C) et passe-bas (26A, 26B, 26C), ces derniers pour supprimer en particulier les harmoniques des réseaux électriques et ferroviaires qui, après démodulation, deviennent 25 Hz, 35 Hz et 8 1/3 Hz ;  band-pass filters (24A, 24B, 24C) and low-pass filters (26A, 26B, 26C), the latter in particular to eliminate the harmonics of the electrical and rail networks which, after demodulation, become 25 Hz, 35 Hz and 8 1/3 Hz;
- trois convertisseurs analogique-digital 27A, 27B et 27C, un par bobine ;  three analog-to-digital converters 27A, 27B and 27C, one per coil;
- un microcontrôleur ayant une puissance de calcul suffisante pour l'analyse des signaux (Digital Signal Processing) 28 ;  a microcontroller having sufficient computing power for signal analysis (Digital Signal Processing) 28;
- une référence de fréquence 40 qui est de préférence un oscillateur à quartz ;  a frequency reference 40 which is preferably a quartz oscillator;
- une source d'énergie 42, par exemple un accumulateur au Pb ou Liions ;  a source of energy 42, for example a Pb battery or Liions;
- une transmission radiofréquence 29 pour communiquer avec l'unité de calcul 30 ;  a radiofrequency transmission 29 for communicating with the computing unit 30;
- un interrupteur non représenté pour la mise en route.  a switch not shown for start-up.
Dans une variante soit la balise en surface soit la balise mobile contient seulement une bobine. Le système de positionnement, comme illustré sur la figure 1 , comprendra alors plusieurs balises en surface communiquant entre elles pour augmenter la qualité de la mesure, qui dans le cas d'une seule bobine par balise est inférieure par rapport au cas de deux ou trois bobines. In one variant, either the surface beacon or the mobile beacon contains only one coil. The positioning system, as illustrated in FIG. 1, will then comprise several surface beacons communicating with each other to increase the quality of the measurement, which in the case of a single coil per beacon is lower compared to the case of two or three coils.
La fréquence de démodulation est la même que celle de l'émission. Elle est générée depuis la référence de fréquence 40. The demodulation frequency is the same as the emission frequency. It is generated from the frequency reference 40.
Des corrélations entre les signaux reçus et les signaux idéaux permettent de synchroniser la balise mobile à celles en surface, et ainsi de mesurer l'amplitude des tensions de ces signaux pour les successives selon X, Y et Z. Ces corrélations sont effectuées de préférence après la démodulation (par exemple par détection synchrone ou par utilisation d'une PLL - Phase Locked Loop). Correlations between the received signals and the ideal signals make it possible to synchronize the mobile beacon with those on the surface, and thus to measure the amplitude of the voltages of these signals for the successive ones according to X, Y and Z. These correlations are preferably carried out after the demodulation (for example by synchronous detection or by using a PLL - Phase Locked Loop).
Comme discuté les amplitudes des tensions induites après As discussed the amplitudes of the voltages induced after
démodulation sont filtrées avec les filtres 26A, 26B et 26C pour supprimer les harmoniques des réseaux électriques 50 Hz et 60 Hz et ferroviaires 50 Hz, 60 Hz et 16 2/3 Hz. Dans une variante un filtrage numérique peut être utilisé, par exemple une moyenne mobile ou un filtre FIR ou IIR plus élaboré. La période d'une moyenne mobile ou d'un filtre FIR ou IIR est de préférence : demodulation are filtered with the filters 26A, 26B and 26C to remove the harmonics of 50 Hz and 60 Hz electrical networks and 50 Hz, 60 Hz and 16 2/3 Hz. In a variant a digital filtering can be used, for example a moving average or a more elaborate FIR or IIR filter. The period of a moving average or a FIR or IIR filter is preferably:
- un multiple de 120 ms (par exemple 360 ms) pour supprimer les harmoniques de 25 Hz et de 8 1/3 Hz ;  a multiple of 120 ms (for example 360 ms) to suppress the harmonics of 25 Hz and 8 1/3 Hz;
- un multiple de 1/35 s pour supprimer les harmoniques de 35 Hz.  - a multiple of 1/35 s to suppress harmonics of 35 Hz.
Une fréquence d'échantillonnage de 175 Hz ou un multiple de 175 Hz est idéale, car elle permet de filtrer à la fois les harmoniques des fréquences de 35 Hz, de 25 Hz et de 8 1/3 Hz avec un nombre entier d'échantillons. La fréquence d'émission préférée est encore de 1225 Hz, qui est un multiple de la fréquence d'échantillonnage de 175 Hz. A sampling frequency of 175 Hz or a multiple of 175 Hz is ideal because it allows filtering both the harmonics of the frequencies of 35 Hz, 25 Hz and 8 1/3 Hz with a whole number of samples . The preferred transmission frequency is still 1225 Hz, which is a multiple of the sampling frequency of 175 Hz.
Les données obtenues par les balises en surface, qui sont fixes dans le sens défini auparavant et qui dans une variante préférentielle sont réceptrices, sont transmises à l'unité de calcul 30 par transmission à radiofréquence (RF) en utilisant des quatrièmes signaux radio 300. Dans une variante préférentielle, une balise de réception détectant un signal magnétique reçu par la balise d'émission envoie par RF cette information à l'unité de calcul 30 qui, alors, demande à toutes les balises de réception de lui transmettre les données recueillies, typiquement durant les 2 dernières secondes. Un signal est aussi transmis régulièrement aux balises de réception pour les synchroniser. The data obtained by the surface beacons, which are fixed in the direction defined above and which in a preferred variant are receivers, are transmitted to the calculation unit 30 by radiofrequency (RF) transmission using fourth radio signals 300. In a preferred embodiment, a reception beacon detecting a magnetic signal received by the transmit beacon sends this information by RF to the computing unit 30, which then requests all the reception beacons to transmit the collected data to it. typically during the last 2 seconds. A signal is also regularly transmitted to the reception beacons to synchronize them.
Si la balise d'émission peut être connectée à des balises réceptrices pour communiquer des informations à travers une troisième liaison radio bidirectionnelle 101 , des signaux de synchronisation, comme en particulier le signal de modulation/démodulation, sont transmis en utilisant cette liaison radio. La connexion radio 101 est en particulier facile à mettre en œuvre dans le cas d'une localisation de personnes dans des avalanches, car la neige est perméable aux ondes jusqu'à des fréquences élevées comme 433 MHz ou 868 MHz. Dans une autre variante cette connexion peut être réalisée par fils ou fibres optiques. If the transmitting beacon can be connected to receiving beacons to communicate information through a third bidirectional radio link 101, synchronization signals, such as in particular the modulation / demodulation signal, are transmitted using this radio link. The radio connection 101 is particularly easy to implement in the case of a location of people in avalanches, because the snow is permeable to waves up to high frequencies such as 433 MHz or 868 MHz. In another variant, this connection can be made by wires or optical fibers.
Afin d'améliorer la précision de mesure, une technique efficace consiste à faire tourner une balise, par exemple une balise en surface, d'un angle connu, en particulier 180° ou 90°, puis de combiner la mesure avant et après rotation. Dans le cas d'une rotation de 180° dans le plan In order to improve the measurement accuracy, an effective technique is to rotate a beacon, for example a beacon on the surface, at a known angle, in particular 180 ° or 90 °, and then combine the measurement before and after rotation. In the case of a 180 ° rotation in the plane
horizontal, afin de mesurer avec grande précision il suffit de soustraire les deux mesures obtenues en les divisant par deux. Ceci est particulièrement utile pour chercher la verticale d'un point souterrain. D'autres horizontal, to measure with great precision it suffices to subtract the two measurements obtained by dividing them by two. This is particularly useful for searching the vertical of an underground point. other
déplacements, par exemple une translation d'une distance et dans une direction connue, peuvent être effectués entre les deux mesures. Avec cette technique, la plupart des erreurs de mesures sont supprimées une fois la balise en surface positionnée à la verticale du point cherché. Cette position peut être trouvée par itération, en faisant des mesures déterminant à chaque fois un point plus précis. Ce changement d'orientation est soit manuel, par exemple en se basant sur un rapporteur d'angle disposé sur le plan où à lieu la rotation, soit éventuellement automatisée. Afin de garantir l'horizontalité de ce plan de rotation, des capteurs angulaires peuvent être installés dans les balises en surface, en particulier deux niveaux à bulle orthogonaux ou un inclinomètre basé par exemple sur des accéléromètres. De préférence, la balise mobile doit tourner du même angle, afin d'obtenir le maximum de symétrie lors de la mesure. displacements, for example a translation of a distance and in a known direction, can be performed between the two measurements. With this technique, most measurement errors are removed once the surface beacon is positioned vertically to the desired point. This position can be found by iteration, making measurements each time determining a more precise point. This change of orientation is either manual, for example based on a protractor on the plane where the rotation takes place, or possibly automated. In order to guarantee the horizontality of this plane of rotation, angular sensors may be installed in the surface beacons, in particular two orthogonal bubble levels or an inclinometer based for example on accelerometers. Preferably, the mobile beacon must rotate at the same angle, in order to obtain the maximum of symmetry during the measurement.
Les balises en surface peuvent être combinées à un récepteur GPS ou GPS différentiel, qui transmettra la position de ces balises à l'unité de calcul 30. Il est possible ainsi de localiser les balises de réception avant la mesure et aussi de les déplacer durant la mesure sans avoir à refaire leur positionnement. Il est aussi possible de positionner les balises en surface de manière relative entre elles par triangulation ou multilatération. The surface beacons may be combined with a GPS or differential GPS receiver, which will transmit the position of these beacons to the computing unit 30. It is thus possible to locate the reception beacons before the measurement and also to move them during the measurement. measure without having to redo their positioning. It is also possible to position the beacons on the surface relative to each other by triangulation or multilateration.
Une balise de réception, par exemple une balise en surface, peut être combinée à : A reception beacon, for example a beacon on the surface, can be combined with:
- un capteur d'inclinaison, par exemple un accéléromètre ;  an inclination sensor, for example an accelerometer;
- une boussole électronique, par exemple des capteurs fluxgate ou des capteurs à effet Hall.  an electronic compass, for example fluxgate sensors or Hall effect sensors.
Ces capteurs permettent de compenser automatiquement These sensors compensate automatically
l'orientation de la balise réceptrice. Souvent le but de la mesure avec ce système de positionnement est de trouver un point en surface, par exemple la verticale de la balise d'émission. Il est donc nécessaire de pouvoir déplacer les balises réceptrices en fonction d'indications données par le système, afin de s'approcher du point cherché. En outre cette position à proximité est très avantageuse d'un point de vue de la précision, en particulier dans le cas d'un terrain au pendage horizontal. Dans cette configuration, les effets de l'absorption par courants de Foucault sont minimaux, voir nuls. the orientation of the receiving beacon. Often the purpose of the measurement with this positioning system is to find a point on the surface, for example the vertical of the emission beacon. It is therefore necessary to be able to move the receiving beacons according to indications given by the system, in order to approach the point sought. In addition, this position in the vicinity is very advantageous from the point of view of precision, in particular in the case of a ground with a horizontal dip. In this configuration, the effects of eddy current absorption are minimal, even null.
Une fois que la balise de réception est à la verticale de celle d'émission, la profondeur est calculée en utilisant successivement les trois bobines d'émission 1 1 A, 1 1 B et 1 1 C. Il y a donc une redondance, parce qu'on utilise trois informations pour une inconnue. Un indicateur de la précision est généré à partir de ces données. Once the reception beacon is vertical to that of transmission, the depth is calculated by successively using the three transmit coils 1 1 A, 1 1 B and 1 1 C. There is therefore a redundancy, because we use three pieces of information for one unknown. An indicator of accuracy is generated from these data.
Un affichage peut se trouver sur une balise en surface ; il peut indiquer : A display can be on a surface beacon; it can indicate:
- la direction ;  - The direction ;
- la distance rectiligne à la balise mobile ;  - the rectilinear distance to the mobile beacon;
- la distance dans le plan horizontal, c'est-à-dire le plan du terrain ou le plan de l'affichage ; - la profondeur, c'est-à-dire la distance verticale ou la distance mesurée par rapport au terrain. - the distance in the horizontal plane, that is to say the plane of the ground or the plane of the display; depth, that is to say the vertical distance or distance measured in relation to the ground.
Dans une autre variante cet affichage peut se trouver sur l'unité de calcul 30. Les balises de réception sont positionnées en surface en utilisant les techniques classiques d'un géomètre, comme le théodolite ou la In another variant, this display may be on the calculation unit 30. The reception beacons are positioned on the surface using the conventional techniques of a surveyor, such as the theodolite or the
boussole/clinomètre ou le GPS décrit ci-dessus. L'orientation des balises est plus délicate, parce qu'elle consiste à mesurer les deux inclinaisons et l'azimut de chaque balise constituée par les trois bobines 21 A, 21 B et 21 C. Une variante privilégiée consiste à placer la balise mobile à des points de coordonnées connues, afin de calculer l'orientation des balises compass / clinometer or the GPS described above. The orientation of the beacons is more delicate, because it consists in measuring the two inclinations and the azimuth of each beacon constituted by the three coils 21A, 21B and 21C. A preferred variant consists in placing the mobile beacon at known coordinate points, to calculate the orientation of the tags
réceptrices en utilisant le système de positionnement ci-dessus ; un algorithme exécuté dans l'unité de calcul 30 donne alors ces trois valeurs d'orientation (par exemple deux pentes et un azimut) au lieu des receivers using the positioning system above; an algorithm executed in the computing unit 30 then gives these three orientation values (for example two slopes and an azimuth) instead of
coordonnées. Cette orientation peut aussi être mesurée grâce à des capteurs, comme des inclinomètres ou une boussole électronique. Une matrice de rotation peut être calculée grâce aux mesures ci-dessus. Elle permet de combiner les signaux reçus par les trois bobines de réception 21 A, 21 B et 21 C afin d'obtenir une rotation du repère. Les positions qui ont pu être calculées précisément par contact information. This orientation can also be measured using sensors such as inclinometers or an electronic compass. A rotation matrix can be calculated using the above measurements. It makes it possible to combine the signals received by the three reception coils 21A, 21B and 21C so as to obtain a rotation of the marker. Positions that could be calculated precisely by
multilatération peuvent servir de référence pour calibrer l'orientation des récepteurs, ce qui sera utile pour d'autres points. En effet la position obtenue par multilatération est indépendante de l'orientation des balises réceptrices, mais nécessite au moins trois récepteurs bien positionnés. A noter qu'en utilisant la multilatération, il n'est pas nécessaire d'orienter les balises en surface pour mesurer la position de la balise mobile. Multilateration can serve as a reference for calibrating the orientation of the receivers, which will be useful for other points. Indeed, the position obtained by multilateration is independent of the orientation of the receiving beacons, but requires at least three well positioned receivers. Note that using multilateration, it is not necessary to orient surface beacons to measure the position of the mobile beacon.
La mesure de distance peut être calibrée en calculant le rapport k entre la distance indiquée par l'algorithme à la distance réelle entre la balise mobile et une balise en surface. Le moment magnétique ou la sensibilité peut être ainsi multiplié par k élevé au cube. The distance measurement can be calibrated by calculating the ratio k between the distance indicated by the algorithm at the actual distance between the mobile beacon and a beacon on the surface. Magnetic moment or sensitivity can be multiplied by k high cube.
Les structures ferromagnétiques à proximité des balises en surface et mobiles, représentées par la référence 3 sur la figure 1 , peuvent dévier les lignes de champ magnétique et introduire une erreur de la mesure de position. Il est possible de compenser cette erreur par une calibration. La calibration consiste en placer les balises en surface et la balise mobile à des points de coordonnées connues : il est ainsi possible de comparer les signaux mesurés aux signaux théoriques, et enfin calculer une matrice de compensation. The ferromagnetic structures near the surface and mobile beacons, represented by reference numeral 3 in FIG. 1, can deflect the magnetic field lines and introduce an error in the position measurement. It is possible to compensate for this error by a calibration. The calibration consists in placing the surface beacons and the mobile beacon at known coordinate points: it is thus possible to compare the measured signals with the theoretical signals, and finally to calculate a compensation matrix.
Les balises en surface peuvent être munies de bobines d'émission permettant ainsi de les utiliser comme balises émettrices et de mesurer leur position. Ces bobines émettrices peuvent être les mêmes que celles de réception. Dans ce cas les balises en surface peuvent se positionner mutuellement et automatiquement. The surface beacons may be provided with emission coils making it possible to use them as transmitting beacons and to measure their position. These transmitting coils may be the same as those of reception. In this case the beacons on the surface can be positioned mutually and automatically.
L'orientation automatique par pendule ou par moteurs décrite pour la balise mobile est aussi valable pour les balises en surface. The automatic pendulum or motor orientation described for the mobile beacon is also valid for surface beacons.
Comme illustré sur la figure 3, l'unité de calcul 30 est de préférence composée par : As illustrated in FIG. 3, the computing unit 30 is preferably composed of:
- un module de communication 304, de préférence une  a communication module 304, preferably a
communication radiofréquence ; radio frequency communication;
- un module de calcul 302, par exemple un ordinateur, un PDA, un téléphone portable (Smartphone) ou un dispositif équivalent avec des capacités de calcul numérique et avec des interfaces, par exemple un écran pour l'affichage etc.  a calculation module 302, for example a computer, a PDA, a mobile phone (smartphone) or an equivalent device with numerical calculation capabilities and with interfaces, for example a display screen, etc.
L'unité de calcul 30 peut être reliée aux balises en surface 20. Dans ce cas elle peut comprendre un écran tactile. Dans une autre variante elle est intégrée dans une des balises 20. Pour chaque moment magnétique orthogonal émis, les balises réceptrices, par exemple les balises en surface, mesurent le vecteur du champ d'induction magnétique et calculent trois informations par moment magnétique, soit neuf informations au total. Le calcul de la position et de l'orientation de la balise mobile, qui comprend six degrés de liberté, est ensuite réalisé à partir de ces données par un algorithme exécuté dans l'unité de calcul 30 et qui se base sur le modèle des champs magnétiques générés par trois dipôles magnétiques idéaux orthogonaux. Cet algorithme donne une solution, c'est-à-dire la position, l'orientation et la distance entre une balise mobile et une balise en surface, mais il donne aussi une solution symétrique virtuelle, comme déjà mentionné précédemment. The computing unit 30 may be connected to the surface beacons 20. In this case it may comprise a touch screen. In another variant it is integrated in one of the tags 20. For each orthogonal magnetic moment transmitted, the receiving beacons, for example the surface beacons, measure the magnetic induction field vector and calculate three pieces of information per magnetic moment, ie nine pieces of information in total. The calculation of the position and the orientation of the mobile beacon, which includes six degrees of freedom, is then made from these data by an algorithm executed in the calculation unit 30 and which is based on the model of the fields. magnetic data generated by three ideal orthogonal magnetic dipoles. This algorithm gives a solution, that is to say the position, the orientation and the distance between a mobile beacon and a surface beacon, but it also gives a virtual symmetrical solution, as already mentioned previously.
Les données de position ainsi recueillies permettent de calculer, puis d'afficher ou d'enregistrer sur l'unité de calcul 30 : The position data thus collected make it possible to calculate, then display or record on the calculation unit 30:
- Une représentation 3-D, par exemple la projection de Monge.  - A 3-D representation, for example the projection of Monge.
- Une représentation 3-D superposée avec un modèle numérique de terrain.  - A 3-D representation superimposed with a digital terrain model.
- Une représentation 2-D superposable avec des « ortho-photos » ou de la cartographie, par exemple les cartes nationales 1 : 25Ό00, les plans cadastraux, les plans anciens ou jugées partiellement incomplets afin de les compléter et de les référencer dans le même système de coordonnées que la surface. En particulier, les mesures de position obtenues avec la technique décrite sont superposées en temps réel à une de ces cartes.  - A 2-D superimposed representation with "ortho-photos" or cartography, for example the national maps 1: 25Ό00, the cadastral maps, the old plans or considered partially incomplete in order to complete them and to reference them in the same coordinate system as the surface. In particular, the position measurements obtained with the technique described are superimposed in real time on one of these cards.
- Des photographies, des scans 2D, 3D ou toutes autres mesures qui ont été géo-référencées (position et orientation) par le système.  - Photographs, 2D scans, 3D scans or any other measurements that have been geo-referenced (position and orientation) by the system.
- Une représentation polaire, avec le rayon affiché de manière non linéaire, par exemple selon un logarithme pour afficher graphiquement à la fois la position et la distance des balises proches et éloignées dans le cas de la localisation de personnes dans des avalanches.  A polar representation, with the radius displayed in a non-linear manner, for example according to a logarithm to graphically display both the position and the distance of the near and far beacons in the case of the location of persons in avalanches.
- Une liste de points avec coordonnées compatibles pour les systèmes d'information géographique, le format des logiciels de cartographie ou le format GPS.  - A list of points with compatible coordinates for geographic information systems, mapping software format or GPS format.
- La liste des balises détectées. Comme discuté précédemment, l'algorithme donne comme résultat une première solution et une deuxième solution symétrique. Dans le cas de la topographie souterraine, comme discuté pour éliminer la solution symétrique calculée des conditions mathématiques sont utilisées : par exemple pour trouver la « vraie » solution il suffit de placer la condition mathématique Z < 0, c'est-à-dire que la balise mobile est sous la balise en surface ou sous le sol. - The list of detected tags. As discussed previously, the algorithm results in a first solution and a second symmetric solution. In the case of the underground topography, as discussed to eliminate the calculated symmetric solution of the mathematical conditions are used: for example to find the "true" solution it is enough to place the mathematical condition Z <0, that is to say that the mobile beacon is under the beacon on the surface or under the ground.
Dans le cas de la localisation de personnes dans des avalanches, avec la ou les balises réceptrices qui se déplacent, il suffit d'observer si la distance entre les balises trouvées par l'algorithme augmente ou diminue : dans le cas de la solution réelle cette distance diminue en s'approchant et augmente en s'éloignant. Basé sur ce principe, l'unité de calcul 30 peut restituer des signaux pour demander à l'utilisateur 8 de déplacer la balise utilisée pour la recherche (en surface), par exemple avancer d'une certaine distance, par exemple une dizaine de pas, obtenir une deuxième mesure et lever ainsi cette ambiguïté en tenant compte des mesures avant et après le déplacement. Ce déplacement peut aussi être une rotation de la balise. Pour d'autres applications, ces déplacements peuvent être connus ou facilement mesurés, comme dans le cas d'un véhicule relié à la balise mobile 10, grâce à des accéléromètres et à des mesures sur ses roues. In the case of locating people in avalanches, with the receiving beacon or beacons moving, it suffices to observe whether the distance between the beacons found by the algorithm increases or decreases: in the case of the real solution this distance decreases when approaching and increases as one moves away. Based on this principle, the computing unit 30 can restore signals to ask the user 8 to move the beacon used for the search (on the surface), for example to advance a certain distance, for example a dozen steps , obtain a second measure and thus remove this ambiguity by taking into account the measurements before and after the displacement. This displacement can also be a rotation of the beacon. For other applications, these displacements can be known or easily measured, as in the case of a vehicle connected to the mobile beacon 10, thanks to accelerometers and measurements on its wheels.
Avec plusieurs balises réceptrices dont la position est connue, l'ambiguïté sur la solution symétrique peut être levée en comparant les positions obtenues par les différentes balises réceptrices. En effet, la solution réelle sera la même pour les différentes balises réceptrices, alors que les solutions virtuelles seront différentes. Dans le cas de localisation de personnes dans des avalanches, ces positions peuvent être communiquées par radio, en particulier en utilisant une fréquence ISM comme 433 MHz ou 868 MHz. Si la position des balises en surface n'est pas connue, des émissions depuis plusieurs positions différentes (de la même ou de plusieurs balises mobiles) permettent de trouver les solutions réelles en comparant les positions réelles et virtuelles obtenues. Par exemple dans le cas de localisation de personnes dans des avalanches, une balise en surface qui est réceptrice est déplacée, en particulier pour trouver la verticale à la balise mobile qui est émettrice ou le point le plus proche. Le système disposera alors d'un affichage With several receiving beacons whose position is known, the ambiguity on the symmetrical solution can be raised by comparing the positions obtained by the different receiving beacons. Indeed, the real solution will be the same for the different receiving beacons, while the virtual solutions will be different. In the case of localization of persons in avalanches, these positions may be communicated by radio, in particular using an ISM frequency such as 433 MHz or 868 MHz. If the position of the beacons on the surface is not known, emissions from several different positions (of the same or several mobile beacons) make it possible to find the real solutions by comparing the real and virtual positions obtained. For example in the case of locating people in avalanches, a receiving surface beacon is moved, particularly to find the vertical to the moving beacon that is transmitting or the nearest point. The system will then have a display
indiquant : indicating:
- Les directions des balises émettrices, ou plus particulièrement la balise sélectionnée, depuis la balise réceptrice. Avec les systèmes de localisation de personnes dans des avalanches actuels (ARVA), c'est la direction de la ligne de champ qui est indiquée.  - The directions of the transmitting beacons, or more particularly the selected beacon, from the receiving beacon. With current avalanche location systems (ARVA), the direction of the field line is indicated.
- Les distances rectilignes. Avec les systèmes de localisation de personnes dans des avalanches actuels (ARVA) qui n'utilisent pas cette technologie la distance mesurée est très approximative car elle dépend de l'orientation de l'émetteur.  - Straight distances. With the current avalanche location systems (ARVA) that do not use this technology, the measured distance is very approximate because it depends on the orientation of the transmitter.
- La distance dans le plan horizontal ou dans le plan du terrain.  - The distance in the horizontal plane or in the plane of the ground.
- La profondeur (distance verticale).  - The depth (vertical distance).
- Une représentation 2-D ou 3-D, de préférence orientée de telle sorte que ce que voit l'utilisateur corresponde à ce qui est indiqué sur l'affichage, à la manière d'un GPS équipé d'une boussole intégrée. Cette représentation est de préférence polaire avec rayon logarithmique, pour les raisons indiquées ci-dessus.  - A 2-D or 3-D representation, preferably oriented so that what the user sees corresponds to what is indicated on the display, in the manner of a GPS equipped with a built-in compass. This representation is preferably polar with logarithmic radius, for the reasons indicated above.
Lorsqu'au moins trois balises en surfaces sont utilisées, les distances mesurées depuis ces balises permettent de calculer la position de la balise mobile par multilatération, les distances variant peu en présence d'un terrain conducteur 3. L'algorithme exécuté par l'unité de calcul 30 calcule ainsi la position de la balise mobile de façon plus précise que celle obtenue par l'algorithme utilisé dans le cas d'une seule balise en surface, en particulier s'il y a de l'absorption du champ magnétique dans un terrain conducteur 3. Cependant la multilatération seule ne permet pas de déterminer directement l'orientation de la balise mobile. L'unité de calcul 30 qui utilise la multilatération pour calculer la position (X, Y et Z), peut utiliser les informations disponibles pour calculer également l'orientation. When at least three surface beacons are used, the distances measured from these beacons make it possible to calculate the position of the mobile beacon by multilateration, the distances varying little in the presence of a conducting ground 3. The algorithm executed by the unit calculation 30 and calculates the position of the mobile beacon more accurately than that obtained by the algorithm used in the case of a single beacon surface, especially if there is the absorption of the magnetic field in a However, multilateration alone does not make it possible to directly determine the orientation of the mobile beacon. The computing unit 30 which uses multilateration to calculate the position (X, Y and Z), can use the information available to calculate the orientation as well.
Dans une variante, l'unité de calcul 30 choisit automatiquement si la position est calculée par multilatération et/ou par calcul à partir des signaux échangés entre les bobines de la balise émettrice et celles de la balise réceptrice selon la méthode décrite dans cette demande. L'algorithme le plus adapté est choisi en fonction de l'un des paramètres suivants : In a variant, the calculation unit 30 automatically chooses whether the position is calculated by multilateration and / or by calculation from the signals exchanged between the coils of the transmitting beacon and those of the receiving beacon according to the method described in this application. The most suitable algorithm is chosen according to one of the following parameters:
- Nombre de balises à disposition comme expliqué ci-dessus ;  - Number of tags available as explained above;
- Nature du terrain : dans un milieu urbain et/ou s'il y a beaucoup d'éléments ferromagnétiques abondants on utilise de préférence  - Nature of the terrain: in an urban environment and / or if there are many abundant ferromagnetic elements, preference is given to using
l'algorithme basé sur la multilatération, dans les autres cas plutôt celui qui utilise la direction du champ magnétique détecté ; the algorithm based on multilateration, in other cases rather the one that uses the direction of the detected magnetic field;
- Qualité des signaux reçus par les différentes balises. La qualité des signaux étant en particulier la portée (bruit magnétique), l'absorption dans des matériaux conducteurs et la déformation par des matériaux  - Quality of the signals received by the different tags. The quality of the signals being in particular the range (magnetic noise), the absorption in conductive materials and the deformation by materials
ferromagnétiques ; ferromagnetic;
- Choix de l'utilisateur, qui peut forcer l'une ou l'autre mesure.  - Choice of the user, who can force one or the other measure.
Dans une variante, l'unité de calcul 30 combine les deux mesures, et effectue par exemple une moyenne, une moyenne pondérée, ou une recalibration périodique d'une des mesures avec l'autre mesure. Dans une variante, l'unité de calcul 30 combine également ces deux mesures avec d'autres mesures provenant par exemple d'un autre système de In a variant, the calculation unit 30 combines the two measurements, and performs, for example, an average, a weighted average, or a periodic recalibration of one of the measurements with the other measurement. In one variant, the calculation unit 30 also combines these two measurements with other measurements coming for example from another system of
positionnement. Comme discuté, l'utilisation de plusieurs fréquences positioning. As discussed, the use of multiple frequencies
d'émission/démodulation pour une même mesure est extrêmement intéressante pour mettre en évidence les limites provenant du terrain ou d'objets conducteurs. En effet, en l'absence d'absorption par courants de Foucault, les coordonnées mesurées à différentes fréquences seront les mêmes. Dans le cas contraire, c'est la preuve d'une absorption et aussi d'une mesure des propriétés du terrain (mesure géophysique). Une émission à plusieurs fréquences permet en particulier d'extrapoler la mesure des champs magnétiques pour une fréquence nulle, c'est-à-dire où il n'y a pas absorption. Ceci est particulièrement intéressant en présence de pièces ferromagnétiques 3 comme par exemple des structures de bâtiments, ou des tuyaux métalliques. Cette extrapolation peut par exemple être effectuée sur chaque mesure de tension induite en fonction de la The transmission / demodulation for the same measurement is extremely interesting to highlight the limits coming from the ground or from conducting objects. Indeed, in the absence of eddy current absorption, the coordinates measured at different frequencies will be the same. In the contrary case, it is the proof of an absorption and also a measurement of the properties of the ground (geophysical measurement). A multi-frequency emission makes it possible in particular to extrapolate the measurement of the magnetic fields for a zero frequency, that is to say where there is no absorption. This is particularly interesting in the presence of ferromagnetic parts 3 such as building structures, or metal pipes. This extrapolation can for example be performed on each induced voltage measurement as a function of the
fréquence. Il est aussi possible d'utiliser une courbe de tendance (régression) pour obtenir une prévision rétrospective. La mesure correcte est alors l'intersection de cette prévision avec l'ordonnée de cette courbe, équivalent à une fréquence nulle. frequency. It is also possible to use a trend line (regression) to obtain a retrospective forecast. The correct measure is then the intersection of this prediction with the ordinate of this curve, equivalent to a zero frequency.
Basés sur des mesures sur plusieurs points connus, une Based on measurements on several known points, a
transformation mathématique permet de déformer l'espace des résultats, afin que les coordonnées des points mesurés deviennent les coordonnées réelles. Cette transformation est de préférence optimale du point de vue des moindres carrés. Cette transformation peut aussi être obtenue avec un modèle mathématique du terrain incluant en particulier la conductivité des différents matériaux. Ce modèle peut par exemple être simulé par la méthode des éléments finis ou idéalement par une correction selon un modèle simplifié avec un nombre limité de paramètre. Mathematical transformation allows to distort the space of the results, so that the coordinates of the measured points become the real coordinates. This transformation is preferably optimal from the point of view of least squares. This transformation can also be obtained with a mathematical model of the field including in particular the conductivity of the different materials. This model can for example be simulated by the finite element method or ideally by a correction according to a simplified model with a limited number of parameters.
Dans le cas où plusieurs émetteurs sont utilisés simultanément, par exemple plusieurs robots, plusieurs mineurs ou plusieurs personnes ensevelies dans une avalanche, un dispositif adapté permettra à l'utilisateur de sélectionner une balise émettrice. Dans une variante préférentielle les différentes balises sont sélectionnées successivement en fonction de leur distance au récepteur. Cette sélection est de préférence réalisée grâce à un écran tactile ou à des boutons. Cela permet par exemple d'optimiser les trajets pour la recherche de victimes ensevelies sous une avalanche. In the case where several transmitters are used simultaneously, for example several robots, several miners or several people buried in an avalanche, a suitable device will allow the user to select a transmitter beacon. In a preferred embodiment the different tags are selected successively according to their distance to the receiver. This selection is preferably made through a touch screen or buttons. This makes it possible, for example, to optimize the routes for searching for victims buried under an avalanche.
Comme déjà mentionné, une balise en surface et l'unité de calcul 30 peuvent former un dispositif unique, sans nécessité de transmission radiofréquence avec des quatrièmes signaux radio 300. La balise en surface contient alors une unité de traitement permettant le calcul de la position avec six degrés de liberté. Les informations utiles sont affichées sur la balise grâce à un écran. Une alternative est de transmettre ces données à un PDA ou à un téléphone portable, en utilisant par exemple une communication RF. As already mentioned, a surface beacon and the calculation unit 30 can form a single device, without the need for radio frequency transmission with fourth radio signals 300. The surface beacon then contains a processing unit for calculating the position with six degrees of freedom. Useful information is displayed on the beacon through a screen. An alternative is to transmit this data to a PDA or a mobile phone, for example using RF communication.
Une balise en surface, une balise mobile et l'unité de calcul 30 peuvent former un dispositif unique. Ceci est en particulier le cas de la localisation de personnes dans des avalanches, car il permet l'émission (balise émettrice) et la recherche (balise réceptrice et unité de calcul). A surface beacon, a mobile beacon and the computing unit 30 may form a single device. This is particularly the case of the location of people in avalanches, because it allows the emission (transmitter beacon) and the search (receiver beacon and calculation unit).
Comme discuté, dans une variante les balises réceptrices et émettrices sont permutées : les balises réceptrices deviennent les émetteurs et la balise émettrice le récepteur, le même algorithme pouvant être utilisé pour le calcul de la position. Il y a en particulier moins de bruit magnétique sous terre, les parasites étant absorbés par le terrain par courants de Foucault. As discussed, in a variant the receiving and transmitting beacons are switched: the receiving beacons become the transmitters and the beacon transmitting the receiver, the same algorithm can be used for the calculation of the position. In particular, there is less magnetic noise underground, the parasites being absorbed by the eddy currents.
La variante décrite ci-dessus, avec plusieurs balises d'émission à des endroits fixes et une balise de réception mobile et souterraine, par exemple contenue dans un sac-à-dos d'un mineur 8 ou liée et/ou intégrée à un robot, peut être avantageusement exploitée pour réaliser un système de navigation dans des mines ou conduites 1 . The variant described above, with several transmit beacons at fixed locations and a mobile and underground reception beacon, for example contained in a backpack of a minor 8 or linked and / or integrated into a robot , can be advantageously exploited to achieve a navigation system in mines or pipes 1.
L'algorithme qui calcule la position est un algorithme qui résout un système d'équations non-linéaires basé sur l'équation d'un dipôle idéal. Cette solution peut être trouvée par itérations successives. Toutefois, la position calculée est de préférence exacte aux erreurs de mesure près ; elle ne résulte pas d'une approximation ou d'une suite d'approximations successives. The algorithm that computes the position is an algorithm that solves a system of non-linear equations based on the ideal dipole equation. This solution can be found by successive iterations. However, the computed position is preferably accurate to the nearest measurement error; it does not result from an approximation or from a series of successive approximations.
Le système de la figure 1 permet aussi de calculer des indicateurs de la qualité ou de la précision de mesure en se basant sur : The system of FIG. 1 also makes it possible to calculate indicators of the quality or the accuracy of measurement based on:
- Le résidu (erreur) après la convergence de l'algorithme itératif exécuté dans l'unité de calcul 30.  - The residual (error) after the convergence of the iterative algorithm executed in the calculation unit 30.
- Les données redondantes provenant des bobines de réceptions 21 A, 21 B et 21 C, en comparant par exemple les signaux magnétiques mesurés avec les signaux théoriques.  - The redundant data from the reception coils 21A, 21B and 21C, for example by comparing the measured magnetic signals with the theoretical signals.
- Le bruit magnétique, mesuré de préférence hors des périodes d'émission des balises ou pendant les émissions en mesurant la variance avec des émissions répétées.  - Magnetic noise, preferably measured outside beacon emission periods or during emissions by measuring the variance with repeated emissions.
- La mesure du déphasage, causée par les courants de Foucault, entre les signaux reçus ou de préférence avec l'oscillateur de référence 40 d'une balise réceptrice, par exemple la balise en surface. Il s'agit par exemple de la phase obtenue par un amplificateur lock-in ayant en entrée l'oscillateur de référence 40 et les tensions induites des bobines de réception 21 A, 21 B et 21 C. The measurement of the phase shift, caused by the eddy currents, between the signals received or preferably with the reference oscillator 40 of a receiver beacon, for example the beacon on the surface. This is, for example, the phase obtained by a lock-in amplifier having as input the reference oscillator 40 and the induced voltages of the reception coils 21A, 21B and 21C.
- La mesure de la position à différentes fréquences d'émission, par exemple 1 kHz et 3 kHz, suivie par la comparaison des signaux obtenus.  - The measurement of the position at different transmission frequencies, for example 1 kHz and 3 kHz, followed by the comparison of the signals obtained.
- La différence de position calculée par chacun des différents récepteurs.  - The position difference calculated by each of the different receivers.
Basée sur les indicateurs ci-dessus, il est possible d'obtenir des informations sur le site de mesure, par exemple la présence de matériaux conducteurs 3 comme des couches argileuses générant des courants de Foucault, ou d'émetteurs de champ magnétique comme des câbles électriques. En positionnant les balises en surface dans des points connus et en les orientant, les neuf informations reçues peuvent être utilisées pour faire par exemple une mesure géophysique de la conductivité et/ou de la perméabilité et/ou de la permittivité du terrain. Avec une matrice de balises en surface, il est possible d'obtenir la cartographie des propriétés Based on the above indicators, it is possible to obtain information on the measurement site, for example the presence of conductive materials 3 such as clay layers generating eddy currents, or magnetic field emitters such as cables. electric. By positioning the surface beacons in known points and by orienting them, the nine received information can be used to make, for example, a geophysical measurement of the conductivity and / or permeability and / or permittivity of the terrain. With a matrix of surface tags, it is possible to obtain the property mapping
électromagnétiques d'un terrain, qui est particulièrement intéressante si elle est effectuée à différentes fréquences. electromagnetic field, which is particularly interesting if it is performed at different frequencies.
Il est donc possible d'établir à partir de plusieurs mesures un modèh géologique du terrain afin de détecter la présence de structures It is therefore possible to establish, from several measurements, a geological model of the terrain in order to detect the presence of structures
ferromagnétiques et/ou conductrices. Ce modèle est utilisé soit comme résultat de mesure, soit pour corriger/compenser les erreurs de mesure de positionnement dans la même région. Les mesures effectuées peuvent être confrontées à des simulations sur un modèle de terrain simplifié, par exemple un terrain au pendage horizontal constitué d'une couche peu conductrice (calcaire) sur une couche très conductrice (argile). Cela permet par exemple de calculer l'épaisseur de la couche isolante en modifiant ce paramètre de telle sorte que les mesures correspondent au mieux au modèle. En fonction de ces indicateurs de qualité, l'émission est modifiée, par exemple en changeant : ferromagnetic and / or conductive. This model is used either as a measurement result or to correct / compensate positioning measurement errors in the same region. The measurements made can be compared with simulations on a simplified terrain model, for example a horizontal dip plot consisting of a low-conducting layer (limestone) on a highly conductive layer (clay). This makes it possible, for example, to calculate the thickness of the insulating layer by modifying this parameter so that the measurements correspond best to the model. According to these quality indicators, the emission is modified, for example by changing:
- La durée de l'émission ou de la mesure pour diminuer le bruit magnétique et augmenter la portée du système.  - The duration of the emission or measurement to reduce the magnetic noise and increase the range of the system.
- L'intensité du moment magnétique pour diminuer le bruit magnétique et augmenter la portée du système.  - The intensity of the magnetic moment to reduce the magnetic noise and increase the range of the system.
- La fréquence d'émission pour diminuer l'absorption par courant de Foucault.  - The emission frequency to decrease the eddy current absorption.
Dans une variante l'unité de calcul 30 est munie d'une alarme sonore ou visuelle. Cette alarme permet d'indiquer en particulier que : In a variant, the computing unit 30 is provided with an audible or visual alarm. This alarm makes it possible to indicate in particular that:
- La distance entre la balise mobile et une balise en surface est trop élevée et que la balise en surface doit alors être déplacée.  - The distance between the mobile beacon and a beacon on the surface is too high and the beacon on the surface must then be moved.
- La distance entre la balise mobile et celle en surface est trop faible. - The distance between the mobile beacon and the one on the surface is too small.
- La balise mobile a atteint ou est trop proche d'un point interdit ou d'une zone interdite définie par l'utilisateur. - The mobile beacon has reached or is too close to a forbidden point or a user-defined prohibited zone.
- La balise mobile est à la verticale de la balise en surface ou soit sur l'axe perpendiculaire à son interface. Ceci est particulièrement intéressant pour la localisation des personnes dans des avalanches, car il s'agit tout simplement de l'endroit où il faut en général creuser pour trouver la ou les victimes.  The mobile beacon is vertical to the beacon on the surface or on the axis perpendicular to its interface. This is particularly interesting for locating people in avalanches, as it is simply the place where you usually have to dig to find the victim (s).
- La balise d'émission, par exemple la balise mobile, a émis un signal particulier, par exemple déclenché en appuyant sur un bouton, par exemple le même bouton utilisé pour déclencher les mesures, mais en appuyant pendant une longue durée.  - The transmitting beacon, for example the mobile beacon, has sent a particular signal, for example triggered by pressing a button, for example the same button used to trigger the measurements, but pressing for a long time.
- Une qualité de mesure inadéquate.  - Inadequate measurement quality.
L'alarme peut aussi se trouver sur une balise mobile ou en surface. Dans ce cas, l'information est soit transmise depuis l'unité de calcul 30, magnétiquement ou par radio, ou grâce à une mesure faite par la balise mobile elle-même. Une balise, soit mobile soit en surface, peut être constituée d'un boîtier de dimensions d'environ de diamètre 25 cm χ 45 cm et pesant 5 à 10 kg. La balise mobile peut être transportée par un utilisateur 8 dans un sac- à-dos, ou transportée par un robot mobile. La distance typique entre deux balises en surface 20 est supérieure à 25 m. Dans une variante The alarm can also be on a mobile beacon or on the surface. In this case, the information is either transmitted from the computing unit 30, magnetically or by radio, or thanks to a measurement made by the mobile beacon itself. A beacon, either mobile or on the surface, may consist of a housing of dimensions approximately 25 cm in diameter χ 45 cm and weighing 5 to 10 cm. kg. The mobile beacon can be transported by a user 8 in a backpack, or transported by a mobile robot. The typical distance between two surface beacons 20 is greater than 25 m. In a variant
préférentielle, cette distance est supérieure à 50 m. preferential, this distance is greater than 50 m.
Numéros de référence employés sur les figures Reference numbers used in the figures
1 Cavité 1 Cavity
3 Matériaux ferromagnétiques  3 Ferromagnetic materials
8 Utilisateur  8 User
10 Balise mobile  10 Mobile Beacon
20 Balise en surface  20 Beacon on the surface
30 Unité de calcul  30 Calculation unit
100 Deuxième signal radio  100 Second radio signal
200 Premier signal radio  200 First radio signal
300 Quatrième signal radio  300 Fourth radio signal
101 Troisième liaison radio bidirectionnelle 101 Third bidirectional radio link
1 1 A Première bobine d'émission 1 1 A First transmission coil
1 1 B Deuxième bobine d'émission  1 1 B Second transmission coil
1 1 C Troisième bobine d'émission  1 1 C Third emission coil
12A Capacité  12A Capacity
12B Capacité  12B Capacity
12C Capacité  12C Capacity
13A Amplificateur de puissance  13A Power Amplifier
13B Amplificateur de puissance  13B Power amplifier
13C Amplificateur de puissance  13C Power Amplifier
14 Processeur  14 Processor
1 5 Microcontrôleur  1 5 Microcontroller
16 Bouton  16 Button
17 Référence de fréquence  17 Frequency reference
18 Alimentation  18 Food
21 A Première bobine de réception B Deuxième bobine de réceptionC Troisième bobine de réceptionA Capacité21 A First receiving reel B Second take-up rollC Third take-up rollA Capacity
B CapacitéB Capacity
C CapacitéC Capacity
A Amplificateur LNAA LNA Amplifier
B Amplificateur LNAB LNA Amplifier
C Amplificateur LNAC LNA Amplifier
A Filtre passe-bandeA bandpass filter
B Filtre passe-bandeB Bandpass filter
C Filtre passe-bandeC Bandpass filter
A RectificateurA rectifier
B RectificateurB Rectifier
C RectificateurC Rectifier
A Filtre passe-basA Low-pass filter
B Filtre passe-basB Low pass filter
C Filtre passe-basC Low pass filter
A ADCB ADCC ADC ADCB ADCC ADC
Microcontrôleur + DSP  Microcontroller + DSP
Module RF  RF module
Référence de fréquence2 Module de calcul Frequency reference2 Calculation module
4 Module RF 4 RF Module

Claims

Revendications claims
1 . Méthode de positionnement de balise souterraine (10) comprenant les étapes suivantes : 1. An underground beacon positioning method (10) comprising the steps of:
- installation à la surface de plusieurs balises en surface (20), chaque balise en surface comportant au moins trois bobines non coplanaires (21 A, - installation on the surface of several surface beacons (20), each surface beacon comprising at least three non-coplanar coils (21 A,
21 B, 21 C) pour émettre et/ou recevoir des deuxièmes signaux radio (100) ; 21 B, 21 C) for transmitting and / or receiving second radio signals (100);
- échange de premiers signaux radio (200) entre lesdites balises en surface (20) afin de transmettre des données ;  - exchanging first radio signals (200) between said surface beacons (20) to transmit data;
- déplacement d'une balise mobile (10) dans une cavité souterraine (1 ), ladite balise mobile comportant au moins trois bobines non coplanaires moving a mobile beacon (10) in an underground cavity (1), said mobile beacon comprising at least three non-coplanar coils
(1 1 A, 1 1 B, 1 1 C ) pour recevoir et/ou émettre lesdits deuxièmes signaux radio (100) ; (1 1 A, 1 1 B, 1 1 C) for receiving and / or transmitting said second radio signals (100);
- envoi à travers le sol desdits deuxièmes signaux radio (100) entre ladite balise mobile (10) et lesdites balises en surface (20),  sending said second radio signals (100) through the ground between said mobile beacon (10) and said surface beacons (20),
- détermination de la position de ladite balise mobile (10) au moyen de neuf signaux radio (100) correspondant aux trois deuxièmes signaux radios reçus par chacune des au moins trois bobines réceptrices.  determining the position of said mobile beacon (10) by means of nine radio signals (100) corresponding to the three second radio signals received by each of the at least three receiver coils.
2. La méthode de positionnement de balise souterraine selon la 2. The method of positioning underground beacon according to the
revendication 1 , dans lequel lesdites trois bobines non coplanaires (1 1 A, 1 1 B, 1 1 C ; 21 A, 21 B, 21 C) sont orthogonales. Claim 1, wherein said three non-coplanar coils (11A, 11B, 11C, 21A, 21B, 21C) are orthogonal.
3. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant l'émission desdits deuxièmes signaux radio (100) par lesdites balises en surface (20) et la réception desdits deuxièmes signaux radio (100) par ladite balise mobile (10) sous le sol. 3. The method of positioning an underground beacon according to one of claims 1 or 2, comprising the transmission of said second radio signals (100) by said surface beacons (20) and the reception of said second radio signals (100) by said mobile beacon (10) under the ground.
4. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 ou 2, comprenant l'émission desdits deuxièmes signaux radio (100) par ladite balise mobile (10) sous le sol et la réception desdits deuxièmes signaux radio (100) par lesdites balises en surface (20). 4. The underground beacon positioning method according to one of claims 1 or 2, comprising the transmission of said second radio signals (100) by said mobile beacon (10) under the ground and the reception of said second radio signals (100). by said surface beacons (20).
5. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 3 à 4, dans laquelle l'émission desdits deuxièmes signaux radio (100) est effectuée à tour de rôle par lesdites bobines non coplanaires émettrices (1 1 A, 1 1 B, 1 1 C ; 21 A, 21 B, 21 C). 5. The underground beacon positioning method according to one of claims 3 to 4, wherein the emission of said second radio signals (100) is performed in turn by said non-coplanar transmitting coils (1 1 A, 1 1 B, 1 C, 21 A, 21 B, 21 C).
6. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 3 à 4, dans laquelle l'émission desdits deuxièmes signaux radio (100) est effectuée dans des bandes de fréquence différentes par lesdites bobines non coplanaires émettrices (1 1 A, 1 1 B, 1 1 C ; 21 A, 21 B, 21 C). The method of positioning an underground beacon according to one of claims 3 to 4, wherein the emission of said second radio signals (100) is performed in different frequency bands by said non-coplanar transmitting coils (11A, 1 1 B, 1 1 C; 21 A, 21 B, 21 C).
7. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 6, dans laquelle ladite détermination de la position de ladite balise mobile (10) comprend la détermination de la direction, de la distance et de l'orientation de ladite balise mobile (10) par rapport à une desdites balises en surface (20), au moyen desdits deuxièmes signaux radio (100). The underground beacon positioning method according to one of claims 1 to 6, wherein said determining of the position of said moving beacon (10) comprises determining the direction, distance and orientation of said beacon mobile beacon (10) with respect to one of said surface beacons (20), by means of said second radio signals (100).
8. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant le déplacement ou la rotation d'un angle connu d'au moins une balise (10 ; 20) entre deux cycles de mesures, et la détermination d'une dite position à partir des mesures avant et après ledit déplacement ou ladite rotation. 8. The underground beacon positioning method according to one of claims 1 to 7, comprising moving or rotating a known angle of at least one beacon (10; 20) between two cycles of measurements, and determining a said position from the measurements before and after said displacement or said rotation.
9. La méthode de positionnement de balise souterraine selon la 9. The method of positioning beacon underground according to the
revendication 7, comprenant : claim 7 comprising:
- la détermination de la position de ladite balise mobile (10) par multilatération.  determining the position of said mobile beacon (10) by multilateration.
10. La méthode de positionnement de balise souterraine selon la 10. The underground beacon positioning method according to the
revendication 9, dans laquelle la position de ladite balise mobile (10) est calculée en tenant compte à la fois des résultats de calcul à partir desdits neuf signaux radio et des résultats de la multilatération. claim 9, wherein the position of said moving beacon (10) is calculated taking into account both the calculation results from said nine radio signals and the results of the multilateration.
1 1 . La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 10, dans laquelle la position de ladite balise mobile (10) est calculée en tenant simultanément compte desdits neuf signaux radio reçus par une pluralité de balises en surface (20) communiquant entre elles. 1 1. The underground beacon positioning method according to one of claims 1 to 10, wherein the position of said mobile beacon (10) is calculated by simultaneously taking into account said nine radio signals received by a plurality of surface beacons (20) communicating between them.
12. La méthode de positionnement de balise souterraine selon la 12. The method of positioning an underground beacon according to the
revendication 9, dans laquelle un choix est effectué entre la détermination de la position de la balise mobile (10) à partir desdits neuf signaux radio ou par multilatération. claim 9, wherein a choice is made between determining the position of the mobile beacon (10) from said nine radio signals or by multilateration.
13. La méthode de positionnement de balise souterraine selon la 13. The underground beacon positioning method according to the
revendication 12, dans laquelle ledit choix est effectué en fonction de l'un des paramètres suivants : claim 12, wherein said choice is made according to one of the following parameters:
- nombre de balises (10, 20) à disposition ;  - number of tags (10, 20) available;
- position relative des différentes balises (10 ; 20) ;  relative position of the different beacons (10; 20);
- nature du terrain.  - nature of the terrain.
14. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 13, dans laquelle la position desdites balises en surface (20) est déterminée par GPS. 14. The method of positioning an underground beacon according to one of claims 1 to 13, wherein the position of said surface beacons (20) is determined by GPS.
1 5. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 14, dans laquelle la position relative desdites balises en surface est déterminée par multilatération. 5. The method of positioning an underground beacon according to one of claims 1 to 14, wherein the relative position of said surface beacons is determined by multilateration.
16. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 1 5, comprenant une troisième liaison radio 16. The method of locating underground beacon according to one of claims 1 to 1 5, comprising a third radio link
bidirectionnelle (101 ) entre ladite balise mobile (10) et lesdites balises en surface (20) afin d'échanger des données ou de la voix. bidirectional (101) between said mobile beacon (10) and said surface beacons (20) for exchanging data or voice.
17. La méthode de positionnement de balise souterraine selon la 17. The method of positioning an underground beacon according to the
revendication 16, dans laquelle ladite troisième liaison radio (101 ) utilise les mêmes bobines orthogonales (1 1 A, 1 1 B, 1 1 C ; 21 A, 21 B, 21 C) que celles utilisées pour émettre et/ou recevoir lesdits deuxièmes signaux radio (100). claim 16, wherein said third radio link (101) uses the same orthogonal coils (1 1 A, 1 1 B, 1 1 C, 21 A, 21 B, 21 C) as those used to transmit and / or receive said second radio signals (100).
18. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 16 à 17, dans laquelle ladite troisième liaison radio (101 ) utilise une modulation desdits deuxièmes signaux radio (100). 18. The underground beacon positioning method according to one of claims 16 to 17, wherein said third radio link (101) uses a modulation of said second radio signals (100).
19. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 18, comprenant 19. The method of positioning an underground beacon according to one of claims 1 to 18, comprising
- l'établissement à partir de plusieurs mesures d'un modèle géologique du terrain ;  - the establishment from several measurements of a geological model of the ground;
- l'utilisation dudit modèle géologique soit comme résultat de mesure, soit pour corriger et/ou compenser les erreurs de mesures de localisation dans la même région.  the use of said geological model either as a measurement result or to correct and / or compensate for location measurement errors in the same region.
20. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 19, comprenant l'affichage par une unité de calcul (30) d'indicateurs de qualité de mesure. 20. The underground beacon positioning method according to one of claims 1 to 19, comprising the display by a calculation unit (30) of measurement quality indicators.
21 . La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 20, appliquée au positionnement de balise mobile (10) dans une conduite souterraine, ladite balise mobile (10) étant associée à un robot mobile se déplaçant dans ladite conduite souterraine, la position dudit robot étant déterminée par un capteur inertiel, d'après la longueur d'un câble tiré derrière le robot ou avec un système de vision, la position dudit robot étant recalibrée grâce aux informations obtenues grâce à ladite balise mobile (10). 21. The underground beacon positioning method according to one of claims 1 to 20, applied to the positioning of mobile beacon (10) in an underground pipe, said mobile beacon (10) being associated with a mobile robot moving in said underground pipe, the position of said robot being determined by an inertial sensor, according to the length of a cable pulled behind the robot or with a vision system, the position of said robot being recalibrated thanks to the information obtained by said mobile beacon (10).
22. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 21 , appliquée au positionnement de balise mobile (10) dans une conduite souterraine, ladite balise mobile étant associée à un robot mobile se déplaçant dans ladite conduite souterraine, la position dudit robot étant déterminée en combinant les informations d'un capteur inertiel avec les informations obtenues par ladite balise mobile (10). 22. The method of positioning an underground beacon according to one of claims 1 to 21, applied to the positioning of mobile beacon (10) in an underground pipe, said mobile beacon being associated with a mobile robot moving in said underground pipe, the position of said robot being determined by combining the information of an inertial sensor with the information obtained by said mobile beacon (10).
23. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 22, comprenant le couplage de ladite balise mobile (10) à un laser scanner 2D ou à un laser scanner 3D ou à un système The method of positioning an underground beacon according to one of claims 1 to 22, comprising coupling said mobile beacon (10) to a 2D laser scanner or a 3D laser scanner or system.
photogrammétrique. photogrammetric.
24. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 20, comprenant la localisation de personnes sous des avalanches. 24. The method of positioning an underground beacon according to one of claims 1 to 20, comprising locating people under avalanches.
25. La méthode de positionnement de balise souterraine selon l'une des revendications 1 à 24, comprenant la localisation d'au moins plusieurs balises en surface (20) par un GPS ou par un inclinomètre ou par une boussole dans lesdites balises en surface (20). 25. The method of positioning an underground beacon according to one of claims 1 to 24, comprising locating at least several surface beacons (20) by a GPS or an inclinometer or by a compass in said surface beacons ( 20).
26. Système de positionnement de balise souterraine (10) comprenant26. Underground beacon positioning system (10) comprising
- une balise mobile (10) comportant au moins trois bobines non coplanaires pour émettre et/ou recevoir des deuxièmes signaux radio (100) ; a mobile beacon (10) comprising at least three non-coplanar coils for transmitting and / or receiving second radio signals (100);
- plusieurs balises en surface (20) comportant chacune au moins trois bobines non coplanaires pour recevoir et/ou émettre lesdits deuxièmes signaux radio (100);  a plurality of surface beacons (20) each comprising at least three non-coplanar coils for receiving and / or transmitting said second radio signals (100);
- une unité de calcul (30) ;  - a computing unit (30);
dans lequel in which
- lesdites balises en surface (20) et ladite balise mobile (10) sont agencées pour échanger des premiers signaux radio (200) afin de transmettre des données ;  said surface beacons (20) and said mobile beacon (10) are arranged to exchange first radio signals (200) in order to transmit data;
- lesdites balises en surface (20) et ladite balise mobile (10) sont agencées pour échanger à travers le sol lesdits deuxièmes signaux radio (100) ;  said surface beacons (20) and said mobile beacon (10) are arranged to exchange said second radio signals (100) through the ground;
- ladite unité de calcul (30) est agencée pour déterminer la position de ladite balise mobile (10) au moyen de neuf signaux radio (100) said computing unit (30) is arranged to determine the position of said mobile beacon (10) by means of nine radio signals (100)
correspondant aux trois deuxièmes signaux radios reçus par chacune des trois bobines réceptrices à partir de chacune des trois bobines émettrices. corresponding to the three second radio signals received by each of the three receiver coils from each of the three transmitting coils.
27. Le système de positionnement de balise souterraine selon la 27. The underground beacon positioning system according to the
revendication 26, dans lequel ladite balise mobile (10) sous le sol comprend des moyens (1 1 A, 12A, 13A, 1 1 B, 12B, 13B, 1 1 C, 12C, 13C, 14, 15, 16, 17, 18) pour émettre lesdits deuxièmes signaux radio (100) et lesdites balises en surface (20) comprends des moyens (21 A, 22A, 23A, 24A, 25A, 26A, 27A, 21 B, 22B, 23B, 24B, 25B, 26B, 27B, 21 C, 22C, 23C, 24C, 25C, 26C, 27C, 28, 29, 40, 42) pour recevoir lesdits deuxièmes signaux radio (100). claim 26, wherein said mobile beacon (10) under the ground comprises means (11A, 12A, 13A, 11B, 12B, 13B, 11C, 12C, 13C, 14, 15, 16, 17, 18) for transmitting said second radio signals (100) and said surface beacons (20) comprise means (21A, 22A, 23A, 24A, 25A, 26A, 27A, 21B, 22B, 23B, 24B, 25B, 26B , 27B, 21C, 22C, 23C, 24C, 25C, 26C, 27C, 28, 29, 40, 42) for receiving said second radio signals (100).
28. Le système de positionnement de balise souterraine selon la 28. The underground beacon positioning system according to the
revendication 26, dans lequel ladite balise mobile (10) sous le sol comprend des moyens (21 A, 22A, 23A, 24A, 25A, 26A, 27A, 21 B, 22B, 23B, 24B, 25B, 26B, 27B, 21 C, 22C, 23C, 24C, 25C, 26C, 27C, 28, 29, 40, 42) pour recevoir lesdits deuxièmes signaux radio (100) et lesdites balises en surface (20) comprends des moyens (1 1 A, 12A, 13A, 1 1 B, 12B, 13B, 1 1 C, 12C, 13C, 14, 1 5, 16, 17, 18) pour émettre lesdits deuxièmes signaux radio (100). claim 26, wherein said sub-floor mobile beacon (10) comprises means (21A, 22A, 23A, 24A, 25A, 26A, 27A, 21B, 22B, 23B, 24B, 25B, 26B, 27B, 21C , 22C, 23C, 24C, 25C, 26C, 27C, 28, 29, 40, 42) for receiving said second radio signals (100) and said surface beacons (20) comprise means (11A, 12A, 13A, 11B, 12B, 13B, 11C, 12C, 13C, 14, 15, 16, 17, 18) for outputting said second radio signals (100).
PCT/EP2011/060935 2010-06-30 2011-06-29 Method of positioning an underground beacon WO2012001062A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH01067/10A CH703352A1 (en) 2010-06-30 2010-06-30 underground beacon positioning method.
CHCH10/01067 2010-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012001062A1 true WO2012001062A1 (en) 2012-01-05

Family

ID=43662184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/060935 WO2012001062A1 (en) 2010-06-30 2011-06-29 Method of positioning an underground beacon

Country Status (2)

Country Link
CH (2) CH703352A1 (en)
WO (1) WO2012001062A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2488899A (en) * 2011-03-07 2012-09-12 Isis Innovation An alert signal comprising a modulated magnetic field
DE102013018270A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-21 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Method for determining a relative position between a transmitting antenna and a receiving coil device and system for carrying out a method
CN112566240A (en) * 2020-11-25 2021-03-26 巢湖学院 Mine large-scale heterogeneous sensing node cooperative positioning method
CN113286255A (en) * 2021-04-09 2021-08-20 安克创新科技股份有限公司 Ad hoc network method of positioning system based on beacon base station and storage medium
CN114366356A (en) * 2022-01-17 2022-04-19 北京理工大学 Positioning precision evaluation device and method for autonomous dental implant robot

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2907551B1 (en) * 2014-02-14 2020-10-21 Ortovox Sportartikel GmbH Detector and method for operating a detector
EP3136053B8 (en) * 2015-08-28 2018-07-04 Mammut Sports Group AG Avalanche transceiver and method for operating an avalanche transceiver
EP3435108B1 (en) 2017-07-26 2019-10-09 Ortovox Sportartikel GmbH Method for detecting a transmitter with a search device and search device for carrying out a method of this type
FR3109640B1 (en) * 2020-04-23 2022-05-20 Samira Kerrouche CONNECTED MONITORING WATCH, BEACON SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING A CORRESPONDING USER.

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4314251A (en) * 1979-07-30 1982-02-02 The Austin Company Remote object position and orientation locater
US4710708A (en) 1981-04-27 1987-12-01 Develco Method and apparatus employing received independent magnetic field components of a transmitted alternating magnetic field for determining location
US20030038634A1 (en) * 2001-08-23 2003-02-27 Kurt-Martin Strack Integrated borehole system for reservoir detection and monitoring
US20030197509A1 (en) 2000-09-08 2003-10-23 Morio Mizuno Bore location system
US20080240209A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Levan David O Sub-Surface communications system and method
WO2009023008A1 (en) 2007-08-14 2009-02-19 Battelle Memorial Institute Miner acoustic communication and location system
WO2009118762A1 (en) 2008-03-26 2009-10-01 Council Of Scientific & Industrial Research A wireless information and safety system for mines
EP2159605A1 (en) 2008-09-02 2010-03-03 Leica Geosystems AG Radar measuring method for locating a concealed object embedded in a medium

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4314251A (en) * 1979-07-30 1982-02-02 The Austin Company Remote object position and orientation locater
US4710708A (en) 1981-04-27 1987-12-01 Develco Method and apparatus employing received independent magnetic field components of a transmitted alternating magnetic field for determining location
US20030197509A1 (en) 2000-09-08 2003-10-23 Morio Mizuno Bore location system
US20030038634A1 (en) * 2001-08-23 2003-02-27 Kurt-Martin Strack Integrated borehole system for reservoir detection and monitoring
US20080240209A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Levan David O Sub-Surface communications system and method
WO2009023008A1 (en) 2007-08-14 2009-02-19 Battelle Memorial Institute Miner acoustic communication and location system
WO2009118762A1 (en) 2008-03-26 2009-10-01 Council Of Scientific & Industrial Research A wireless information and safety system for mines
EP2159605A1 (en) 2008-09-02 2010-03-03 Leica Geosystems AG Radar measuring method for locating a concealed object embedded in a medium

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CLAYTON P. DAVIS: "A NULL-FIELD METHOD FOR ESTIMATING UNDERGROUND POSITION", IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCES AND REMOTE SENSING, vol. 46, 11 November 2008 (2008-11-11)
DAVIS C P ET AL: "A Null-Field Method for Estimating Underground Position", IEEE TRANSACTIONS ON GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING, IEEE SERVICE CENTER, PISCATAWAY, NJ, US, vol. 46, no. 11, 1 November 2008 (2008-11-01), pages 3731 - 3738, XP011238820, ISSN: 0196-2892, DOI: DOI:10.1109/TGRS.2008.2000878 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2488899A (en) * 2011-03-07 2012-09-12 Isis Innovation An alert signal comprising a modulated magnetic field
US9351106B2 (en) 2011-03-07 2016-05-24 Isis Innovation Limited System for providing information and associated devices
DE102013018270A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-21 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Method for determining a relative position between a transmitting antenna and a receiving coil device and system for carrying out a method
DE102013018270B4 (en) 2013-10-31 2020-07-09 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Method for determining a relative position between a transmitting antenna and a receiving coil device and system for carrying out a method
CN112566240A (en) * 2020-11-25 2021-03-26 巢湖学院 Mine large-scale heterogeneous sensing node cooperative positioning method
CN113286255A (en) * 2021-04-09 2021-08-20 安克创新科技股份有限公司 Ad hoc network method of positioning system based on beacon base station and storage medium
CN113286255B (en) * 2021-04-09 2023-04-14 安克创新科技股份有限公司 Ad hoc network method of positioning system based on beacon base station and storage medium
CN114366356A (en) * 2022-01-17 2022-04-19 北京理工大学 Positioning precision evaluation device and method for autonomous dental implant robot

Also Published As

Publication number Publication date
CH703352A1 (en) 2011-12-30
CH703345A2 (en) 2011-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012001062A1 (en) Method of positioning an underground beacon
US11719846B1 (en) Buried utility locating systems with wireless data communication including determination of cross coupling to adjacent utilities
US10677820B2 (en) Buried locators systems and methods
CA2719200C (en) Positioning, detection and communication system and method
US20080036652A1 (en) Positioning system and method
FR2886501A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR LOCALIZING A TERMINAL IN A WIRELESS LOCAL NETWORK
FR2843805A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR ACQUISITION FOR SEISMIC EXPLORATION OF A GEOLOGICAL FORMATION BY PERMANENT RECEPTORS IMPLANTED AT THE BOTTOM OF THE SEA
FR3015072A1 (en) METHOD OF DETERMINING THE ORIENTATION OF A MOBILE TERMINAL-RELATED SENSOR MARK WITH SENSOR ASSEMBLY USED BY A USER AND COMPRISING AT LEAST ONE MOTION-MOVING MOTION SENSOR
RU2605392C1 (en) Calculation of rotary motion data using translation data gradient
KR101886932B1 (en) Positioning system for gpr data using geographic information system and road surface image
US20230351629A1 (en) Reflective cable locating system
EP1971882B1 (en) Geophysical measurement device for the exploration of natural resources of the floor in an aquatic domain
WO2006067058A1 (en) Device for autonomously determining absolute geographic coordinates of a mobile changing with regard to immersion
Groves et al. Enhancing micro air vehicle navigation in dense urban areas using 3D mapping aided GNSS
KR100883794B1 (en) Device for surveying pipe and method for surveying pipe using the same and system for surveying pipe using the same
JP2018194454A (en) Underground electromagnetic survey device
CA2967629A1 (en) Super broadband integrated subsurface seismic, seismicity, ground vibration, topographic data collection, processing, visualization and analysis system
EP3851794B1 (en) Method for geopositioning a target point
Zylberman Geophysical study of complex meteorite impact structures
Abdul Rahim Heading drift mitigation for low-cost inertial pedestrian navigation
RU2480793C2 (en) Method of searching for mineral deposits using submarine geophysical vessel
Combrinck et al. Report on preliminary geotechnical and tropospheric site investigation for a proposed space geodetic observatory near Matjiesfontein in the Great Karoo
Landro et al. Using permanent arrays for shallow monitoring
Misiewicz et al. New data from magnetic survey of Ptolemais
FR2985588A1 (en) Method for locating mobile e.g. pedestrian, in e.g. building interior, involves estimating trajectory of mobile and position of vertical edges in built medium, and estimating errors and plane of flat vertical walls visible from trajectory

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11728012

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11728012

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1