EP2118677A2 - Système permettant de localiser un objet ou une personne - Google Patents

Système permettant de localiser un objet ou une personne

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Publication number
EP2118677A2
EP2118677A2 EP07872454A EP07872454A EP2118677A2 EP 2118677 A2 EP2118677 A2 EP 2118677A2 EP 07872454 A EP07872454 A EP 07872454A EP 07872454 A EP07872454 A EP 07872454A EP 2118677 A2 EP2118677 A2 EP 2118677A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
distance
angle
locating
communication means
signal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07872454A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Anibal Jesús CARPIÓ DIAZ
Christophe Herault
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Benoudiz Doris
Benoudiz Pascal
Original Assignee
Benoudiz Doris
Benoudiz Pascal
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 Benoudiz Doris, Benoudiz Pascal filed Critical Benoudiz Doris
Publication of EP2118677A2 publication Critical patent/EP2118677A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/08—Systems for determining direction or position line
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/06—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using intensity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04—Details
    • G01S3/12—Means for determining sense of direction, e.g. by combining signals from directional antenna or goniometer search coil with those from non-directional antenna
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer

Definitions

  • the present invention relates to a system for locating an object or a person, in particular using radio frequencies.
  • patent application US 2006/0038676 proposes an object locating system comprising a marker placed on the object to be located and comprising a first radiofrequency communication module and a locating device comprising a second module. radio frequency communication, to communicate with the marker.
  • This locating device comprises means for determining a distance for the purpose of estimating the separation between the marker and said locating device on the basis of the signal received from the marker and triggering alarm means when the separation between the marker and the locating device falls below a predetermined distance.
  • the locating device of such an assembly further comprises a directional antenna.
  • a directional antenna In this way, it is possible to define an axis according to which the signal received by said device from the marker will be maximum when it is aligned with the direction of the marker.
  • the user to find the direction in which the object provided with the marker is located must scan, for example in a circle, the correct direction coinciding with the direction in which the highest intensity signal is received during this period. scanning.
  • Such a set therefore makes it possible to locate an object from the point of view of the distance and the direction, but nevertheless, the user must scan the detection zone in order to be able to identify the right direction, "by the ear”. It is therefore an assisted system.
  • such an assembly operates only over a relatively small distance of less than 200 meters, which limits the applications, particularly from the point of view of industrial use in large warehouses or on very large open spaces.
  • such together does not perform properly in an environment where there is a lot of noise (reflections of radio waves, saturation of harmonic signals, signal fluctuations, multiple paths, ). This maximum operating distance being restricted, the assembly then comprises this operation in alarm to indicate that the object carrying the marker goes beyond a certain distance.
  • US 2006/0074548 provides a method for determining the position of one vehicle relative to another, particularly motor vehicles.
  • the system includes an electronic unit on the first vehicle and an electronic unit on the second vehicle.
  • Each electronic unit is provided with a short-range radio communication system for continuously transmitting a recognition signal of a predefined type and recognizing said reference signal when transmitted by another vehicle.
  • This system requires synchronization, after which the first vehicle begins to measure its own three-dimensional displacement as a function of a Cartesian reference system originating at the location where the first vehicle is located at the time of synchronization T 0 , with X axis oriented north and Y axis west.
  • the vehicle is equipped with a compass, an odometer and an i ⁇ clinometer.
  • the second vehicle begins to measure its own three-dimensional displacement as a function of a Cartesian reference system having its origin corresponding to the location of the second vehicle at the time of the synchronization T 0 , with the same orientation of the axes.
  • each electronic unit sends a start of account signal by means of the short-range communication system and at the same time starts an internal local account counting the time Tc elapsed since the sending of the start of account signal.
  • Said start signal is propagated and when it is received by the communication system of the second vehicle, it controls the activation of a local internal counter designed to count during a predefined time interval ⁇ Tr and when this time interval has elapsed, the electronic unit of the second vehicle sends, to the vehicle having sent a start of counting signal, an end-of-account signal by the short-range communication system, which signal propagates between the two vehicles.
  • the distance D between the two vehicles is calculated according to the speed of propagation of the electronic signal and the propagation time.
  • the position of the second vehicle in the reference frame of the first can be obtained by assuming that the first vehicle is moving and the second motionless.
  • a mathematical equation is given to calculate the distance between the two vehicles at T 0 .
  • a second possible location circle of the second vehicle after movement of the first vehicle at T1 is determined by a new mathematical equation. The two spheres intersecting in two points. After another movement of the first vehicle, a third location circle of the second vehicle is determined and the intersection of the three circles gives the exact position of the second vehicle relative to the first.
  • the reference used is such that such a device can be used only if the vehicles are equipped with a compass, an inclinometer and an odometer.
  • such a device is complex to implement.
  • US 2005/0020279 discloses a wireless system for determining the location of a fixed or moving target having a transceiver apparatus that automatically transmits a signal in response to the interrogation signal it receives (transponder).
  • the system is equipped with a radio transceiver permanently listening for the location of the target, an existing communication between the transponder and transponder, and a processor for finding the target by virtual triangulation through the values of the position information. received in real time.
  • the processor uses at least three points P1, P2 and P3 of the transponder according to the transceiver.
  • the location system comprises at least one master monitoring device (Ms) configured to function as a transceiver and at least one "slave" unit configured to function as a transponder.
  • Ms master monitoring device
  • slave unit configured to function as a transponder.
  • ID unique identification
  • Communication between master and slave units relies on radio frequency signaling techniques with separate bands or with a band using various techniques (spread spectrum modulation or spread signal) to reduce the possibility of detection and effectively use the bandwidth of the particular band.
  • the monitoring unit Ms may be configured to use additional channels or frequency bands for position information and / or communication intentions.
  • the master and "slave" units can transmit in the same frequency bands using the time division multiplexing arrangement or spread spectrum techniques.
  • the master and slave units are configured to serve as a reference position unit relative to one another.
  • a monitoring unit will be designated as a control unit.
  • CDMA code division
  • the location of the master and slave units and any related information may be carried forward by the search technique to one or more monitoring units Ms designated as the command or control unit. monitoring that dynamically analyzes the topology of the mobile network in real time.
  • the master unit may be a transceiver unit that includes a processor for processing the data signals, a transmitter section that includes an encoder circuit and a transmitter, a receiver section that includes a receiver and a decoder circuit, an antenna, and a receiver. unit of measure of the distance.
  • the device also includes a keyboard, a microphone, useful for voice activation of the processor, a display, a speaker and a "step" button for entering reference point indications. These devices also allow voice communications.
  • the display shows the relative location of the master unit relative to the other master units and "slave".
  • the master unit and the slave unit can operate at different frequencies or bands to effectively track the target and the location system can operate at different frequencies to determine the use of the master and slave units.
  • target localization one frequency (150 MHz) is used for the transmission of the master unit to the slave unit and another frequency (460 MHz) is used for the return transmission of the slave unit to the slave unit.
  • master unit the radiofrequency change helping to resolve ambiguity of location and allowing accuracy.
  • the master units are configured for simultaneous transmitting and receiving operations.
  • radio frequencies of GHz, infra-red, microwave and ultrasound may be used.
  • the measurement of time and distance is done through a cycle of time and the sending of a range signal to the slave unit and its reception back.
  • the master unit sends a control sequence configured to "wake up” the slave unit maintained in low power mode.
  • the slave unit performs a "delay check" and transmits a
  • the master unit receives the answer range signal and uses the range signal send time value, the response range signal receive time, and the error correction constants values calculated by the unit. slave and the master unit to calculate the distance between these two units.
  • Such a device if it makes it possible to determine the position of a target is relatively complex and difficult to implement. In addition, it does not use known technologies. Moreover, since it uses several transmitters, these serve among themselves to triangulation.
  • the latter two devices allow the identification of a target using a virtual triangulation but requiring relatively complex means to implement or not existing.
  • the purpose of the present invention is to propose a system making it possible to locate an object or a person, fixed or even on the move, of the type comprising at least one device to be located intended to be carried by an object / person to locate, comprising at least radio frequency communication means and a localization device, also comprising radiofrequency communication means adapted to establish communication with the communication means of said device to be located, characterized in that said location device comprises in addition, at least one means for determining an angle, means for processing the signals received by the communication means of said locating device from the communication means of the device to be located so as to determine the distance between said device to be located and said locating device, as well as means for lcul adapted to calculate a vector called "direction" from at least three pairs of measurements at three different geographical and temporal positions of the locating device, each pair of measurements consisting of the distance calculated between the location device and the a device to locate and an angle, this angle being the one that the terrestrial magnetic North does with the line representing the distance traveled by the locating
  • the calculation means that can also be called navigation means allow from the measured angle and the calculated distance, according to three geographical and temporal positions distinct from the localization device, to emulate a triangulation method by means of a non-simultaneous measurement method, making it possible to generate the so-called "direction vector".
  • the system according to the present invention proposes a virtual triangulation system which relies on a terrestrial magnetic reference system, which therefore does not require simultaneous measurements from several reference points whose respective geographical positions are known.
  • a virtual triangulation system which relies on a terrestrial magnetic reference system, which therefore does not require simultaneous measurements from several reference points whose respective geographical positions are known.
  • the locator moves to any other point in which it performs a second distance measurement (dl) representing the distance that separates the person / object to be found from the current measurement point.
  • dl the distance that separates the person / object to be found from the current measurement point.
  • the point is thus defined as the origin of coordinates [0,0].
  • the circle is therefore generated from this point without needing the magnetic sensor.
  • the magnetic sensor such as the magnetic compass is used to measure the angle that the locating device makes with the magnetic north when said locating device is located. moved from the center of the first circle to the second measurement point corresponding to the center of the second circle and the center of the second circle to the third measurement point corresponding to the center of the third circle.
  • This angle does not exist when generating the first circle.
  • the first measurement point when putting the system into operation (center of the circumference C) is at the origin of a reference system, and therefore represents a coordinate point 0, 0; however, the coordinates of the other measurement points (circumference centers C1 and C2) are not defined.
  • the locator when starting the portable system (the locator), we will, through the electronic compass measured an angle relative to the Earth's magnetic north. This angle is used to generate start coordinates for the location system calculations.
  • these starting coordinates are in a cartesian affine coordinate system, the coordinates [0,0] in X and Y, the terrestrial magnetic north being the abscissa axis.
  • the person holding the locator moves. Once done, it is considered that the movement of the person is in a straight line and a second circumference is generated with the help of the magnetic sensor and the distance measurement.
  • the magnetic sensor will indeed calculate this angle at this time and not before, taking as reference the angle that makes the Earth's magnetic north with the line which represents the distance traveled from the origin by the person, then generates the second circumference.
  • an electronic compass is used, the terrestrial magnetic system and an additional reference system.
  • the locating device further comprises display means for displaying on a screen the vector called "direction" to be followed by the user of the system and which indicates in which direction is the object to locate relative to the user.
  • the emulation of the triangulation principle implemented in the device according to the invention is carried out by the navigation means of the system according to the invention, advantageously periodically, so as to indicate precisely the different changes of direction to follow.
  • the locating device can also include data input means, such as a keyboard, for securing the use of said device, the user can in particular enter an identification code which ensures a use of said system by the user. authorized user.
  • data input means such as a keyboard
  • the radiofrequency communication means provided in the device to be located comprise a specific recognition or authentication code which will be transmitted by radiofrequency to the location device to ensure that the object / person that the user is looking for is well his.
  • the radiofrequency communication means used in the system according to the invention are radiofrequency transmitters / receivers working at all possible frequencies.
  • ISM International Mobile Communications
  • the frequency bands used are divided into several values, so as to authorize a change of frequencies automatically and dynamically, if for one reason or another the communication between the communication means should be interrupted or insufficient.
  • This change or frequency hopping (commonly called hopping) is a method for performing frequency hopping in a frequency range defined by a minimum value and a maximum value. Such a method makes it possible to recover a signal between the two devices even if the latter is weak or highly disturbed.
  • the system according to the invention operates according to the following principle:
  • the radiofrequency communication means of the device to be located are in reception standby mode, also called sleep mode. In this mode, said means receive, continuously, all the frequencies reaching it. Said device to be located must be "woken up” on a frequency and a predefined signal, either by the manufacturer or by the user. The device to be located in this reception standby mode consumes very little energy.
  • the user activates the localization device he has on him and, through the security keypad, enters his identification code.
  • a wake-up signal associated with a predefined frequency is transmitted from the radiofrequency communication means of the localization device, ie the transmitter, to the radiofrequency communication means of the device to be located, that is to say the receiver.
  • the purpose of this wake-up signal is to switch the receiver from sleep mode to normal receive mode.
  • H allows, by this mode, to activate all the reception and transmission functions of its transceiver.
  • a clock signal (rhyme), an internal clock function for the electronic components, making it possible to clock a calculation process.
  • This clock signal generates a countdown, at the end of which a programmed function is activated or deactivated.
  • the device to be located if at the end of this countdown, the device to be located has not received the carrier signal, it will then go into "frequency hopping” mode, more commonly called “Hopping”, in order to scan the various proposed listening frequencies, to successfully capture this carrier signal on another frequency.
  • “frequency hopping” mode more commonly called “Hopping”
  • the device to be located goes into transmission mode and then sends an acknowledgment signal to the location device.
  • This acknowledgment signal comprises an identification code of the device to be located, which allows the location device passed in receive mode to ensure that the signal received is the expected one and not that of another device to locate belonging to another system (authentication).
  • This code is preferably modulated to be transmitted to the location device, which demodulates it and can begin to receive the transmitted data.
  • the signal processing means received are then implemented to determine an estimated value of the distance between the device to be located and the location device.
  • the measurement of the distance between the two radiofrequency communication means is carried out continuously and in real time by the processing means.
  • the RTOA method round trip time of arrival
  • the RTOA method makes it possible to know the time that a radio wave takes to go from a transmitter to a receiver, going back and forth. It is then possible to calculate, with reference to the speed of light, the estimated distance separating the locating device from the device to be located from the time between the emission of a code and its reception. This time includes the electronic processing time.
  • such a measurement mode does not require synchronization between the two transmitters / receivers.
  • the location device can also measure the power of the radio signal received from the device to be located, called the RSSI method (radio signal strengh indicator).
  • RSSI method radio signal strengh indicator
  • This measurement of the received power makes it possible to calculate the distance separating the localization device from the device to be located, a mathematical relation allowing via a logarithmic calculation to compute in an almost instantaneous way, the distance separating the two radiofrequency transmitters / receivers.
  • the system according to the invention it is necessary to take into account the significant disturbances of the measurements made (Gaussian noise, white and thermal noise, saturation of the harmonic signals, phenomenon of "fading" of the waves, etc.) when this second mode is used to estimate the distance.
  • the data to be received by the transceiver of the location device is not predictive and is very weakly detectable because it is modified by multiple reflections, diffraction, or refraction of radio waves on different environmental obstacles, pipes, ducts. thermal, vehicles, reinforced concrete walls, etc.
  • the signal processing means comprise calculation means based on a neuron network (artificial intelligence) making it possible to predict the received signal level, while eliminating the noise associated with the aid of a method fuzzy logic, to filter the signal, cancel the noise and effectively estimate the distance between the two transmitters / receivers.
  • a neuron network artificial intelligence
  • this estimated average of the distance by one or the other of the preceding processes implemented it is memorized until the means for measuring an angle such as an electronic compass measure the angle with the magnetic North associated with it.
  • This angle is that formed by the locating device with magnetic North.
  • this angle "does not exist" or coincides with the magnetic north, it is equal to 0.
  • the estimated value of the distance is communicated to the calculation or navigation means that are initialized.
  • These calculation means include, in particular, positioning determination means such as an algorithm, from the pair of associated measurements, the angle generated by the electronic compass as previously seen in a Cartesian reference explanation and the calculated distance.
  • These positioning determination means generate a positioning graph in the form of a first circumference whose center will be the angle whose value is fixed at [0,0] and the radius, the estimated distance separating the radio frequency communication means. .
  • the angle represents the point where the user is once the system is powered on, without any geographical reference, and the distance measurement indicates what is the estimated distance between this point and the object, as we do not It does not know where the device to be located is, it generates a circumference whose center is the angle measured by the compass and the radius is the distance separating the two transmitters / receivers.
  • this first circle is generated, the user carrying the location device moves again.
  • This temporal and geographical displacement of the locating device causes a change in the compass angle and a change in the distance between the transceivers.
  • the navigation means then generate a second circle whose center is the new angle with respect to the origin [0, 0] and the radius, the new estimated distance.
  • the calculation is carried out so that the second circle and the first circle intersect at two points in view of the small geographical and temporal displacement distance of the user between a first user position and a second position of the user. this. One of these two points represents where the object is located.
  • a third circle is then generated in the same way, from the angle formed by the trajectory between the second circle and the center of the third circle corresponding to the third measurement position and the magnetic north, the user always moving, this third circle intersecting the two others in one of these two points, which makes it possible to display a direction vector on the screen of the locating device, this vector being defined between the center of the third circle and the point of intersection of the three circles. It is therefore necessary to have at least three pairs of separate measurements to generate the direction vector.
  • the navigation means repeat this calculation phase at least three times so as to generate three circumferences whose intersection point of the last circle defines with the center of the third circle the said direction vector to be followed by the user.
  • the user can continue to move and change regularly angle and distance. Only the direction vector is displayed on the display screen of the tracking device.
  • radiofrequency communication means can no longer function, a signaling message of this state will be displayed on the screen to warn the user, thus indicating the loss of the signal and the need to make a displacement until that communication is restored.
  • the signal processing and navigation means will start over new basic calculations that do not take into account the previous results.
  • the location device and in particular the navigation means that it comprises, allow it from at least three values of a pair of measurements at a time t, namely the estimated angle / distance between the transceivers of the system, to display on the display screen of the location device, a direction vector arrow indicating the direction to follow to access the device to locate.
  • a direction vector arrow indicating the direction to follow to access the device to locate.
  • the location device of a system according to the invention can operate with several devices to locate. It is therefore possible to locate several objects in a single detection field however, this location can not be done simultaneously.
  • each device to be located is provided with its identification code and all the identification codes of a set of devices to be located is stored in the location device. It is then sufficient for the user to select the identification code of the device to be located which he wishes to locate and the location device will detect and locate this device to be located accurately.
  • An object / person location system has many advantages. Thus, it is not necessary to determine where the location device is located to operate the system. The operating distances are very interesting since it is possible to locate over a distance greater than 100 m indoors and more than 1000 m outdoors. The system according to the invention therefore functions both indoors and outdoors.
  • the system according to the invention also has the advantage of being able to operate even if the device to be located is in motion.
  • the location device preferably has a very small footprint which makes it easily portable by the user.
  • this location device can be integrated into electronic equipment such as a cell phone communication system, a handheld computer, a personal assistant (PDA) and other similar equipment.
  • PDA personal assistant
  • the system according to the invention can be implemented and operate efficiently in an extremely polluted electromagnetic and radioelectric environment.
  • Such a location system can advantageously be used to detect and locate a car on an indoor or outdoor parking lot. It can also be used to monitor and locate people in buildings, large open or enclosed spaces, including children in a busy park, supermarket and other public places.
  • the system is autonomous and therefore does not require any assistance from the user.
  • the invention also relates to a method for locating an object or a person, fixed or even moving, of placing a device to be located on said object / person to be located, said device comprising at least communication means by radio frequency in reception standby mode
  • a locating device comprising radiofrequency communication means placed in transmitter mode, emitting a wake-up signal from the locating device to the radiofrequency communication means of the device to be located; the latter receiving this wake-up signal entering the normal reception mode activating the entire device to be located, initializing a countdown timer counter, in said device to be located in reception mode, transmitting from the location device a carrier signal, if at the end of this countdown, the device to be located has not received the carrier signal, switching to "hopping" mode of said device to be located to scan the various listening frequencies proposed, for receiving this carrier signal on another frequency, once the carrier signal has been received, switching from the device to be located in transmission mode, and transmission to the location device of an acknowledgment signal , processing the signals received by the locating device and coming from the device to be located to determine an estimated value of the distance between the device to be located and the locating device, storing the estimated value of the distance, measuring an angle with the magnetic north , this angle being that formed by the trajectory of the locating device between
  • the signal processing exchanged between the radiofrequency communication means may be advantageously done by the RTOA method or by the RSSI method already mentioned above.
  • signal processing means comprising calculation means based on a neuron network (artificial intelligence) for predicting the received signal level, while eliminating the noise associated with the aid.
  • a fuzzy logic method for filtering the signal, canceling noise and efficiently estimating the distance separating the two transceivers,
  • Figure 1 is a schematic representation of a system according to the invention
  • Figure 2 shows in block diagram form the system according to the invention
  • Figure 3 schematically shows the processing of the measurements to arrive at the determination of a direction to follow;
  • FIG. 4 represents a view of the display device of the system according to the invention.
  • Figure 5 shows the graphical method of geolocation when r2> ri
  • Figure 6 shows the graphical method of geolocation when ri> r2.
  • the locating system comprises a device to locate 1 said fixed and a location device 2 said mobile, each having means of radio frequency communication, able to establish communication between them.
  • the device to locate 1 fixed is for example installed in a car 3 while the mobile location device 2 is carried by the person 4 using the car 3.
  • the radio frequency communication means of the user 4 are called mobile RF module and the radiofrequency communication means of the device to be located 1 are called fixed RF module.
  • the locating device 2 comprises means for processing and calculating 11 the signals received by the mobile RF module of said locating device 2 from the fixed RF module of the device to be located 1.
  • processing and calculation means 11 such a distance measuring algorithm according to one or the other of the distance measurement methods already mentioned, make it possible to determine the distance between said device to be located 1 fixed and said mobile location device 2, in real time and continuously.
  • the distance data is then processed and formatted into an estimated average of the distance between the two RF modules.
  • the two fixed and mobile RF modules form together with the processing and computing means 11, the communication module of the system according to the invention.
  • the mobile tracking device 2 further comprises at least means for measuring an angle constituted by an electronic compass 10 which makes it possible to know at any time the angle formed by the locating device 2 and the magnetic north.
  • the electronic compass 10 is constituted by a Hall effect sensor which makes it possible to detect the terrestrial magnetic variations thus serving to generate an angle with the magnetic north as soon as the system is turned on. At power-up, this "angle" is fixed by the system at [0, 0] to create the origin.
  • the data relating to the distance coming from the communication module and the data relating to the associated angle coming from the electronic compass 10 are then transmitted to a navigation module 12 carried by the locating device 2.
  • This navigation module comprises calculating means suitable for calculating a vector called "direction" from at least three pairs of measurements at three different geographical and temporal positions of said locating device 2, each pair of measurements consisting of the distance d calculated between the location device and the device to be located and an angle ⁇ , except for the generation of the first circumference C, since the angle does not exist at power-up and is 0, because coincides with the x-axis and magnetic north
  • the calculating means of the navigation module 12 make it possible to determine the positioning of the locating device at the instant t, this positioning being symbolized by a circle C of the center of origin of the powering up and of the radius of the distance. . Similarly, at time ti, a new circle Ci of radius di is generated.
  • the circles C and Ci intersect at two points A and B, one of these two points A, B being representative of the location of the device to be located 1.
  • a third circle C 2 is then produced at a time t 2 , with a distance d 2 and an angle ⁇ 2 which represents the angle between the magnetic north and the path between Ci and C 2 .
  • This third circle C 2 then intersects the two circles C and Ci in a single point B corresponding to the positioning of the device to be located 1. Therefore, the direction from the center of the circle C 2 to this point B is the direction to follow towards the device to locate 1.
  • the direction vector v according to the angle ⁇ is then displayed on a display screen 13 such as an LCD screen of the locating device 2 (see FIG. 4).
  • the radii of each of the three circumferences come from the distances measured between the person / object to be located and several points (respective centers of the circumferences) where the locator is at the moment of measurement. It is therefore necessary to position these points relative to each other to generate these circumferences.
  • the first measurement point when putting the system into operation (center of the circumference C) is at the origin of a reference system, and therefore represents a coordinate point 0, 0; however, the coordinates of the other measurement points (circumference centers C1 and C2) are not defined.
  • the locator when starting the portable system (the locator), we will, through the electronic compass measured an angle relative to the Earth's magnetic north. This angle, unreferenced, is 0 and is used to generate starting coordinates for the location system calculations. By default, these starting coordinates are in a cartesian affine coordinate system, the [0,0] coordinates in X and Y, the terrestrial magnetic north being the x-axis.
  • the person holding the locator moves. Once done, it is considered that the movement of the person is in a straight line and a second circumference is generated with the help of the magnetic sensor and the distance measurement.
  • the magnetic sensor will indeed calculate this angle at this time and not before, taking as reference the angle that the North does earth magnetic with the line which represents the distance traveled from the origin by the person, then one generates the second circumference.
  • an electronic compass is used, the terrestrial magnetic system and an additional reference system.
  • the person / object to be located is at the origin of the Cartesian coordinate system.
  • the locator is located somewhere on the circumference Cl, at a distance ri from the origin of the Cartesian coordinate system.
  • the calculation is done as follows: it is posited that the locator is located on the reference axis of the abscissa, which coincides with the axis of the Earth's magnetic north, and that it moves on the circumference C2. Thanks to the electronic compass, we can measure the angle that the locator has generated with respect to the terrestrial magnetic North (Angle ⁇ ). With the knowledge of the values of ri, r2 and ⁇ , one can know the distance of separation between C2 and Cl.
  • the rays ri, r2 and ⁇ form any triangle where ri is located exactly on the abscissa axis, and r2 forms an angle with respect to the abscissa axis (terrestrial magnetic north) formed by the displacement of the locator on the circumference C2. From this triangle, we can define an equation that allows to know the value of "x", namely the distance between the circumferences Cl and C2.
  • the formed triangle (Rectangle) has the following characteristics:
  • the hypotenuse is defined as the value of "x", up to the first intercept point (closest). It is assumed that the low speed of movement of the user makes that we take only the first intercept point, so the closest.
  • the abscissa corresponds to ri and the ordinate to r2. From the following formula, it is therefore possible to calculate the value of "x".
  • the system according to the invention further comprises a security module comprising means for inputting user identification data such as a keyboard with keys 14.
  • a security module comprising means for inputting user identification data such as a keyboard with keys 14.
  • This keyboard 14 makes it possible to secure the use of said device, since only the user in possession of the appropriate identification code is authorized to use the system according to the invention.
  • the security module also comprises means for transmitting to the device for locating a specific recognition code from the device to be located once it has been "woken up".
  • the location device can thus authenticate the device to be located as its own.

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Abstract

L'invention concerne un système permettant de localiser un objet (3)/personne, fixe ou même en déplacement, du type comportant au moins un dispositif à localiser (1) destiné à être porté par un objet (3)/personne à localiser, comportant au moins des moyens de communication par radiofréquence et un dispositif de localisation (2), comportant également des moyens de communication par radiofréquence, propres à établir une communication avec les moyens de communication dudit dispositif à localiser (1). L'invention en ce que ledit dispositif de localisation (2) comporte en outre au moins des moyens de détermination (10) d'un angle, des moyens de traitement des signaux reçus par les moyens de communication dudit dispositif de localisation (2) depuis les moyens de communication du dispositif à localiser (1) de manière à déterminer la distance (d) entre ledit dispositif à localiser (1) et ledit dispositif de localisation (2), ainsi que des moyens de calcul propres à calculer un vecteur dit = de direction = à partir d'au moins trois paires de mesures à trois positions géographiques et temporelles différentes du dispositif de localisation (2), chaque paire de mesures étant constituée de la distance (d) calculée entre le dispositif de localisation (2) et le dispositif à localiser (1) et de l'angle (?), cet angle (?) étant celui que fait le Nord magnétique terrestre avec la droite qui représente la distance parcourue par le dispositif de localisation entre la première et la deuxième positions géographiques et temporelles, ou entre la deuxième et la troisième position géographique et temporelle, la première position géographique et temporelle étant la position d'allumage du dispositif de localisation ou l'origine de coordonnées [0,0].

Description

Système permettant de localiser un objet ou une personne
La présente invention concerne un système permettant de localiser un objet ou une personne, en particulier à l'aide des radiofréquences.
De nombreux systèmes de localisation d'objets sont déjà connus et font appel à des techniques diverses. Ainsi, il est possible de réaliser un positionnement d'objet à l'aide d'une triangulation qui permet, par le biais d'au moins trois balises émettrices, d'effectuer un positionnement dans un plan. Un tel procédé de triangulation fonctionne de façon simultanée, en réceptionnant sur un dispositif les coordonnées des balises. Un tel système présente, notamment, l'inconvénient de nécessiter plusieurs balises émettrices.
On connaît déjà l'utilisation des ondes radiofréquences dans le cadre de la localisation d'objets. Ainsi, la demande de brevet US 2006/0038676 propose un système de localisation d'un objet comprenant un marqueur placé sur l'objet devant être localisé et comprenant un premier module de communication par radiofréquence ainsi qu'un dispositif de localisation comprenant un second module de communication par radiofréquence, pour communiquer avec le marqueur. Ce dispositif de localisation comporte des moyens permettant de déterminer une distance dans le but d'estimer la séparation entre le marqueur et ledit dispositif de localisation sur la base du signal reçu depuis le marqueur et des moyens d'alarme déclenchables lorsque la séparation entre le marqueur et le dispositif de localisation tombe au-dessous d'une distance prédéterminée.
Le dispositif de localisation d'un tel ensemble comprend en outre une antenne directionnelle. De cette manière, on peut définir un axe selon lequel le signal reçu par ledit dispositif depuis le marqueur sera maximal lorsqu'il sera aligné avec la direction du marqueur. L'utilisateur pour trouver la direction dans laquelle se trouve l'objet pourvu du marqueur doit effectuer un balayage, par exemple en cercle, la direction correcte coïncidant avec la direction selon laquelle on reçoit le signal d'intensité la plus élevée au cours de ce balayage.
Un tel ensemble permet donc de localiser un objet du point de vue de la distance et de la direction mais toutefois, l'utilisateur doit balayer la zone de détection pour pouvoir identifier la bonne direction, « à l'oreille ». Il s'agit donc d'un système assisté.
De même, un tel ensemble ne fonctionne que sur une distance relativement restreinte de moins de 200 mètres, ce qui limite les applications notamment d'un point de vue d'une utilisation industrielle dans de grands entrepôts ou sur des espaces ouverts très grands. En outre, un tel ensemble ne présente pas un fonctionnement correct dans un environnement où il existe beaucoup de bruit (réflexions des ondes radio, saturation des signaux harmoniques, fluctuations des signaux, trajets multiples,...). Cette distance maximale de fonctionnement étant restreinte, l'ensemble comporte alors ce fonctionnement en alarme permettant de signaler que l'objet portant le marqueur va au-delà d'une certaine distance.
Le document US 2006/0074548 propose un procédé pour déterminer la position d'un véhicule par rapport à un autre, en particulier des véhicules à moteur. Le système comprend une unité électronique sur le premier véhicule et une unité électronique sur le second véhicule. Chaque unité électronique est pourvue d'un,système de communication radio à faible portée permettant de transmettre de façon continue un signal de reconnaissance d'un type prédéfini et de reconnaître ledit signal de référence lorsqu'il est transmis par un autre véhicule. Ce système nécessite une synchronisation, après laquelle le premier véhicule commence à mesurer son propre déplacement tridimensionnel en fonction d'un système de référence cartésien ayant son origine à l'endroit où le premier véhicule est situé au moment de la synchronisation T0, avec l'axe des X orienté vers le nord et l'axe des Y vers l'ouest. Pour mesurer le déplacement, le véhicule est équipé d'un compas, d'un compteur kilométrique et d'un iαclinomètre. Simultanément aux opérations du premier véhicule, le second véhicule commence à mesurer son propre déplacement tridimensionnel en fonction d'un système de référence cartésien ayant son origine correspondant à l'emplacement du second véhicule au moment de la synchronisation T0, avec la même orientation des axes.
Au départ, chaque unité électronique envoie un signal de début de compte au moyen du système de communication à faible portée et au même moment débute un compte local interne comptant le temps Tc écoulé depuis l'envoi du signal de début de compte. Ledit signal de début de compte se propage et lorsqu'il est reçu par le système de communication du second véhicule, il contrôle l'activation d'un compteur interne local conçu pour compter pendant un intervalle de temps prédéfini ΔTr et lorsque cet intervalle de temps est écoulé, l'unité électronique du second véhicule envoie, au véhicule ayant envoyé un signal de début de compte, un signal de fin de compte par le système de communication à faible portée, lequel signal se propage entre les deux véhicules. Ainsi le temps écoulé entre la génération du signal de début de compte et la réception du signal de fin de compte est détecté. La distance D entre les deux véhicules est calculée en fonction de la vitesse de propagation du signal électronique et du temps de propagation. Ainsi, grâce aux coordonnées des deux véhicules dans leur référentiel respectif à trois temps distincts, on peut obtenir la position du second véhicule dans le référentiel du premier. De même, la position d'un véhicule par rapport à l'autre peut être obtenue en présumant que le premier véhicule est en mouvement et le second immobile. Une équation mathématique est donnée pour calculer la distance do entre les deux véhicules à T0. En mettant à l'origine du système de référence cartésien le point où le premier véhicule est situé, il existe une sphère (de rayon do) où le second véhicule peut être situé à T0. Un second cercle de localisation possible du second véhicule après mouvement du premier véhicule à Tl est déterminé grâce à une nouvelle équation mathématique. Les deux sphères se coupant en deux points. Après un autre déplacement du premier véhicule, un troisième cercle de localisation du second véhicule est déterminé et l'intersection des trois cercles donne la position exacte du second véhicule par rapport au premier.
Toutefois, le repère utilisé est tel qu'un tel dispositif ne peut être utilisé que si les véhicules sont équipés d'un compas, d'un inclinomètre et d'un compteur kilométrique. En outre, un tel dispositif est complexe à mettre en œuvre.
Le document US 2005/0020279 décrit un système sans fil pour déterminer la localisation d'une cible fixe ou mobile ayant un appareil émetteur-récepteur qui émet automatiquement un signal en réponse au signal d'interrogation qu'il reçoit (transpondeur). Ledit système est équipé d'un émetteur-récepteur radio écoutant en permanence la localisation de la cible, une communication existant entre le transpondeur et rémetteur-récepteur, et d'un processeur pour trouver la cible par triangulation virtuelle grâce aux valeurs des informations de position reçues en temps réel. Le processeur utilise au moins trois points Pl, P2 et P3 du transpondeur en fonction de rémetteur-récepteur.
Le système de localisation comprend au moins un dispositif de surveillance maître (Ms) configuré pour fonctionner comme un émetteur-récepteur et au moins une unité « esclave » configurée pour fonctionner comme un transpondeur. Chacun de ces appareils ont une identification unique (ID) pour les distinguer des autres et peuvent être placés sur une ou plusieurs personnes/cibles. La communication entre les unités maîtres et « esclaves » repose sur les techniques de signalisation radiofréquence avec des bandes séparées ou avec une bande utilisant diverses techniques (modulation à spectre étalé ou signal étalé) pour diminuer la possibilité de détection et utiliser efficacement la largeur de bande de la bande particulière.
Dans un exemple de réalisation de la technique de triangulation, l'unité de surveillance Ms peut être configurée pour utiliser des canaux additionnels ou des bandes de fréquence pour les informations de position et/ou des intentions de communication. Comme ceci est connu de l'homme du métier, les unités maîtres et « esclaves » peuvent transmettre dans les mêmes bandes de fréquence utilisant l'agencement de multiplexage par répartition dans le temps ou des techniques de spectre étalé. Les unités maîtres et « esclaves » sont configurées pour servir d'unité de position de référence les unes par rapport aux autres. Une unité de surveillance sera désignée en tant qu'unité de commande.
De plus, les interférences entre deux ou plusieurs unités maîtres dans la même zone sont possibles et le système de localisation est adapté pour désigner des canaux de fréquences différentes aux unités maître et esclave en employant le multiplexage par répartition de temps tel que l'accès multiple par répartition en code (CDMA).
Concernant l'unité de commande et de contrôle, la localisation des unités maîtres et esclaves et toute informations relatives peut être reportée par la technique de recherche à une ou plusieurs unités de surveillance Ms désignée(s) en tant qu'unité de commande ou de surveillance qui analyse en temps réel la topologie du réseau mobile dynamiquement.
L'unité maître peut être une unité émetteur-récepteur qui inclut un processeur pour traiter les signaux de données, une section transmetteur qui inclut un circuit encodeur et un transmetteur, une section récepteur qui inclut un récepteur et un circuit décodeur, une antenne et une unité de mesure de la distance. Le dispositif comprend également un clavier, un microphone, utile pour l'activation vocale du processeur, un affichage, un haut-parleur et un bouton « étape » permettant d'entrer des indications de point de référence. Ces appareils permettent aussi des communications vocales. L'affichage permet de montrer la localisation relative de l'unité maître par rapport aux autres unités maîtres et « esclave ».
L'unité maître et l'unité esclave peuvent fonctionner à différentes fréquences ou bandes pour poursuivre efficacement la cible et le système de localisation peut fonctionner à différentes fréquences pour déterminer l'utilisation des unités maîtres et esclaves. Pour la localisation de la cible une fréquence (150 MHz) est utilisée pour la transmission de l'unité maître vers l'unité esclave et une autre fréquence (460 MHz) est utilisée pour la transmission en retour de l'unité esclave vers l'unité maître, le changement de radiofréquence aidant à résoudre l'ambiguïté de localisation et permettant une précision.
Les unités maîtres sont configurées pour des fonctionnements simultanés d'émission et réception. Dans une autre forme de réalisation, les radiofréquences des GHz, infra-rouge, microondes et ultrasons peuvent être utilisées. La mesure du temps et de la distance se fait grâce à un cycle de temps et l'envoi d'un signal de portée à l'unité esclave et sa réception en retour. L'unité maître envoie une séquence de commande configurée pour « réveiller » l'unité esclave maintenue en mode de consommation faible. L'unité esclave réalise une « vérification du temps de propagation » et transmet un
« facteur de délai » à l'unité maître qui effectue aussi une vérification du temps de propagation.
L'unité maître reçoit le signal de portée de réponse et utilise la valeur du temps d'envoi du signal de portée, le temps de réception du signal de portée en réponse et les valeurs des constantes de correction d'erreur calculées par l'unité esclave et l'unité maître pour calculer la distance entre ces deux unités.
Un tel dispositif s'il permet de déterminer la position d'une cible est relativement complexe et lourd à mettre en oeuvre. En outre, il ne fait pas appel à des technologies connues. Par ailleurs, comme il utilise plusieurs émetteurs, ceux-ci servent entre eux à la triangulation.
Ainsi, ces deux derniers dispositifs permettent le repérage d'une cible à l'aide d'une triangulation virtuelle mais en nécessitant des moyens relativement complexes à mettre en œuvre ou non existants.
Afin de pallier ces inconvénients, la présente invention a pour but de proposer un système permettant de localiser un objet ou une personne, fixe ou même en déplacement, du type comportant au moins un dispositif à localiser destiné à être porté par un objet/personne à localiser, comportant au moins des moyens de communication par radiofréquence et un dispositif de localisation, comportant également des moyens de communication par radiofréquence, propres à établir une communication avec les moyens de communication dudit dispositif à localiser, caractérisé en ce que ledit dispositif de localisation comporte en outre au moins des moyens de détermination d'un angle, des moyens de traitement des signaux reçus par les moyens de communication dudit dispositif de localisation depuis les moyens de communication du dispositif à localiser de manière à déterminer la distance entre ledit dispositif à localiser et ledit dispositif de localisation, ainsi que des moyens de calcul propres à calculer un vecteur dit « de direction » à partir d'au moins trois paires de mesures à trois positions géographiques et temporelles différentes du dispositif de localisation, chaque paire de mesures étant constituée de la distance calculée entre le dispositif de localisation et le dispositif à localiser et d'un angle, cet angle étant celui que fait le Nord magnétique terrestre avec la droite qui représente la distance parcourue par le dispositif de localisation entre la première et la deuxième positions géographiques et temporelles, ou entre la deuxième et la troisième position géographique et temporelle, la première position géographique et temporelle étant la position d'allumage du dispositif de localisation ou l'origine de coordonnées [0,0].
Ainsi de manière très avantageuse, les moyens de calcul que l'on peut également appeler moyens de navigation permettent à partir de l'angle mesuré et de la distance calculée, selon trois positions géographiques et temporelles distinctes du dispositif de localisation, d'émuler un procédé de triangulation par le biais d'un procédé de mesure non simultanée, permettant de générer le vecteur dit « de direction ».
Comme on le sait, dans la méthode de triangulation traditionnelle, on souhaite connaître la position d'une personne/objet en particulier (Cible) à partir d'une mesure simultanée de la distance séparant l'obj et/personne à localiser et trois points de références, dont les positions géographiques respectivement sont connues.
Le système selon la présente invention propose un système de triangulation virtuel qui s'appuie sur un système de référence magnétique terrestre, qui ne nécessite donc pas de mesures simultanées depuis plusieurs points de référence dont les positions géographiques respectives sont connues. Ainsi, à partir du point d'origine correspondant à la position d'allumage du dispositif de localisation et que l'on définit comme étant de coordonnées [0,0], la simple mesure de l'angle formé par rapport aux coordonnée d'origine [0,0] à l'aide du capteur magnétique permet de déterminer par calcul les coordonnées du centre du deuxième cercle, puis du centre de la troisième circonférence, les unes par rapport aux autres pour réaliser simplement un repérage du positionnement de la cible.
Au travers d'un système de radio-fréquence et d'un algorithme mathématique, il est possible calculer la distance entre un dispositif de localisation portable (Localisateur) et une personne/objet à localiser (Cible). Néanmoins, on ne peut pas définir dans quelle direction se trouve la personne/objet à localiser.
Ce qui a été dit précédemment peut-être représenté graphiquement au travers d'une circonférence dont le centre est le point où se trouve le dispositif de localisation ou localisateur, la distance qui sépare la cible (dispositif à localiser) du localisateur étant le rayon (d) de la circonférence, la personne/objet à localiser pouvant se situer n'importe où sur la circonférence C. On fait ensuite la supposition suivante : le centre de la circonférence C se trouve à l'origine d'un système de coordonnées cartésienne et l'axe X (Abscisse) du système de référence coïncide avec le Nord magnétique terrestre.
Ensuite, le localisateur se déplace jusqu'à un autre point quelconque dans lequel il effectue une seconde mesure de distance (dl) représentant la distance qui sépare la personne/objet à trouver du point actuel de mesure. Avec l'information du second point de mesure et de la distance dl, on peut générer l'équation d'une seconde circonférence nommée Cl, dont le rayon est la valeur dl et le centre est le point d'où est réalisé la seconde mesure. En représentant la circonférence C jointe à la circonférence Cl, on observe qu'il existe deux points d'interceptions où la personne/objet à localiser peut se situer. On a donc besoin d'une troisième mesure depuis un troisième point, laquelle donnera une nouvelle distance (d2) de séparation entre la personne/objet à localiser et le localisateur qui, joint à l'information du troisième point, permet de générer l'équation d'une troisième circonférence (C2), pour laquelle la distance d2 est le rayon et le centre de cette dernière est le troisième point où s'est réalisée la troisième mesure. Dessinant la troisième circonférence jointe aux deux autres, on observe que le point où les circonférences C, Cl, C2 s'interceptent est l'endroit où se situe la personne/objet à localiser.
On a indiqué que les rayons de chacune des trois circonférences (C, Cl, C2) proviennent des distances mesurées entre la personne/objet à localiser et plusieurs points (centres respectifs des circonférences) où se trouve le localisateur à l'instant de la mesure. Il est donc nécessaire de positionner ces points les uns par rapport aux autres pour générer ces circonférences.
Lors de l'allumage du dispositif de localisation, on définit donc le point comme étant l'origine de coordonnées [0,0]. On génère donc depuis ce point, le cercle sans avoir besoin du capteur magnétique.
Cependant pour connaître les coordonnées des centres de la seconde puis de la troisième circonférence, on utilise -le capteur magnétique tel que le compas magnétique pour mesurer l'angle que fait le dispositif de localisation avec le Nord magnétique lorsque ledit dispositif de localisation s'est déplacé depuis le centre du premier cercle jusqu'au deuxième point de mesure correspondant au centre du deuxième cercle et du centre du second cercle jusqu'au troisième point de mesure correspondant au centre du troisième cercle. Cet angle n'existe donc pas lors de la génération du premier cercle. De manière additionnelle, on peut définir que le premier point de mesure lorsqu'on met en fonctionnement le système (centre de la circonférence C) se situe à l'origine d'un système de référence, et représente donc un point de coordonnées 0,0 ; toutefois, les coordonnées des autres points de mesures (centre des circonférences Cl et C2) ne sont pas définies.
Ainsi, lors de la mise en marche du système portable (le localisateur), nous allons, par le biais du compas électronique mesuré un angle par rapport au Nord magnétique terrestre. Cet angle est utilisé pour générer des coordonnées de départ pour les calculs du système de localisation. Par défaut, ces coordonnées de départ sont dans un repère affine cartésien, les coordonnées [0,0] en X et Y, le nord magnétique terrestre étant l'axe des abscisses.
A partir de ce point et de la distance de détection du système à localiser, on peut générer mathématiquement une circonférence sur laquelle sera situé l'objet à localiser.
La personne qui détient le localisateur se déplace. Une fois fait, on considère que le déplacement de la personne est en ligne droite et on génère une seconde circonférence avec l'aide du capteur magnétique et de la mesure de distance. Le capteur magnétique va en effet calculer cet angle à ce moment et pas avant, en prenant comme référence l'angle que fait le Nord magnétique terrestre avec la droite qui représente la distance parcourue depuis l'origine par la personne, puis on génère la seconde circonférence.
On répète ce même principe pour la génération de la troisième et dernière circonférence pour montrer, par le biais de l'afficheur le vecteur dit de direction.
Ainsi donc, pour le calcul des coordonnées des centres des deuxième et troisième circonférences, on utilise un compas électronique, le système magnétique terrestre et un système de référence additionnel.
Comme précisé préalablement et afin de faciliter la compréhension du système, on a fait coïncider le Nord magnétique avec l'axe des X (Abscisses) d'un système de référence. De plus, aidé par le compas électronique, on enregistre l'angle (θ) qui indique la direction prise depuis l'origine du système (Centre de la circonférence C) jusqu'au centre de la circonférence Cl, par rapport au Nord magnétique, lequel est aussi l'axe des X du système de référence. Cet angle (θ) est celui que fait la droite qui représente la distance parcourue depuis l'origine par la personne avec le nord magnétique terrestre. Enfin, on calcule la distance qui sépare le centre de la circonférence C avec le centre de la circonférence Cl, qui, joint à la valeur de l'angle (θ) permet de calculer les coordonnées du centre de la circonférence Cl, en utilisant simplement des relations trigonométriques. Un processus similaire est utilisé pour calculer les coordonnées de la circonférence C2, et on enregistre l'angle (Θ2), lequel indique la direction prise depuis le centre de la circonférence Cl jusqu'au centre de la circonférence C2, et la distance qui sépare le centre de la circonférence Cl et le centre de la circonférence C2.
De manière avantageuse, le dispositif de localisation comporte en outre des moyens d'affichage permettant de visualiser sur un écran le vecteur dit « de direction » à suivre par l'utilisateur du système et qui lui indique dans quelle direction se situe l'objet à localiser par rapport à l'utilisateur.
L'émulation du principe de triangulation mise en oeuvre dans le dispositif selon l'invention est effectuée par les moyens de navigation du système selon l'invention, avantageusement de manière périodique, de manière à indiquer précisément les différents changements de direction à suivre.
Le dispositif de localisation peut comporter également des moyens de saisie de données, tels qu'un clavier, permettant de sécuriser l'utilisation dudit dispositif, l'utilisateur pouvant notamment saisir un code d'identification qui permet de garantir une utilisation dudit système par l'utilisateur autorisé.
En outre, les moyens de communication par radiofréquence prévus dans le dispositif à localiser comportent un code spécifique de reconnaissance ou authentification qui sera transmis par radiofréquence vers le dispositif de localisation afin de s'assurer que l'objet/personne que l'utilisateur recherche est bien le sien.
Les moyens de communication par radiofréquence utilisés dans le système selon l'invention, sont des émetteurs/récepteurs radiofréquence travaillant à toutes fréquences possibles. Par exemple, on utilisera des plages de radiofréquences libres prédéterminées dites ISM (Industriel, Scientifique, Médical), à hauteur d'une puissance d'émission de 1 Watt (+ 30 dBm).
De préférence, les bandes de fréquence utilisées sont divisées en plusieurs valeurs, de manière à autoriser un changement de fréquences automatiquement et dynamiquement , si pour une raison ou une autre, la communication entre les moyens de communication devait être interrompue ou insuffisante. Ce changement ou saut de fréquence (communément appelé hopping) est un procédé permettant d'effectuer dans une plage de fréquence définie par une valeur minimale et une valeur maximale, des sauts de fréquences. Un tel procédé permet de récupérer un signal entre les deux dispositifs même si ce dernier est faible ou fortement perturbé.
Le système selon l'invention fonctionne selon le principe suivant :
Les moyens de communication par radiofréquence du dispositif à localiser sont en mode de veille en réception, également appelé mode sommeil. Dans ce mode, lesdits moyens réceptionnent, de façon continue, toutes les fréquences lui parvenant. Ledit dispositif à localiser doit donc être « réveillé » sur une fréquence et un signal prédéfinis, soit par le constructeur, soit par l'utilisateur. Le dispositif à localiser dans ce mode de veille en réception consomme très peu d'énergie.
L'utilisateur met en marche le dispositif de localisation qu'il a sur lui et, par le biais du clavier de sécurité, entre son code d'identification.
Une fois le code d'identification vérifié, un signal de réveil (wake-up), associé à une fréquence prédéfinie, est émis depuis les moyens de communication par radiofréquence du dispositif de localisation, c'est-à-dire l'émetteur, vers les moyens de communication par radiofréquence du dispositif à localiser, c'est-à-dire le récepteur. Ce signal de réveil a pour fonction de faire passer le récepteur du mode sommeil au mode de réception normal.
Une fois, le dispositif à localiser « réveillé », celui-ci passe en mode réception normale basé sur une seule et unique fréquence. H permet, par ce mode, d'activer toutes les fonctions de réception et d'émission de son émetteur/récepteur.
Il reçoit les différents signaux émis par le dispositif de localisation afin de capter un signal de porteuse, issu du dispositif de localisation, et il initialise un signal d'horloge (rimer), fonction d'horloge interne aux composants électroniques, permettant de cadencer un processus de calcul. Ce signal d'horloge génère un compte à rebours, au terme duquel une fonction programmée est activée ou désactivée.
Ainsi, si à la fin de ce compte à rebours, le dispositif à localiser n'a pas reçu le signal de porteuse, il va alors, passer en mode « saut de fréquence », plus communément appelé « hopping », afin de balayer les diverses fréquences d'écoute proposées, pour réussir à capter ce signal de porteuse sur une autre fréquence.
Une fois le signal de porteuse capté, le dispositif à localiser passe en mode émission et émet alors vers le dispositif de localisation un signal d'accusé réception. Ce signal d'accusé réception comporte un code d'identification du dispositif à localiser, ce qui permet au dispositif de localisation passé en mode réception de s'assurer que le signal reçu est bien celui escompté et non celui d'un autre dispositif à localiser appartenant à un autre système (authentification). Ce code est de préférence modulé pour être transmis au dispositif de localisation, qui le démodule et peut commencer à réceptionner les données transmises.
On termine ainsi la procédure d'identification et d'authentification des moyens de communication par radiofréquence du dispositif à localiser et du dispositif de localisation, les moyens de communication s'étant détectés mutuellement. La communication se poursuit alors entre les deux émetteurs/récepteurs.
Les moyens de traitement des signaux reçus sont alors mis en œuvre pour déterminer une valeur estimée de la distance entre le dispositif à localiser et le dispositif de localisation. La mesure de la distance entre les deux moyens de communication par radiofréquence est effectuée de façon continue et en temps réel par les moyens de traitement.
Selon un premier mode de mesure, on utilise le procédé RTOA (round trip time of arrivai), qui permet de connaître le temps que met une onde radio pour aller d'un émetteur à un récepteur, aller et retour. Il est alors possible de calculer en référence à la vitesse de la lumière, la distance estimée séparant le dispositif de localisation et le dispositif à localiser à partir du temps entre l'émission d'un code et sa réception. Ce temps inclut le temps de traitement électronique. Avantageusement, un tel mode de mesure, ne nécessite pas de synchronisation entre les deux émetteurs/récepteurs.
Selon un second mode de mesure, le dispositif de localisation peut également mesurer la puissance du signal radio reçu depuis le dispositif à localiser, appelé procédé RSSI (radio signal strengh indicator). Cette mesure de la puissance reçue permet de calculer la distance séparant le dispositif de localisation et le dispositif à localiser, une relation mathématique permettant via un calcul logarithmique de calculer de manière quasi instantanée, la distance séparant les deux émetteurs/récepteurs radiofréquence. Toutefois, compte-tenu de l'environnement dans lequel le système selon l'invention est utilisé, par exemple en intérieur dans un bâtiment, il est nécessaire de tenir compte des perturbations non négligeables des mesures effectuées (bruits gaussiens, bruits blancs et thermiques, saturation des signaux harmoniques, phénomène de « fading » des ondes, etc.) lorsqu'on utilise ce second mode pour estimer la distance.
En outre, les données devant être reçues par l'émetteur récepteur du dispositif de localisation ne sont pas prédictives et sont très faiblement détectables car elles sont modifiées par de multiples réflexions, diffraction, ou réfraction des ondes radio sur différents obstacles environnementaux, tuyaux, gaines thermiques, véhicules, murs en béton armé, etc.
Aussi, de manière avantageuse, les moyens de traitement des signaux comprennent des moyens de calcul basés sur un réseau de neurone (intelligence artificielle) permettant de prédire le niveau de signal reçu, tout en éliminant le bruit associé à l'aide d'un procédé de logique floue, pour filtrer le signal, annuler les bruits et estimer de manière efficace la distance séparant les deux émetteurs/récepteurs.
Ces moyens de calcul « intelligents » permettent de fournir une moyenne estimée de la distance séparant les deux émetteurs récepteurs.
Une fois, cette moyenne estimée de la distance par l'un ou l'autre des procédés précédents mis en oeuvre, elle est mémorisée jusqu'à ce que les moyens de mesure d'un angle tels qu'un compas électronique mesurent l'angle avec le Nord magnétique qui lui est associé. Cet angle est celui formé par le dispositif de localisation avec le Nord magnétique. Lors de l'allumage du dispositif cet angle « n'existe pas » ou confondu avec le nord magnétique il est égal à 0. Une fois cela effectué, la valeur estimée de la distance est communiquée aux moyens de calcul ou navigation qui sont initialisés.
Ces moyens de calcul comprennent notamment des moyens de détermination du positionnement tels qu'un algorithme, à partir de la paire de mesures associées, l'angle généré par le compas électronique comme on l'a vu précédemment dans une explication en référentiel cartésien et la distance calculée.
Ces moyens de détermination du positionnement génèrent un graphique de positionnement sous forme d'une première circonférence dont le centre sera l'angle dont la valeur est figée à [0,0] et le rayon, la distance estimée séparant les moyens de communication par radiofréquence. En effet, l'angle représente le point où se trouve l'utilisateur une fois le système sous tension, sans aucune référence géographique, et la mesure de la distance indique quelle est la distance estimée entre ce point et l'objet, comme on ne sait pas où se trouve le dispositif à localiser, on génère une circonférence dont le centre est l'angle mesuré par le compas et le rayon est la distance séparant les deux émetteurs/récepteurs.
Une fois, ce premier cercle généré, l'utilisateur porteur du dispositif de localisation se déplace de nouveau. Ce déplacement temporel et géographique du dispositif de localisation entraîne un changement de l'angle du compas et un changement dans la distance entre les émetteurs- récepteurs. Les moyens de navigation génèrent alors un second cercle dont le centre est le nouvel angle par rapport à l'origine [0, 0] et le rayon, la nouvelle distance estimée. Le calcul est réalisé de sorte que le second cercle et le premier cercle se coupe en deux points compte-tenu de la faible distance de déplacement géographique et temporelle de l'utilisateur entre une première position de l'utilisateur et une deuxième position de celui-ci. L'un de ces deux points représente l'endroit où se situe l'objet. On génère ensuite un troisième cercle de la même manière, à partir de l'angle formé par la trajectoire entre le second cerele et le centre du troisième cercle correspondant à la troisième position de mesure et le Nord magnétique, l'utilisateur se déplaçant toujours, ce troisième cercle coupant les deux autres en un seul de ces deux points, ce qui permet d'afficher un vecteur de direction sur l'écran du dispositif de localisation, ce vecteur étant défini entre le centre du troisième cercle et le point d'intersection des trois cercles. H convient donc d'avoir au moins trois paires de mesures distinctes pour générer le vecteur de direction.
Ainsi, les moyens de navigation répètent cette phase de calcul au moins trois fois de sorte à générer trois circonférences dont le point d'intersection du dernier cercle définit avec le centre du troisième cercle le vecteur dit de direction que devra suivre l'utilisateur.
Durant ces traitements de données et calculs, l'utilisateur peut continuer à se déplacer et à changer régulièrement d'angle et de distance. Seul le vecteur de direction est affiché sur l'écran d'affichage du dispositif de localisation.
Si les moyens de communication par radiofréquence ne peuvent plus fonctionner, un message de signalisation de cet état sera affiché sur l'écran pour en avertir l'utilisateur, indiquant ainsi la perte du signal et la nécessité d'effectuer un déplacement jusqu'à ce que la communication soit rétablie. Les moyens de traitement des signaux et de navigation repartiront sur de nouveaux calculs de base ne tenant pas compte des résultats précédents.
De manière très avantageuse, le dispositif de localisation et en particulier les moyens de navigation qu'il comporte, lui permettent à partir d'au moins trois valeurs d'une paire de mesures à un instant t, à savoir l' angle/distance estimée entre les émetteurs-récepteurs du système, d'afficher sur l'écran de visualisation du dispositif de localisation, un vecteur de direction, flèche indicatrice de la direction à suivre pour accéder au dispositif à localiser. On assure de ce fait une mise à jour en temps réel de la direction à suivre à tous moments pour accéder au dispositif à localiser grâce aux déplacements de l'utilisateur.
De manière avantageuse, le dispositif de localisation d'un système selon l'invention peut fonctionner avec plusieurs dispositifs à localiser. Il est donc possible de localiser plusieurs objets dans un champ unique de détection toutefois, cette localisation ne peut se faire de manière simultanée.
Ainsi, chaque dispositif à localiser est pourvu de son code d'identification et l'ensemble des codes d'identification d'un jeu de dispositifs à localiser est mémorisé dans le dispositif de localisation. H suffit alors à l'utilisateur de sélectionner le code d'identification du dispositif à localiser qu'il souhaite localiser et le dispositif de localisation détectera et localisera ce dispositif à localiser précis.
Un système de localisation d'objet/personne selon l'invention présente de nombreux avantages. Ainsi, il n'est pas nécessaire de déterminer l'endroit où le dispositif de localisation se situe pour faire fonctionner le système. Les distances de fonctionnement sont très intéressantes puisqu'il est possible de localiser sur une distance supérieure à 100 m en intérieur et supérieure à 1000 m en extérieur. Le système selon l'invention fonctionne donc aussi bien en intérieur qu'en extérieur.
En outre, la précision de la localisation est très intéressante puisqu'elle est inférieure ou égale à
7 mètres, sur toutes les plages de distance mentionnées ci-dessus.
De même, le système selon l'invention présente également l'avantage de pouvoir fonctionner même si le dispositif à localiser est en mouvement. Par ailleurs de manière très avantageuse, le dispositif de localisation présente de préférence un encombrement très réduit ce qui le rend facilement portable par l'utilisateur. De même ce dispositif de localisation peut être intégré au sein d'équipements électroniques tels qu'un système de communication de téléphonie cellulaire, un ordinateur de poche, un assistant personnel (PDA) et tout autre équipement similaire.
De manière très avantageuse, le système selon l'invention peut être mis en œuvre et fonctionner de manière efficace dans un environnement électromagnétique et radioélectrique extrêmement pollué.
Un tel système de localisation peut avantageusement être utilisé pour détecter et localiser une voiture sur un parc de stationnement intérieur ou extérieur. On peut également envisager de l'utiliser pour surveiller et localiser des personnes dans des bâtiments, des espaces importants ouverts ou fermés, notamment des enfants dans un parc, un supermarché et autres lieux publics à forte affluence.
Bien entendu, il est également possible d'envisager une application industrielle permettant de localiser des marchandises, par exemple, dans des entrepôts.
Le système est autonome et donc, ne nécessite pas d'assistance de la part de l'utilisateur.
L'invention concerne également un procédé de localisation d'un objet ou d'une personne, fixe ou même en déplacement, consistant à placer un dispositif à localiser sur ledit objet/personne à localiser, ledit dispositif comportant au moins des moyens de communication par radiofréquence en mode de veille en réception
(sommeil), mettre sous tension un dispositif de localisation comprenant des moyens de communication par radiofréquence mis en mode émetteur, émettre un signal de réveil depuis le dispositif de localisation vers les moyens de communication par radiofréquence du dispositif à localiser ; celui-ci recevant ce signal de réveil passant en mode de réception normal activant l'ensemble du dispositif à localiser, initialiser un compteur d'horloge déclenchant un compte à rebours, dans ledit dispositif à localiser en mode réception, émettre depuis le dispositif de localisation un signal de porteuse, si à la fin de ce compte à rebours, le dispositif à localiser n'a pas reçu le signal de porteuse, passage en mode « saut de fréquence » (hopping) dudit dispositif à localiser afin de balayer les diverses fréquences d'écoute proposées, pour capter ce signal de porteuse sur une autre fréquence, une fois le signal de porteuse capté, passage du dispositif à localiser en mode émission, et émission vers le dispositif de localisation d'un signal d'accusé réception, traiter les signaux reçus par le dispositif de localisation et provenant du dispositif à localiser pour déterminer une valeur estimée de la distance entre le dispositif à localiser et le dispositif de localisation, mémoriser la valeur estimée de la distance, mesurer un angle avec le Nord magnétique, cet angle étant celui formé par la trajectoire du dispositif de localisation entre chaque position de mesure, avec le Nord magnétique associé à la distance estimée, déterminer à l'aide de moyens de calcul, le positionnement à partir de cet angle généré par le compas électronique et de la distance estimée mémorisée, en générant un graphique de positionnement sous forme d'une circonférence dont le centre sera déterminé depuis l'angle et le rayon la distance estimée séparant les moyens de communication par radiofréquence, répéter cette phase de calcul au moins trois fois à trois positions distinctes de l'utilisateur, de sorte à générer trois circonférences dont le point d'intersection du dernier cercle définit avec le centre du troisième cercle, le vecteur dit de direction que devra suivre l'utilisateur, et afficher le vecteur de direction sur des moyens d'affichage du dispositif de localisation.
Le traitement des signaux échangés entre les moyens de communication par radiofréquence peut se faire avantageusement par le procédé RTOA ou encore par le procédé RSSI déjà évoqués tous deux précédemment.
Dans le cas du procédé RSSI, on prévoit également des moyens de traitement des signaux comprenant des moyens de calcul basés sur un réseau de neurone (intelligence artificielle) permettant de prédire le niveau de signal reçu, tout en éliminant le bruit associé à l'aide d'un procédé de logique floue, pour filtrer le signal, annuler les bruits et estimer de manière efficace la distance séparant les deux émetteurs récepteurs,
On décrira maintenant l'invention plus en détail en référence au dessin dans lequel :
La figure 1 est une représentation schématisée d'un système selon l'invention ;
La figure 2 représente sous forme de diagramme en bloc le système selon l'invention ; La figure 3 représente de manière schématique le traitement des mesures pour aboutir à la détermination d'une direction à suivre ;
La figure 4 représente une vue du dispositif d'affichage du système selon l'invention ;
La figure 5 représente la méthode graphique de géolocalisation quand r2 > ri ;
La figure 6 représente la méthode graphique de géolocalisation quand ri > r2.
Le système de localisation comporte un dispositif à localiser 1 dit fixe ainsi qu'un dispositif de localisation 2 dit mobile, comportant chacun des moyens de communication par radiofréquence, propres à établir une communication entre eux.
Le dispositif à localiser 1 fixe est par exemple installé dans une voiture 3 tandis que le dispositif de localisation 2 mobile est porté par la personne 4 utilisant la voiture 3.
Les moyens de communication par radio fréquence de l'utilisateur 4 sont appelés module RF mobile et les moyens de communication par radiofréquence du dispositif à localiser 1 sont appelés module RF fixe.
De plus, le dispositif de localisation 2 comporte des moyens de traitement et de calcul 11 des signaux reçus par le module RF mobile dudit dispositif de localisation 2 depuis le module RF fixe du dispositif à localiser 1. Ces moyens de traitement et de calcul 11 tels qu'un algorithme de mesure de distance selon l'un ou l'autre des procédés de mesure de la distance déjà évoqués, permettent de déterminer la distance entre ledit dispositif à localiser 1 fixe et ledit dispositif de localisation 2 mobile, en temps réel et de manière continue. Les données de distance sont alors traitées et formatées en une moyenne estimée de la distance séparant les deux modules RF.
Les deux modules RF fixe et mobile forment ensemble avec les moyens de traitement et de calcul 11, le module de communication du système selon l'invention.
Le dispositif de localisation mobile 2 comporte en outre au moins des moyens de mesure d'un angle constitués par un compas électronique 10 qui permet de connaître à tout moment l'angle formé par le dispositif de localisation 2 et le Nord magnétique. De préférence, le compas électronique 10 est constitué d'un capteur à effet Hall qui permet de détecter les variations magnétiques terrestres servant ainsi à générer un angle avec le Nord magnétique dès que le système est mis sous tension. Au moment de la mise sous tension, cet « angle » est figé par le système à [0, 0] pour créer l'origine.
Les données relatives à la distance provenant du module de communication et les données relatives à l'angle associé provenant du compas électronique 10 sont alors transmises à un module de navigation 12 porté par le dispositif de localisation 2.
Ce module de navigation comporte des moyens de calcul propres à calculer un vecteur dit « de direction » à partir d'au moins trois paires de mesures à trois positions géographiques et temporelles différentes dudit dispositif de localisation 2, chaque paire de mesures étant constituée de la distance d calculée entre le dispositif de localisation et le dispositif à localiser et d'un angle θ, sauf pour la génération de la première circonférence C, puisque l'angle n'existe pas lors de la mise sous tension et vaut 0, car il coïncide avec l'axe des abscisses et le Nord magnétique
Ainsi, à un instant t correspondant à la mise sous tension du système, on ne mesure pas d'angle par rapport au Nord magnétique, mais on mesure une distance d entre les deux modules RF fixe et mobile, à un instant ti, l'utilisateur 4 s'est déplacé et on mesure alors un angle θ, correspondant à l'angle entre la trajectoire de déplacement et le Nord Magnétique, ainsi qu'une nouvelle distance di entre les deux modules RF.
Les moyens de calcul du module de navigation 12, permettent de déterminer le positionnement du dispositif de localisation à l'instant t, ce positionnement étant symbolisé par un cercle C de centre le point d'origine de mise sous tension et de rayon la distance d. De même à l'instant ti, on génère un nouveau cercle Ci de rayon di .
Comme on peut le voir à la figure 3, les cercles C et Ci se coupent en deux points A et B, l'un de ces deux points A, B étant représentatifs de l'endroit où se trouve le dispositif à localiser 1.
On réalise alors un troisième cercle C2 à un instant t2, avec une distance d2 et un angle θ2 qui représente l'angle entre le Nord magnétique et la trajectoire entre Ci et C2. Ce troisième cercle C2 coupe alors les deux cercles C et Ci en un seul point B correspondant au positionnement du dispositif à localiser 1. Par conséquent, la direction depuis le centre du cercle C2 vers ce point B est la direction à suivre vers le dispositif à localiser 1. Le vecteur de direction v selon l'angle φ est alors affiché sur un écran d'affichage 13 tel qu'un écran LCD du dispositif de localisation 2 (voir la figure 4).
Ainsi de manière avantageuse à partir d'au moins trois paires de mesures (angle /distance entre modules RF), on peut afficher la direction à suivre par l'utilisateur 4 porteur du dispositif de localisation 2 pour se diriger vers le dispositif fixe 1.
Il n'est donc pas nécessaire de balayer l'espace avec le dispositif de localisation 2 pour identifier la direction à suivre, celle-ci étant directement visualisable sur l'écran 13 du dispositif de localisation 2.
Selon une autre forme de mise en œuvre du système selon l'invention, on sait que les rayons de chacune des trois circonférences (C, Cl, C2) proviennent des distances mesurées entre la personne/objet à localiser et plusieurs points (centres respectifs des circonférences) où se trouve le localisateur à l'instant de la mesure. Il est donc nécessaire de positionner ces points les uns par rapport aux autres pour générer ces circonférences.
De manière additionnelle, on peut définir que le premier point de mesure lorsqu'on met en fonctionnement le système (centre de la circonférence C) se situe à l'origine d'un système de référence, et représente donc un point de coordonnées 0,0 ; toutefois, les coordonnées des autres points de mesures (centre des circonférences Cl et C2) ne sont pas définies.
Ainsi, lors de la mise en marche du système portable (le localisateur), nous allons, par le biais du compas électronique mesuré un angle par rapport au Nord magnétique terrestre. Cet angle, non référencé, vaut 0 et est utilisé pour générer des coordonnées de départ pour les calculs du système de localisation. Par défaut, ces coordonnées de départ sont dans un repère affine cartésien, les coordonnées [0,0] en X et Y, le nord magnétique terrestre étant l'axe des abscisses X.
A partir de ce point et de la distance de détection du système à localiser, on peut générer mathématiquement une circonférence sur laquelle sera situé l'objet à localiser.
La personne qui détient le localisateur se déplace. Une fois fait, on considère que le déplacement de la personne est en ligne droite et on génère une seconde circonférence avec l'aide du capteur magnétique et de la mesure de distance. Le capteur magnétique va en effet calculer cet angle à ce moment et pas avant, en prenant comme référence l'angle que fait le Nord magnétique terrestre avec la droite qui représente la distance parcourue depuis l'origine par la personne, puis on génère la seconde circonférence.
On répète ce même principe pour la génération de la troisième et dernière circonférence pour montrer, par le biais de l'afficheur le vecteur dit de direction.
Ainsi donc, pour le calcul des coordonnées des centres des deuxième et troisième circonférences, on utilise un compas électronique, le système magnétique terrestre et un système de référence additionnel.
Comme précisé préalablement, on a fait coïncider le Nord magnétique avec l'axe des X
(Abscisses) d'un système de référence. De plus, aidé par le compas électronique, on enregistre l'angle (θ) qui indique la direction prise depuis l'origine du système (Centre de la circonférence C) jusqu'au centre de la circonférence Cl, par rapport au Nord magnétique, lequel est aussi l'axe des X du système de référence. Cet angle (θ) est celui que fait la droite qui représente la distance parcourue depuis l'origine par la personne avec le nord magnétique terrestre.
Enfin, on calcule la distance qui sépare le centre de la circonférence C avec le centre de la circonférence Cl, qui, joint à la valeur de l'angle (θ) permet de calculer les coordonnées du centre de la circonférence Cl, en utilisant simplement des relations trigonométriques. Un processus similaire est utilisé pour calculer les coordonnées de la circonférence C2, et on enregistre l'angle (Θ2), lequel indique l'angle entre la direction prise depuis le centre de la circonférence Cl jusqu'au centre de la circonférence C2 et le Nord magnétique, et la distance qui sépare le centre de la circonférence Cl et le centre de la circonférence C2.
Dans le cadre du calcul de distance entre les centres des circonférences C, Cl et C2, il existe également une solution qui consiste à utiliser des cercles concentriques comme déjà évoqué précédemment en tant que système additionnel. Par exemple, on utilise les circonférences Cl de rayon ri et C2 de rayon r2. Les rayons ri et r2 sont calculés par le système radio-fréquence, permettant de définir une distance de détection entre le localisateur et la personne/objet à détecter. Le système se fait dans un repère de coordonnées cartésiennes, où l'axe des abscisses correspond également au Nord magnétique terrestre. L'objectif est de trouver la distance « x » de séparation entre les circonférences Cl et C2, soit la différence qui existe entre les rayons ri et r2.
II existe donc deux cas spécifiques : x, ri et r2 appartenant à l'ensemble des réels strictement positifs, on pose :
Dans le cas où r2 > ri (figure 5) : la personne/objet à localiser se situe à l'origine du repère cartésien. Le localisateur se situe quelque part sur la circonférence Cl, à une distance ri de l'origine du repère cartésien.
Le calcul se fait de la façon suivante : on pose que le localisateur se situe sur l'axe référentiel des abscisses, qui coïncide avec l'axe du Nord magnétique terrestre, et que ce dernier se déplace sur la circonférence C2. Grâce au compas électronique, on peut mesurer l'angle que le localisateur a généré par rapport au Nord magnétique terrestre (Angle θ). Avec la connaissance des valeurs de ri, r2 et θ, on peut connaître la distance de séparation entre C2 et Cl. En effet, les rayons ri, r2 et θ forment un triangle quelconque où ri est situé exactement sur l'axe des abscisses, et r2 forme un angle par rapport à l'axe des abscisses (Nord magnétique terrestre) formé par le déplacement du localisateur sur la circonférence C2. A partir de ce triangle, on peut définir une équation qui permet de connaître la valeur de « x », à savoir la distance séparant les circonférences Cl et C2.
L'équation finale permet de connaître la valeur de « x » en fonction de ri , r2 et θ. θ) r2 2 = r2 + x2 + 2rxx cos θ r2 2 - T1 2 - x2 + Irx x cos θ r2 - r2 + r2 cos2 Θ = x2 + Irx x cos Θ + r2 cos2 θ ri - T1 2 (l - cos2 θ) = {x + r, cos θf r2 ~ rι f1 + sin20 - 1) = (* + η cos θ) -^r2 2 - r2 sin2 θ = x + rx cos θ x
Et la solution finale étant :
Dans le cas où ri > r2 (figure 6) : en reprenant le référentiel géométrique du premier cas, en gardant les postions du localisateur et de la personne/objet à localiser en posant que ri est strictement supérieur à r2, alors on peut formuler le fonctionnement de la manière suivante : A partir de l'axe référentiel des abscisses (qui coïncide avec le Nord magnétique terrestre), on trace un segment de droite qui part de la circonférence Cl et qui coupe l'axe des ordonnées de C2.
L'endroit où l'on trace ce segment de droite importe peu. Cependant, pour conserver une clarté dans l'explication, on trace depuis l'axe négatif des abscisses (Axe du Nord magnétique terrestre). Ce segment de droite intercepte l'axe des ordonnées C2 à son maximum (Axe Y est positif et axe X est nul). On note l'angle θ que fait ce segment avec l'axe des abscisses (X, et Nord magnétique terrestre) grâce au compas électronique. On observe que ce segment peut intercepter la circonférence C2 en deux points, soit deux solutions pour le calcul de « x », une positive (Point d'interception lointain) et une négative (Point d'interception proche).
Cependant, seul le point d'interception le plus proche entre la circonférence Cl et C2 est intéressant.
Le triangle formé (Rectangle) possède les caractéristiques suivantes :
L'hypoténuse est définie comme étant la valeur de « x », jusqu'au premier point d'interception (Le plus proche). On suppose que la faible vitesse de déplacement de l'utilisateur fait que l'on prendra uniquement le premier point d'interception, donc le plus proche. L'abscisse correspond à ri et l'ordonnée à r2. A partir de la formule suivante, il est donc possible de calculer la valeur de « x ».
r2 2 = r2 + x2 - 2^XCOS θ ri ~ r \ = χ2 - Ir1XCOsO ri - T1 2 + (r, cos θf = x2 - 2xrx cos θ + (rr cos θf ri - r\ f1 ~ cos2 θ) = (x ~ rι cos θf r2 2 - r,2 sin2 θ = (x - rx cos θf ψ2 ~ (ri s"1 θ)2 = x ~ 'î cos θ ψ2 ~ (ri S"1 ^)2 + ri C0S θ = X
La solution étant :
x = Jr,2 ' - (k sin θ)2:-¥ rΛ cos θ Seules les solutions positives sont prises en compte.
Le système selon l'invention comporte en outre un module de sécurité comportant des moyens de saisie de données d'identification de l'utilisateur tels qu'un clavier doté de touches 14. Ce clavier 14 permet de sécuriser l'utilisation dudit dispositif, puisque seul l'utilisateur en possession du code d'identification approprié est autorisé à se servir du système selon l'invention.
En outre, le module de sécurité comporte également des moyens d'émission vers le dispositif de localisation d'un code spécifique de reconnaissance depuis le dispositif à localiser une fois celui-ci « réveillé ». Le dispositif de localisation peut donc authentifier le dispositif à localiser comme étant le sien.
L'invention n'est bien entendu pas limité aux exemples décrits mais englobe toutes le variantes définies par les revendications.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système permettant de localiser un objet (3)/personne, fixe ou même en déplacement, du type comportant au moins un dispositif à localiser (1) destiné à être porté par un objet (3)/personne à localiser, comportant au moins des moyens de communication par radiofréquence et un dispositif de localisation (2), comportant également des moyens de communication par radiofréquence, propres à établir une communication avec les moyens de communication dudit dispositif à localiser (1), caractérisé en ce que ledit dispositif de localisation (2) comporte en outre au moins des moyens de détermination (10) d'un angle, des moyens de traitement des signaux reçus par les moyens de communication dudit dispositif de localisation (2) depuis les moyens de communication du dispositif à localiser (1) de manière à déterminer la distance (d) entre ledit dispositif à localiser (1) et ledit dispositif de localisation (2), ainsi que des moyens de calcul propres à calculer un vecteur dit « de direction » à partir d'au moins trois paires de mesures à trois positions géographiques et temporelles différentes du dispositif de localisation (2), chaque paire de mesures étant constituée de la distance (d) calculée entre le dispositif de localisation (2) et le dispositif à localiser (1) et de l'angle (θ), cet angle (θ) étant celui que fait le Nord magnétique terrestre avec la droite qui représente la distance parcourue par le dispositif de localisation entre la première et la deuxième positions géographiques et temporelles, ou entre la deuxième et la troisième position géographique et temporelle, la première position géographique et temporelle étant la position d'allumage du dispositif de localisation ou l'origine de coordonnées [0,0].
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de localisation (2) comporte en outre des moyens d'affichage permettant de visualiser sur un écran (5) le vecteur dit « de direction ».
3. Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de localisation (2) comporte également des moyens de saisie de données, tels qu'un clavier, permettant notamment l'entrée d'un code d'identification de l'utilisateur.
4. Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de communication par radiofréquence sont des émetteurs/récepteurs radiofréquence.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de communication par radiofréquence prévus dans le dispositif à localiser (1) comportent un code spécifique d'authentifïcation transmissible par radiofréquence vers le dispositif de localisation (2).
6. Système selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les moyens de traitement des signaux reçus pour déterminer une valeur estimée de la distance entre le dispositif à localiser et le dispositif de localisation effectuent la mesure de la distance entre les deux moyens de communication par radiofréquence, de façon continue et en temps réel.
7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont propres à mettre en œuvre un procédé
RTOA (round trip time of arrivai) pour déterminer la distance d.
8. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont propres à mettre en œuvre un procédé RSSI (radio signal strengh indicator),par mesure de la puissance reçue pour calculer la distance (d).
9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de traitement des signaux comprennent en outre des moyens de calcul basés sur un réseau de neurone (intelligence artificielle) permettant de prédire le niveau de signal reçu, tout en éliminant le bruit associé à l'aide d'un procédé de logique floue, pour filtrer le signal, annuler les bruits et estimer ainsi de manière efficace la distance séparant les deux émetteurs récepteurs.
10. Système selon l'une des revendications 1 à 10 caractérisé en ce que le dispositif à localiser (1) comporte en outre des moyens appropriés pour lui faire changer de fréquence d'écoute ainsi qu'un compteur d'horloge.
11. Système selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens de calcul propres à calculer un vecteur dit « de direction » comprennent notamment des moyens de détermination du positionnement à partir de l'angle et de la distance calculée associée, ces moyens de détermination du positionnement générant un graphique de positionnement sous forme d'une circonférence dont le centre sera déterminé à l'aide de l'angle, et le rayon la distance estimée séparant le dispositif à localiser du dispositif de localisation, cette phase de calcul des moyens de détermination du positionnement étant mise en œuvre au moins trois fois de sorte à générer trois circonférences dont le point d'intersection sera le vecteur dit de direction depuis le centre du dernier cercle.
12. Système selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de localisation comprend des moyens d'émission d'un message de signalisation sur l'écran lorsque les moyens de communication du dispositif à localiser et du dispositif de localisation ne communiquent plus.
13. Système selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les moyens de mesure d'un angle sont constitués par un compas électronique (10) qui permet de connaître à tout moment l'angle (θ) formé par la droite qui représente la distance parcourue depuis l'origine par le dispositif de localisation jusqu'à la deuxième position de mesure ou la distance parcourue entre la deuxième et la troisième position de mesure et le Nord magnétique.
14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que le compas électronique (10) est constitué d'un capteur à effet Hall qui permet de détecter les variations magnétiques terrestres servant ainsi à mesurer un angle avec le Nord magnétique dès que le système est mis sous tension.
15. Procédé de localisation d'un objet ou d'une personne, fixe ou même en déplacement, consistant à placer un dispositif à localiser sur ledit objet/personne à localiser, ledit dispositif comportant au moins des moyens de communication par radiofréquence en mode de veille en réception (sommeil), mettre sous tension un dispositif de localisation comprenant des moyens de communication par radiofréquence mis en mode émetteur, émettre un signal de réveil depuis le dispositif de localisation vers les moyens de communication par radiofréquence du dispositif à localiser ; celui-ci recevant ce signal de réveil passant en mode de réception normal activant l'ensemble du dispositif à localiser, initialiser un compteur d'horloge déclenchant un compte à rebours, dans ledit dispositif à localiser en mode réception, émettre depuis le dispositif de localisation un signal de porteuse, si à la fin de ce compte à rebours, le dispositif à localiser n'a pas reçu le signal de porteuse, passage en mode « saut de fréquence » (hopping) dudit dispositif à localiser afin de balayer les diverses fréquences d'écoute proposées, pour capter ce signal de porteuse sur une autre fréquence, une fois le signal de porteuse capté, passage du dispositif à localiser en mode émission, et émission vers le dispositif de localisation d'un signal d'accusé réception, traiter les signaux reçus par le dispositif de localisation et provenant du dispositif à localiser pour déterminer une valeur estimée de la distance entre le dispositif à localiser et le dispositif de localisation, mémoriser la valeur estimée de la distance, mesurer un angle avec le Nord magnétique, cet angle étant celui formé par la trajectoire du dispositif de localisation entre chaque position de mesure, avec le Nord magnétique associé à la distance estimée, déterminer à l'aide de moyens de calcul, le positionnement à partir de cet angle généré par le compas électronique et de la distance estimée mémorisée, en générant un graphique de positionnement sous forme d'une circonférence dont le centre sera déterminé depuis l'angle et le rayon la distance estimée séparant les moyens de communication par radiofréquence, répéter cette phase de calcul au moins trois fois à trois positions distinctes de l'utilisateur, de sorte à générer trois circonférences dont le point d'intersection du dernier cercle définit avec le centre du troisième cercle, le vecteur dit de direction que devra suivre l'utilisateur, et afficher le vecteur de direction sur des moyens d'affichage du dispositif de localisation.
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