EP3797313A1 - Méthodes et systèmes de localisation et de radioguidage en environnements non cooperatifs - Google Patents

Méthodes et systèmes de localisation et de radioguidage en environnements non cooperatifs

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Publication number
EP3797313A1
EP3797313A1 EP19730208.6A EP19730208A EP3797313A1 EP 3797313 A1 EP3797313 A1 EP 3797313A1 EP 19730208 A EP19730208 A EP 19730208A EP 3797313 A1 EP3797313 A1 EP 3797313A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
signal
distance
predefined
radio transmitter
modulation
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.)
Pending
Application number
EP19730208.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Fabien PHILIPPE
Luc CHAMBON
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.)
Coyote System SAS
Original Assignee
Coyote System SAS
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 Coyote System SAS filed Critical Coyote System SAS
Publication of EP3797313A1 publication Critical patent/EP3797313A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • 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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0252—Radio frequency fingerprinting
    • 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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0218—Multipath in signal reception

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of proximity detection methods and systems of a target radio transmitter, and more particularly to the location and radio guidance to this target radio transmitter.
  • a number of methods and systems are known for locating a target connected object and guiding a user provided with a user equipment from its current position to that target connected object.
  • satellite geolocation GPS, GLONASS, GALILEO, or BeiDou
  • terrestrial geolocation using a network of sensors and / or cellular cellular network and / or access points of a local wireless network
  • the location of the connected object and the user equipment is obtained separately from their respective exchanges with the deployed infrastructure.
  • the user equipment makes it possible to inform from its current position on a path to the connected object.
  • the techniques of the second category use parameters related to propagation of the radio signal transmitted by the connected object and received by the user equipment. These parameters, determined from the received signal, comprise information that is a function of the spatial disposition of the user equipment with respect to the connected object, making it possible to detect the proximity or distance of the latter, and possibly locate it. These techniques have the advantages, on the one hand, to do without costly means of resources and energy and other resources to be implemented and, on the other hand, to allow localization in indoor environment as in outdoor environment .
  • the power of the received signal is the power of the signal measured by the user equipment.
  • the RSSI is an indication of the power level of the received signal on a predefined scale ranging from a first value (no signal) to a second higher value (maximum signal).
  • the values of the RSSI are generally provided by the radio layer of the user equipment and are between zero (no signal) and a maximum non-zero value of the RSSI (maximum signal).
  • the variation in the power of the received signal is a function, according to a predefined model specific to the propagation environment, of the distance traveled by the electromagnetic wave and of the various obstacles that it has encountered.
  • the Friis model indicates that the signal strength decreases as a function of the square of the distance to the transmitter.
  • the power of the received signal thus comprises an indicator of the distance separating the user equipment from the connected object, so that it can be used to detect the proximity or distance of the connected object. It is generally accepted that a distance-increasing RSS means that we are getting closer to the target connected object, whereas a decreasing distance-based RSS means that we are getting closer to the target connected object. away from the target connected object.
  • the variation of the power of the received signal as a function of the distance can thus be used to deduce an orientation / direction in which the source of the received radio signal would be located.
  • the source of the signal would be in the direction of displacement when the RSS grows, and in the opposite direction on the other hand.
  • a distance between the target connected object and the user equipment can be estimated from the received signal power. Estimating this distance from the power of the received signal at different positions allows, by trilateration, an approximate location of the target connected object.
  • the SNR parameter quantifies the extent to which a signal is affected by the noise.
  • the signal-to-noise ratio is defined by the ratio of the powers between the received signal and the noise measured in the absence of this signal.
  • the values of the SNR are generally provided by the radio layer of the user equipment and are most often between two values, namely a lower bound designating a signal embedded in the noise, either because the signal is weak or because the noise is strong, and an upper bound designating a signal emerging clearly above the noise.
  • the parameter SNR includes information concerning the distance separating the equipment. user of the connected object source target of the transmitted signal.
  • the SNR is used for localization purposes in an indoor environment including wireless LAN (WLAN).
  • WLAN wireless LAN
  • the relevance of such a parameter is related to the level of the transmission power, to the detriment of the energy expended by the target connected object.
  • the document Borenovic et al. (“Comparative analysis of RSSI, SNR and Noise level applicability parameters for WLAN positioning purposes", Borenovic, MN, Neskovic, AM, EUROCON 2009, DOI: 10.1109 / EURCON.2009.5167905) presents an experimental analysis of the value of using the RSSI alone, the SNR alone and the RSSI together with the SNR, by a location method based on formal neural networks, in an environment covered by a wireless local area network.
  • the location method is, in this document, based on the prior registration of the radioprint (called, in English, "fingerprint”) of the signal transmitted in the location environment characterized in advance.
  • a disadvantage of the known methods and systems is that they are in the majority intended for configurations where the receiver and the radio transmitter to be located are in the same environment, of interior type or outside. However, they are often in two different environments, semi-interior or semi-outdoor (one in an indoor environment and the other in an outdoor environment). Indeed, the position of a target connected object can, a priori, be unknown beforehand for the user equipment responsible for locating it and guide the user to the position of this object.
  • the connected object to be located can, for example, be in an indoor or confined environment (for example, a garage, a basement parking or an apartment on a higher floor), while the equipment user is in an outdoor environment (for example, in a street in a suburban, urban, dense urban, peri-urban, or rural environment), or vice versa.
  • an indoor or confined environment for example, a garage, a basement parking or an apartment on a higher floor
  • the equipment user is in an outdoor environment (for example, in a street in a suburban, urban, dense urban, peri-urban, or rural environment), or vice versa.
  • An object of the present invention is to provide positioning and positioning methods and systems based on proximity detection.
  • Another object of the present invention is to improve the stability of the accuracy in the traffic guidance to the source of the received signal based on the power of the received signal.
  • Another object of the present invention is to improve the accuracy of the location, in different types of environment, of a target connected object.
  • Another object of the present invention is to provide a user equipment capable of guiding / orienting the user from his current position in an external environment to a target connected object arranged in an indoor environment.
  • Another object of the present invention is to reduce the margin of error of the methods and systems of radio guidance and location based on the metric RSSI.
  • Another object of the present invention is to propose a combination of metrics for the effect of a better estimate of the distance, or more generally of the proximity, of a mobile radio receiver of a target radio transmitter.
  • Another object of the present invention is to provide methods and systems for radio guidance and location based on measurements of the received signal power level (RSSI) and the SNR.
  • RSSI received signal power level
  • ⁇ a first signal modulated by a first modulation, the first signal being transmitted with a first transmission power; ⁇ a second signal modulated by a second modulation different from the first modulation, the second signal being transmitted with a second transmission power;
  • the first modulation is a spread spectrum modulation with a first spreading factor
  • the second modulation is a spread spectrum modulation with a second spreading factor different from the first spreading factor
  • the first modulation is a frequency swept spectrum modulation
  • the first statistical value is the maximum value of the normalized power levels measured at this first distance;
  • the first statistical value is the minimum value of the normalized power levels measured at that second distance;
  • the first weighting coefficient is greater than the second weighting coefficient.
  • this proximity index being equal to the sum of the first value weighted statistic by a first predefined nonzero weighting coefficient and the second weighted statistical value by a second predefined nonzero weighting coefficient.
  • the proximity index is determined by the method of determining the variation as a function of the distance of a proximity index presented above;
  • the proximity detection method further comprises a step of calculating, from the proximity index, a distance separating the target position from said predefined position, according to the following formula where k is a
  • the method of proximity detection further comprises a step of locating the radio transmitter integrating:
  • a radio transmitter adapted to emit a plurality of signals integrating:
  • a user equipment suitable for:
  • this proximity index being equal to the sum of the first statistical value weighted by a first non-zero weighting coefficient predefined and the second statistical value weighted by a second weighting coefficient non-zero predefined.
  • the system further comprises a tracking server configured to define a radio guidance command for the radio transmitter, this command comprising a spread spectrum factor for modulating the first signal by a spread spectrum modulation with this signal factor. spreading;
  • control further comprises a frequency of recurrence of the transmission of said plurality of signals.
  • FIG. 1 schematically illustrates a user provided with a user equipment configured to detect, according to various embodiments, the proximity of a radio transmitter;
  • FIG. 2 schematically illustrates the sequencing in time of a plurality of signals transmitted by radio transmitter, according to various embodiments
  • FIG. 3 shows two curves illustrating the variation as a function of the distance to the target radio transmitter from the standardized power level (RSSI), respectively, of a first signal received and a second signal received, according to various modes of production ;
  • RSSI standardized power level
  • FIG. 4 shows two curves illustrating the variation as a function of the distance to the target radio transmitter from the normalized signal-to-noise ratio and the standardized power level of the same received signal, according to various embodiments;
  • FIG. 5 shows curves illustrating the variation as a function of the distance to the target radio transmitter from a proximity index, the maximum value of a plurality of standardized power levels of received signals, and the maximum value. a plurality of normalized SNRs relating to received signals, according to various embodiments;
  • FIG. 6 schematically illustrates steps of a method of proximity detection and location of a target radio transmitter, according to various embodiments.
  • a radio transmitter 1 is displayed. This radio transmitter 1 is able to transmit a signal modulated by a predefined modulation. The type and / or the parameters of this modulation are, in one embodiment, remotely configurable.
  • This modulation can be of different types such as amplitude modulation, frequency modulation, phase modulation, amplitude jump modulation, frequency hopping modulation, phase jump modulation. , spread spectrum modulation, multi-carrier modulation, or a combination of these modulations.
  • the parameters of a modulation include, depending on the type of this modulation, for example, the carrier frequency, the spread spectrum factor, the bandwidth, the number of subcarriers.
  • the modulation used by the radio transmitter 1 is, in one embodiment, a spread spectrum modulation of a predefined factor.
  • the spreading factor of the transmitted signal is, in one embodiment, remotely configurable.
  • a spread spectrum signal can be obtained by various techniques, such as by direct sequence, frequency hopping, or time jump, by frequency sweep, or by a combination of these techniques.
  • the radio transmitter 1 uses a frequency-sweeping spread spectrum modulation (known as CSS for "Chirp Spread Spectrum”).
  • Frequency-sweeping spectrum (CSS) modulation is relatively inexpensive in terms of energy, promotes good penetration of the modulated signal in indoor environments, especially buildings, and enhances the immunity of the modulated signal to the environment. Doppler effect (ie at relative speeds) and multipath attenuation.
  • the principle of spread spectrum regardless of the technique used, is that the modulated output signal occupies a much larger transmission bandwidth than the bandwidth of the bandwidth information requires. based. The spectrum of the baseband information signal is thus broadened to the spectrum of the spread signal over a larger bandwidth than strictly necessary.
  • the spreading factor (referred to as "Spreading Factor") is then defined as the ratio of the signal bandwidths after and before spreading.
  • the radio transmitter 1 is also able to successively transmit a plurality of distinct signals, at predefined time intervals and with predefined respective transmission powers.
  • the transmission power of the transmitted signal is, in one embodiment, remotely configurable.
  • the time interval between two successive transmissions is, in one embodiment, configurable remotely.
  • the radio transmitter 1 is able to transmit periodically in the time a sequence (or series) of signals 11-14.
  • the period of time between two successive transmissions of a signal sequence 11-14 is, in one embodiment, remotely configurable.
  • the sequence of signals is repeated a certain time, which is capped by the occupancy rate of the band.
  • the frequency band of the radio transmitter 1 is any of the wireless communication standards (eg Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth, mobile phone standards) or any of the "free bands”.
  • the number of signals 11-14 included in the same sequence 10 as well as the parameters of each of these signals 11-14 are, in one embodiment, remotely configurable. More generally, the content of a signal sequence 11-14, as well as its duration and recurrence frequency are remotely configurable.
  • the radio transmitter 1 adapts, on request, its emissions. The number, the order, the duration, and the level of the transmission power of the signals 11-14 indicated in FIG. 2 are therefore given for illustrative purposes only.
  • the signal sequence 11-14 comprises signals 11-14 whose respective transmission powers are different.
  • the signal sequence 11-14 comprises a plurality of spread (i.e., spread spectrum) signals 11-14 whose respective spreading factors are different.
  • the plurality of signals 11-14 comprises at least two signals modulated by two different modulations (of different type or of the same type but of different parameters), and transmitted with two different respective transmission powers.
  • the plurality of signals 11-14 comprises at least two spread spectrum signals with two respective different spreading factors, and transmitted with two different respective transmit powers.
  • the signal sequence 11-14 comprises:
  • the second spreading factor, the third spreading factor and the fourth spreading factor are substantially identical.
  • the first spreading factor is different from the other three spreading factors.
  • the signals 11-14 thus have a modulation diversity.
  • the first spreading factor is greater, respectively, than the second spreading factor, the third spreading factor, and the fourth spreading factor so that the emitted signals 11-14 have a modulation diversity.
  • the second spreading factor, the third spreading factor and the fourth spreading factor are reduced, relative to the first spreading factor.
  • the second signal 12, the third signal 13 and the fourth signal 14 are transmitted in narrow band, that is to say without spread spectrum (only the first signal 11 being spread).
  • the first spreading factor is substantially twice each of the other spreading factors, the latter being substantially identical.
  • the first transmission power and the second transmission power are, in one embodiment, identical. Each of the third transmission power and the fourth transmission power is less than the first transmission power.
  • the fourth transmission power is very small compared to the first transmission power.
  • the signals 11-14 thus have a diversity in transmission power to discriminate the exact position of the target if it is invisible.
  • the first transmission power, the second transmission power, the third transmission power, The emission and the fourth transmission power are, respectively, 25 mW (milliwatt), 25 mW, 3 mW and 0.5 mW.
  • the second transmission power and the third transmission power are chosen so that the range of the second signal 12 emitted is substantially twice that of the third signal 13 emitted.
  • the first spreading factor and the second spreading factor are chosen so that the range of the first signal 11 emitted is greater than half that of the second signal 12 emitted.
  • the resolution of the position is five times thinner by passing from the first signal 11 to the fourth signal 14 and reaches the metric scale.
  • the signal sequence 11-14 comprises a spreading factor spread spectrum signal 11 (for example, larger than) of at least one other signal 12-14 and, optionally, at least one transmission power signal 14 which is relatively different from at least that of another signal 11-13 (for example, lower).
  • the diversity in modulation (such as spread spectrum diversity) and the diversity in transmission power that the signals 11-14 of the sequence 10 exhibit improves the resistance of all the transmitted signals ( ie as a whole) to the various causes of fading (multipath propagation, obstacles, interference, noise, or scrambling for example), and is suitable for reception-side discrimination needs.
  • a modulation diversity makes it possible to combat, among other things, small-scale fading caused by multiple paths.
  • the signals 11-14 emitted successively are subject to different conditions by their own characteristics, as well as by their staggering (frequencies, type and parameter (s) of modulation, power, content). At their reception at different positions, these signals 11-14 are affected to different degrees by the different causes of fading of the propagation channel, and produce an average result where the harmful effects (distortion or degradation of the signal) are damped. This advantageously has the effect of reducing fluctuations in the power of the received signal and in the signal-to-noise ratio as a function of distance.
  • a user 3 equipped with a user equipment 2 is within the radio range of the radio transmitter 1.
  • the example of a human user 3 traveling on foot, as shown in Figure 1, is in no way limiting in the sense that the user 3 provided with the user equipment 2 may be a human user or not (robot or drone for example) and can move by any other mode (vehicle, bicycle, motorcycle, boat, or airplane for example).
  • the user equipment 2 comprises, in one embodiment, a radio receiver (or, a radio transmitter-receiver hereinafter referred to as a radio receiver), able to capture and measure various parameters of a received radio signal and a computer application configured to process the measured parameters.
  • a radio receiver or, a radio transmitter-receiver hereinafter referred to as a radio receiver
  • a computer application configured to process the measured parameters.
  • the user equipment 2 comprises, in one embodiment, a smart phone (smartphone) integrating a computer application and a radio receiver / transmitter type Wi-Fi, HiperLAN, ZigBee, or cellular (that of a network of mobile communications).
  • the radio receiver is, in one embodiment, a transceiver at 868 MHz, 915 MHz, 2450 MHz, or any other frequency band also used by the radio transmitter 1.
  • this radio receiver is included in a communicating module (via Bluetooth, for example) with said computer application installed in a smart phone or in any other computer terminal (laptop, tablet or phablette).
  • the user equipment 2 is configured to detect the proximity of the radio transmitter 1.
  • the user equipment 2 is able to capture and measure the power level of the received signal RSSI (or, in an equivalent way, the RSS from which an RSSI is determined) of each of the signals 11 to 14.
  • the measured power level of the received signal 11-14 varies within a predefined interval of the type [RSSI_Min, RSSI_Max] where RSSI_Min denotes the absence of the signal 11- 14 and RSSI_Max denotes a maximum power level.
  • RSSI_Min denotes the absence of the signal 11- 14
  • RSSI_Max denotes a maximum power level.
  • the measured power level (RSSI) of a signal 11-14 received at a predefined distance (i.e., at a predefined position) from the radio transmitter 1 is normalized ( ie, scaled) in the range [0, 1].
  • RSSI_mesence - RSSI_Min a minimum value
  • RSSI_Max a maximum value
  • User equipment 2 is further configured to measure the signal-to-noise ratio relative to each of the received signals 11-14.
  • the measured signal-to-noise ratio SNR relative to each of the signals 11-14 varies in a predefined interval of the type [SNR_Min, SNR_Max] where SNR_Min denotes a signal whose power is little different from that of the noise and SNR_Max denotes a signal whose power contrast sharply with that of noise.
  • SNR_Min denotes a signal whose power is little different from that of the noise
  • SNR_Max denotes a signal whose power contrast sharply with that of noise.
  • the signal-to-noise ratio SNR relating to a signal 11-14 received at a predefined distance (i.e. at a predefined position) from the radio transmitter 1 is normalized (c. A. scaled) in the range [0, 1]. To do this, suppose that the measured signal-to-noise ratio SNR varies between a minimum value SNR_Min and a maximum value SNR_Max, then the normalized signal-to-noise ratio is given by (SNR_mesence - SNR_Min) / (SNR_Max - SNR_Min).
  • the RSSI power level and the signal-to-noise ratio SNR relating to a signal 11-14 received at a predefined distance from the radio transmitter 1 are normalized in the same interval.
  • This interval can be the interval [0, 1] or any other interval.
  • the SNR signal-to-noise ratios measured and the measured RSSI power levels are thus reduced to the same interval (or scale), for example the interval [0,1].
  • SNR signal-to-noise ratios and RSSI power levels of a signal 11-14 received at successive positions of the radio transmitter 1 are normalized within the same range [0, 1] .
  • the period of time between two successive sequences (i.e., the recurrence frequency of the sequence 10) is chosen in relation to the speed of movement of the user equipment 2 (assumed to be 1, 5 meters per second, when the user 3 moves on foot, 10 meters per second when the user 3 moves by car, 35 meters per second when the user 3 moves overhead).
  • the period of time between two successive transmissions of the same signal 11, 12, 13 or 14 (or, the frequency of recurrence of the emission of each of the signals 11-14) is chosen according to the speed of 2.
  • This transmission recurrence frequency is, in one embodiment, remotely configurable.
  • the duration of a sequence 10 is defined in relation to the speed of movement of the user 3. In one embodiment, the duration of the sequence 10 is eight seconds when the user 3 moves on foot .
  • the solid line curve of FIG. 3 illustrates the variation of the normalized RSSI power level in the interval [0, 1] of the first signal 11 received, as a function of the distance between the radio transmitter 1 and the User equipment 2.
  • the dashed line curve of FIG. 3 illustrates the variation of the normalized RSSI power level in the interval [0, 1] of the second signal 12 received, as a function of the distance between the radio transmitter 1 and the user equipment 2.
  • the solid line curve of FIG. 4 illustrates the variation of the normalized RSSI power level in the interval [0, 1] of the first received signal 11, as a function of the distance between the radio transmitter 1 and the user equipment 2.
  • the dashed line curve of FIG. 4 illustrates the variation of the normal SNR signal-to-noise ratio in the interval [0, 1] relative to this same first signal 11, as a function of the distance between the radio transmitter 1 and the user equipment 2.
  • These data are obtained by measuring, by the user equipment 2, at a plurality of different distances from the radio transmitter 1, the received signal power level and the signal-to-noise ratio relative to each of the signals 11-14. issued by the radio transmitter 1.
  • the received signal power levels (RSSI) measured at different distances from the radio transmitter 1 are, in FIGS. 3 and 4, normalized in the interval [0, 1], so that the power level maximum of the received signal is equal to unity.
  • the values of the SNR measured at different distances from the radio transmitter 1 are normalized in the interval [0, 1], so that the maximum value of the SNR is equal to unity.
  • normalized SNR signal-to-noise ratio values for the received signals 11-14 are smoothed for values below a predefined threshold.
  • This threshold is, for example, 0.25 (this threshold not being applied to the example of FIG. 4).
  • the user equipment 2 calculates a statistical value of the normalized power levels of the received signals 11-14, measured substantially at the same distance from the radio transmitter 1 (ie substantially at the same position of the radio). user equipment 2 with respect to the radio transmitter 1). Similarly, the user equipment 2 calculates a statistical value of the normalized signal-to-noise ratios for the received signals 11-14, measured substantially at the same distance from the radio transmitter (ie substantially at the same position of the user equipment 2 with respect to the radio transmitter 1).
  • the calculated statistical value may be, for example, an average value (arithmetic, geometric, harmonic or any other type of average), the median value, the maximum value, the minimum value, a weighted average value (c. assigning different weights to the SNRs and / or RSSIs of the received signals 11-14, the sum of these weights being equal to unity).
  • the statistical operator used to calculate a statistical value of the SNR and / or standardized RSSI is chosen according to the distance separating the user equipment 2 from the For example, the statistical value is the maximum value when this distance is greater than a predefined distance and, is the value minimum when this distance is less than the predefined distance. In another embodiment, a statistical operator is used by distance interval.
  • a first statistical value (e.g., the minimum value) is computed at distances less than a first threshold distance
  • a second statistical value e.g., the average
  • a third statistical value e.g., the maximum value
  • the statistical operator applied to the SNRs may be different from that applied to the RSSIs.
  • the maximum value and the average value can be calculated, respectively, for the power levels and the signal-to-noise ratios relating to the different signals 11-14 received at this distance.
  • the user equipment 2 calculates the envelope (ie the maximum value) and applies all other operations (filtering, weighting differently the RSSIs and / or the standardized SNR of the signals 11-14) applied to the different normalized values of the RSSI and the SNR relating to the different signals 11-14 received in the same (or substantially the same) position of the user equipment 2 with respect to the radio transmitter 1.
  • the curves of FIG. 5 illustrate the variation, as a function of distance, of the maximum value of the normalized power levels in the interval [0, 1] of the signals 11-14 successively received (curve in dashed line). , and the maximum value of the signal reports on noise normalized in the range [0, 1] and smoothed relative to these signals 11-14 (dotted line).
  • the variation as a function of the distance of the normalized power level of the received signal and the normalized signal-to-noise ratio relate to two functions of different shape.
  • Each of these two functions of the received signal power and the signal-to-noise ratio is an algebraic expression different from the distance variable separating the user equipment 2 from the source radio transmitter 1 of the received signal so that the observation of these two parameters of the received signal makes it possible to improve the accuracy of the location of the radio transmitter 1.
  • a combination of these two functions can therefore be used as a proximity indicator of the radio transmitter 1, or also as an indicator on the distance separating the user equipment 2 from the radio transmitter 1.
  • the proximity of the radio transmitter 1 is estimated by using together the variation as a function of the distance, the normalized power level of the received signal and the variation as a function of the distance of the signal-to-signal ratio. normalized noise.
  • the variation as a function of the normalized signal-to-noise ratio (SNR) distance is, in one embodiment, approximated by a high order polynomial.
  • the variation as a function of the standardized power level (RSSI) distance of the received signal assumes, for its part, a quadratic form (ie a second order polynomial whose graphic representation is a parabola) until direct view at point - blank of the radio transmitter 1.
  • This approximation can also be predominant in the discrimination zone around the radio transmitter 1 source of the radio signals received.
  • the exponent of the distance in this constitutive law of the RSSI is generally brought to 2.2.
  • the variation as a function of the distance between the radio transmitter 1 and the user equipment 2 of the envelope (or the maximum value) of the normalized power levels of the signals 11-14 received is approximated by a second order polynomial.
  • the variation as a function of the distance between the radio transmitter 1 and the user equipment 2 of the envelope (or the maximum value) of the normalized signal-to-noise ratios relating to the different signals 11-14 received is approximated by a high polynomial.
  • a first function approximating the variations as a function of the distance of a statistical value (the maximum value, the minimum value, the average, the median or other) of the normalized power levels of the signals received (dashed curve in FIG. 5) and a second function approaching the variations as a function of the distance of a statistical value (the maximum value, the minimum value, the average, the median or other) of the normalized signal-to-noise ratios are determined.
  • regression methods multilinear, polynomial, or other
  • regression methods can be used to determine the parameters of the function approaching the variation as a function of the distance of the statistical value of the normalized power levels of the different signals 11-14 received and the statistical value of the normalized signal-to-noise ratios for the different signals received 11-14.
  • Different curve fitting techniques or state-of-the-art experimental curve analysis can be used for this purpose.
  • a proximity index i is formulated by a sum of the first function weighted by a first non-zero weighting coefficient and the second function. weighted by a second non-zero weighting coefficient, the sum of the first weighting coefficient and the second weighting coefficient being equal to one.
  • a proximity index i of the radio transmitter 1 is formulated as follows: y ⁇
  • a statistical value (in particular, the envelope) of the normalized power levels of the various signals 11-14 received by the user equipment 2 at a distance from the radio transmitter 1;
  • a statistical value (in particular, the envelope) of the normalized signal-to-noise ratios relative to the various signals 11-14 received by the user equipment 2 at said certain distance from the radio transmitter 1.
  • This illustrative formula of the proximity index i is obtained by linearization of the standardized RSSI (or in an equivalent manner, the RSS) as if it were a parabola and by truncating the approximation polynomial of the normalized SNR.
  • the proximity index i is a combination of a first function approaching the variation as a function of the distance of the envelope of the normalized power levels of the signals 11-14 received and a second function approaching the variation in function of the envelope distance of normalized signal SNRs 11-14.
  • the index i is constructed on two sequences 10 in order to have more than one observation of the received signals.
  • the proximity index i is built on three sequences 10.
  • the proximity index i is a function indicative of the distance separating the user equipment 2 from the radio transmitter 1 source of signals 11-14 received by said user equipment 2.
  • the weighting coefficient of the RSSI in the calculation of the proximity index i, is greater than the weighting coefficient of the SNR because the RSSI is more related to the distance with respect to the radio transmitter 1 than the SNR, the sum of the two weighting coefficients being equal to unity.
  • a weighting coefficient of 2/3 advantageously makes it possible to dampen the variations of the SNR.
  • other complementary weights may be used, to weight, respectively, the RSSI and the SNR, such as 3 ⁇ 4 and 1 ⁇ 4, 3/5 and 2/5, or 4/7 and 3/7.
  • a weighting coefficient of the RSSI greater than the weighting coefficient of the SNR reflects the dynamic preponderance of the RSSI at intermediate distances and close to the radio transmitter 1.
  • the distance between the user equipment 2 and the radio transmitter 1 is estimated from the proximity index i according to the following formula connecting the proximity index i to the distance d:
  • the user 2 selects a type of environment from a list of predefined environments that is proposed to him and for which coefficients k are previously associated.
  • the type of environment (and consequently the coefficient k) is determined from a satellite geolocation of the user 3 by means of dedicated sensors included in the user equipment 2.
  • a proximity index is calculated, according to a pre-established formula of this index. Proximity.
  • a distance separating the user equipment 2 from the radio transmitter 1 can also be estimated from this proximity index i.
  • a trilateration for the purpose of locating the radio transmitter 1 is, therefore, possible from the estimation of this distance in at least three different positions of the user equipment 2. The intersection of the three circles centered on the three positions of the user equipment 2 and spokes, respectively, the estimated distance at each of these positions makes it possible to locate the radio transmitter 1. In case of ambiguity, additional positions of the user equipment 2 can be used, to refine the estimate of the position of the radio transmitter 1.
  • the proximity index simultaneously exploits two quantities, namely the power level of the signal 11-14 received and the ratio between the power of this signal 11-14 and the power of the noise.
  • a target object 4 is displayed to which a radio transmitter 1 is linked.
  • This radio transmitter 1 is connected to a server 5 for monitoring radio transmitters 1 of the type linked to the object. target 4.
  • the radio transmitter 1 is linked to the target object 4 so as to enable the location of said target object 4.
  • This target object 4 is, for example, a moving object such as a motor vehicle, a carriage, or an animal.
  • the target object 4 is a portable object such as example a suitcase, a watch, a keychain, a backpack, a purse, a phone, a wallet, or a toolbox.
  • the target object 4 is any object whose location or tracking of its location is desired, such as a merchandise container, a car, a motorcycle, or a bicycle.
  • the radio transmitter 1 has, in one embodiment, the shape of a tag, a chip of low electrical power consumption and extreme miniaturization.
  • the radio transmitter 1 can be provided as an integral part of the target object 4, or be linked to it later by the end user.
  • target objects 4 can be located by the user equipment 2 being within radio range of the radio transmitter 1 they integrate.
  • configuration data (identifier, physical address / IP, encryption key, frequency of recurrence of communications, slot of transmission in a TDMA division for example) are exchanged between the server 5 and the radio transmitter 1 allowing the establishment of a subsequent communication between them.
  • Communications between the radio transmitter 1 and the monitoring server 5 are preferably established via a public mobile communications network.
  • the radio transmitter 1 communicates (step 51) its position to the monitoring server 5, at predefined time intervals.
  • the radio transmitter 1 obtains its location from a geolocation device which is arranged there, or from any other device to which it is connected.
  • the radio transmitter 1 synchronizes its clock and calculates, in a regular manner, its position from the observation of navigation satellites.
  • the radio transmitter 1 stores and dates its last calculated position.
  • the radio transmitter 1 communicates (step 51) to the server 5 for tracking its dated position, its state of motion, its synchronization state and the date of this communication.
  • the tracking server 5 stores the information communicated to it by the radio transmitter 1.
  • the tracking server 5 requires (step 52) a position of the radio transmitter 1 from the public mobile communications network 6.
  • the public mobile communications network 6 determines an approximate position of the transmitter, according to the levels received by the receiving stations of this network 6.
  • the public mobile communications network 6 then communicates (step 53) the determined position at the server 5 tracking.
  • the tracking server 5 stores the position and the date at which it is determined by the public mobile communications network.
  • the monitoring server 5 no longer has an up-to-date position of the radio transmitter 1 (or in an equivalent manner, of the target object 4).
  • Various reasons may be causing this incident such as, for example, the target object 4 is lost, the target object 4 is stolen, the shutdown or a malfunction in the communication interface of the radio transmitter 1 with the public mobile communications network 6, or the presence of the radio transmitter 1 in a non-cooperative environment preventing its communication with the public mobile communications network.
  • the position of the radio transmitter 1 is, in one embodiment, unpredictable (by dissemination, mislaying, diversion or theft, for example).
  • the target object 4 is in a confined interior environment, such as a workshop, a warehouse, a garage, or a covered or underground car park, whereas the user equipment 2 is in a external environment (a street / road in a suburban, urban, dense urban, peri-urban, or rural environment). In one embodiment, the target object 4 is in an environment where satellite geolocation is unavailable.
  • the monitoring server 5 transmits (step 54), on request or not, the last known dated position of the radio transmitter 1 to the user equipment 2.
  • the user 3 of the user equipment 2 decides, when the target object 4 is out of direct view from the last known dated position transmitted to it, to initiate a radio guidance procedure to the transmitter radio 1.
  • the starting point of the user equipment is the last GPS position of the known connected object of the tracking server.
  • the user equipment 2 sends (step 55) a search frame request to the monitoring server 5.
  • the tracking server 5 Following this request, the tracking server 5 generates a traffic control command with a number of arguments which define a sequence of signals 11-14 that the radio transmitter 1 must execute. The tracking server 5 adds the temporary signature of this radio transmitter 1.
  • the traffic control control defines transmissions to be executed by the radio transmitter 1 which have diversity in modulation (for example, in spread spectrum) and in power.
  • the data of this radio control command are encrypted with a secret key associated with the radio transmitter 1 and with an initialization vector related to the date of elaboration.
  • the tracking server 5 elaborates the frame for the radio transmitter, adding to the radio control the header, the initialization vector and the physical address of the radio transmitter 1.
  • the monitoring server 5 generates a transmission burst of the frame by the user equipment 2, depending on the desynchronization (light or strong) that can be expected from the radio transmitter 1.
  • the monitoring server 5 optimizes the probability of interception according to whether the opening time of the user equipment 2 is quite well known or not.
  • the tracking server 5 transmits (step 56) the activation message of the traffic guidance, thus developed, to the user equipment 2.
  • the user equipment 2 Upon reception of the traffic control activation message, the user equipment 2 initiates (step 57) the frame transmission burst for the repetition time defined by the monitoring server 5 by creating the agreed broadcasts.
  • the user equipment 2 begins with a preamble, which will allow the radio transmitter 1 to recognize a friendly broadcast.
  • the user equipment 2 repeats the sending (step 57) of the traffic control command to the radio transmitter 1 until obtaining the latter an acknowledgment of receipt.
  • the radio transmitter 1 comprises a receiver configured to receive the signals transmitted by the user equipment 2.
  • the radio transmitter 1 periodically opens its receiver during a enough time to capture two symbols at the rate of the spreading factor corresponding to the maximum range of the message.
  • the radio transmitter 1 finally intercept the friendly broadcast. If the physical address is not his, he remains in reception. Otherwise, it decodes the entire frame.
  • the radio transmitter 1 decrypts the radio control command using its secret key and the initialization vector included in the received frame.
  • the radio transmitter 1 then elaborates the contents of the response message (last dated position, state of motion, synchronization status) and the sign.
  • the user equipment 2 is placed in permanent listening on the current frequency of the radio transmitter 1.
  • the radio transmitter 1 transmits (step 58) the sequence 10 of the signals 11-14 according to the information included in the radio control (type and parameters of the modulation, frequency, spectrum spreading factor, power, frequency of recurrence of emission of the signals), until the expiry of the allotted time. It sends the content in clear (the signature excludes the risk of confusion caused).
  • the user equipment 2 receives, at a distance from the radio transmitter 1 (at substantially the same range so that the radio interception can not be missed by the user), the signals emitted by the transmitter radio 1 and measuring, for each of the received signals 11-14, the power level (RSSI) and the signal-to-noise ratio (SNR) relative to each of these signals 11-14 of the sequence 10.
  • RSSI power level
  • SNR signal-to-noise ratio
  • the duration of the sequence 10 is adapted as a function of the relative speed of movement of the user equipment 2 relative to the radio transmitter 1.
  • the user equipment 2 calculates a statistical value (the maximum value, the average, the minimum value, the median or other) of the power levels of the signals 11-14 received and a statistical value (the maximum value , the average, the minimum value, the median or other) of the signal-to-noise ratios relative to these signals 11-14 received substantially at the same distance from the radio transmitter 1.
  • the user equipment 2 calculates a proximity index i as explained above (in application of the formula of the proximity index i above or any other formula which is equivalent to it).
  • the user equipment 2 displays the envelope of the normalized power levels of the signals 11-14 received and the envelope of the normalized and smoothed SNRs relating to each of these signals 11-14 on two gauges. separated and synthetically constructed, as explained above, a proximity indicator i.
  • the user equipment 2 associates the proximity indicator i with the position of the user equipment 2 on a card.
  • the proximity indicator i is given in the form of a gauge which keeps its extremum in memory.
  • the current position of the user equipment 2 is displayed via a color code which varies, with respect to the memorized extremum, from a first color (for example blue, synonymous with "moving away") to a second color (by example, red synonymous with "approaching").
  • the value of the composite proximity index i is thus encoded as a color value.
  • the path of the user 3 is depicted by a color code, defined according to the index of its proximity with respect to the radio transmitter 1.
  • the user equipment 2 can send a request (step 59) to the monitoring server 5, to obtain a more discriminating modulation game in the terminal phase (reduced power and / or tighter spreading factor for example).
  • the monitoring server 5 In response to the request of the user equipment 2, the monitoring server 5 elaborates the contents of a new control command of enhanced discrimination guidance.
  • the previously described process applies as a new iteration on a narrow scale of a few meters.
  • the methods and systems described above are, in one embodiment, used as an alternative to another location technique (for example, satellite and / or terrestrial geolocation), especially when the radio transmitter 1 has very little power or in a non-powered environment cooperative.
  • another location technique for example, satellite and / or terrestrial geolocation
  • the implementation of the methods described above requires a reduced calculation time, promoting the energy autonomy of the user equipment.
  • These methods also have the advantage of covering any radio propagation channel (in particular, semi-inside or semi-outside) linking the radio transmitter 1 to the user equipment 2.

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Abstract

Système de détection de proximité comprenant -un émetteur radio apte à émettre une pluralité de signaux étalés différemment; -un équipement utilisateur apte à mesurer la puissance du signal reçu et le rapport signal sur bruit relatifs à chaque signal émis de ladite pluralité de signaux; à calculer une première valeur statistique des puissances des signaux reçus; à calculer une deuxième valeur statistique des rapports signal sur bruit relatifs aux signaux reçus; à calculer un indice de proximité de l'émetteur radio à partir des valeurs statistiques calculées.

Description

MÉTHODES ET SYSTÈMES DE LOCALISATION ET DE
RADIOGUIDAGE EN ENVIRONNEMENTS NON COOPERATIFS
[001] La présente invention a trait au domaine technique des méthodes et systèmes de détection de proximité d’un émetteur radio cible, et plus particulièrement à la localisation et au radioguidage vers cet émetteur radio cible.
[002] On connaît un certain nombre de procédés et de systèmes permettant de localiser un objet connecté cible et de guider un utilisateur pourvu d’un équipement utilisateur depuis sa position actuelle vers cet objet connecté cible.
[003] On peut classer ces solutions dans deux grandes catégories.
[004] La première concerne les solutions basées sur une infrastructure et des équipements dédiés à la localisation : géolocalisation par satellites (de type GPS, GLONASS, GALILEO, ou BeiDou), géolocalisation terrestre (au moyen d’un réseau de capteurs et/ou un réseau cellulaire de téléphonie mobile et/ou des points d’accès d’un réseau sans fil local), ou une combinaison de ces deux dernières. La localisation de l’objet connecté et de l’équipement utilisateur est obtenue séparément à partir de leurs échanges respectifs avec l’infrastructure déployée. En disposant des coordonnées spatiales de l’objet connecté cible ainsi que des siens, l’équipement utilisateur permet de renseigner à partir de sa position actuelle sur un chemin vers l’objet connecté.
[005] Toutefois, un inconvénient majeur de ces solutions est qu’elles impliquent des coûts d’infrastructure importants afin de garantir une localisation simultanée de deux côtés qui s’opère au détriment de l’autonomie énergétique, tant de l’émetteur radio cible que de l’équipement utilisateur (si le calcul est en partie embarqué). En outre, ces solutions ne fonctionnent qu’en environnements coopératifs, c’est- à-dire dans le cas d’une propagation en vue directe et en absence de brouillage.
[006] Les techniques de la seconde catégorie utilisent des paramètres liés à propagation du signal radio émis par l’objet connecté et reçu par l’équipement utilisateur. Ces paramètres, déterminés à partir du signal reçu, comportent une information fonction de la disposition spatiale de l’équipement utilisateur par rapport à l’objet connecté, permettant de détecter la proximité ou l’éloignement de ce dernier, et éventuellement le localiser. Ces techniques ont pour avantages, d’une part, de se passer de moyens coûteux en ressources et en énergie et de toute autre ressource pour être mise en oeuvre et, d’autre part, de permettre une localisation en environnement intérieur comme en environnement extérieur.
[007] Parmi ces paramètres, on cite la puissance du signal reçu (couramment désigné par « RSS » pour Received Signal Strength, ou le niveau de puissance du signal reçu désigné par « RSSI » pour RSS Indicator), ou le rapport signal sur bruit, généralement désigné par l'abréviation SNR du terme anglais Signal-to-Noise Ratio.
[008] La puissance du signal reçu, exprimée en décibels par rapport à un milliwatt (dBm), est la puissance du signal mesurée par l’équipement utilisateur. Le RSSI est une indication du niveau de puissance du signal reçu sur une échelle prédéfinie allant d’une première valeur (pas de signal) à une deuxième valeur supérieure (signal maximal). Les valeurs du RSSI sont généralement fournies par la couche Radio de l’équipement utilisateur et sont comprises entre zéro (pas de signal) et une valeur maximale non nulle du RSSI (signal maximal).
[009] La variation de la puissance du signal reçu est fonction, selon un modèle prédéfini propre à l’environnement de propagation, de la distance parcourue par l’onde électromagnétique et des différents obstacles qu’elle a rencontré. Par exemple, en espace libre, le modèle de Friis indique que la puissance du signal décroit en fonction du carré de la distance vis-à-vis de l’émetteur.
[010] La puissance du signal reçu comporte ainsi un indicateur de la distance séparant l’équipement utilisateur de l’objet connecté, de sorte qu’elle peut être utilisée pour détecter la proximité ou l’éloignement de l’objet connecté. Il est, en effet, généralement admis qu’un RSS croissant en fonction de la distance signifie que l’on se rapproche de l’objet connecté cible, tandis qu’un RSS décroissant en fonction de la distance signifie que l’on s’éloigne de l’objet connecté cible.
[011] La variation de la puissance du signal reçu en fonction de la distance peut, ainsi, être utilisée pour en déduire une orientation/direction dans laquelle se trouverait la source du signal radio reçu. Schématiquement, la source du signal se trouverait dans la direction de déplacement lorsque le RSS croît, et dans le sens opposé dans le cas contraire.
[012] En outre, en se basant sur un modèle prédéfini de propagation du signal reçu, une distance entre l’objet connecté cible et l’équipement utilisateur peut être estimée, à partir de la puissance du signal reçu. L’estimation de cette distance à partir de la puissance du signal reçu à différentes positions permet, par trilatération, une localisation approximative de l’objet connecté cible.
[013] Cependant, à cause des fluctuations incontrôlables inhérentes au canal de propagation, il est difficile d’établir une relation simple et précise entre la puissance du signal reçu et la distance. Ces fluctuations comprennent des évanouissements, liés aux obstacles mobiles, aux signaux parasites, aux fluctuations du bruit de fond, et surtout aux phénomènes de propagation multi-trajets, de diffraction, de réfraction, et de réflexion par le milieu traversé.
[014] De surcroît, la superposition dans le monde réel de ces différentes causes difficilement mesurables augmente les fluctuations de la puissance du signal reçu et altère, par conséquent, la pertinence du RSS pour le radioguidage vers la source du signal reçu.
[015] L’utilisation de la puissance du signal reçu pour la localisation et/ou le guidage vers l’objet connecté cible se trouve, par conséquent, non pertinente, en dépit de sa mise en oeuvre relativement simple.
[016] Quant au paramètre SNR, il quantifie la mesure dans laquelle un signal est affecté par le bruit. Le rapport signal sur bruit est défini par le rapport des puissances entre le signal reçu et le bruit mesuré en l’absence de ce signal. Les valeurs du SNR sont généralement fournies par la couche Radio de l’équipement utilisateur et sont le plus souvent comprises entre deux valeurs, à savoir une borne inférieure désignant un signal noyé dans le bruit, soit parce que le signal est faible, soit parce que le bruit est fort, et une borne supérieure désignant un signal émergeant nettement au-dessus du bruit.
[017] Vu la relation inversement proportionnelle entre le rapport signal sur bruit (SNR) et la distance parcourue, à cause entre autres de l’affaiblissement sur le trajet du signal émis, le paramètre SNR comporte une information concernant la distance séparant l’équipement utilisateur de l’objet connecté cible source du signal émis.
[018] Ainsi, compte tenu de sa dépendance spatiale, le SNR est utilisé à des fins de localisation en environnement intérieur comprenant un réseau local sans fil (WLAN). La pertinence d’un tel paramètre est liée au niveau de la puissance d’émission, au détriment de l’énergie dépensée par l’objet connecté cible.
[019] Par ailleurs, le document Borenovic et al. (« Comparative analysis of RSSI, SNR and Noise level parameters applicability for WLAN positioning purposes », Borenovic, M.N., Neskovic, A.M., EUROCON 2009, DOI : 10.1109/EURCON.2009.5167905) présente une analyse expérimentale de l’intérêt de l’utilisation du RSSI seul, du SNR seul et du RSSI ensemble avec le SNR, par une méthode de localisation basée sur des réseaux de neurones formels, dans un environnement couvert par un réseau local sans fil. La méthode de localisation est, dans ce document, basée sur l’enregistrement préalable de l’empreinte radio (dite, en anglais, « fingerprint ») du signal émis dans l’environnement de localisation caractérisé au préalable.
[020] En plus de ce qui précède, un inconvénient des méthodes et systèmes connus est qu’ils sont dans la majorité destinés à des configurations où le récepteur et l’émetteur radio à localiser se trouvent dans un même environnement, de type intérieur ou extérieur. Il est cependant fréquent qu’ils soient dans deux environnements différents, de type semi-intérieur ou semi-extérieur (l’un dans un environnement intérieur et l’autre dans un environnement extérieur). En effet, la position d’un objet connecté cible ne peut, a priori, qu’être inconnue au préalable pour l’équipement utilisateur chargé de le localiser et guider l’utilisateur vers la position de cet objet. L’objet connecté cible à localiser peut, de ce fait, être, par exemple, dans un environnement intérieur ou confiné (par exemple, un garage, un parking sous-sol ou un appartement à un étage supérieur), alors que l’équipement utilisateur est dans un environnement extérieur (par exemple, dans une rue dans un environnement suburbain, urbain, urbain dense, périurbain, ou rural), ou l’inverse.
[021] Un objet de la présente invention est de proposer des méthodes et systèmes de positionnement/localisation basés sur la détection de proximité.
[022] Un autre objet de la présente invention est de proposer des méthodes et systèmes pour la détection de proximité d’un objet connecté cible basés sur la combinaison de deux paramètres/métriques déterminés à partir du signal reçu. [023] Un autre objet de la présente invention est d’atténuer l’impact de la propagation par trajets multiples sur la pertinence des paramètres estimés à partir du signal reçu, pour le positionnement et/ou le radioguidage vers la source du signal reçu.
[024] Un autre objet de la présente invention est d’améliorer la stabilité de la précision dans le radioguidage vers la source du signal reçu basé sur la puissance du signal reçu.
[025] Un autre objet de la présente invention est d’améliorer la précision de la localisation, dans différents types environnements, d’un objet connecté cible.
[026] Un autre objet de la présente invention est de proposer un équipement utilisateur apte à guider/orienter l’utilisateur depuis sa position actuelle dans un environnement extérieur, vers un objet connecté cible disposé dans un environnement intérieur.
[027] Un autre objet de la présente invention est de réduire la marge d’erreur des méthodes et systèmes de radioguidage et de localisation basées sur la métrique du RSSI.
[028] Un autre objet de la présente invention est de proposer une combinaison de métriques à l’effet d’une meilleure estimation de la distance, ou plus généralement de la proximité, d’un récepteur radio mobile d’un émetteur radio cible.
[029] Un autre objet de la présente invention est de proposer des méthodes et des systèmes de radioguidage et de localisation basés sur des mesures du niveau de puissance du signal reçu (RSSI) et du SNR.
[030] A cet effet, il est proposé, en premier lieu, une méthode de détermination de la variation en fonction de la distance d’un indice de proximité d’un équipement utilisateur d’un émetteur radio à partir de signaux émis par l’émetteur radio et reçus, à une pluralité de distances prédéfinies de l’émetteur radio, par l’équipement utilisateur, cette méthode comprenant les étapes suivantes : à chaque distance de ladite pluralité de distances prédéfinies, o émission successive par l’émetteur radio d’une pluralité de signaux intégrant :
■ un premier signal modulé par une première modulation, ce premier signal étant émis avec une première puissance d’émission ; ■ un deuxième signal modulé par une deuxième modulation différente de la première modulation, ce deuxième signal étant émis avec une deuxième puissance d’émission ;
o mesure par l’équipement utilisateur du niveau de puissance du signal reçu et du rapport signal sur bruit relatifs à chaque signal émis de ladite pluralité de signaux, le niveau de puissance d'un signal reçu variant dans un premier intervalle prédéfini, le rapport signal sur bruit relatif à un signal reçu variant dans un deuxième intervalle prédéfini ; o normalisation de chacun des niveaux de puissance mesurés et des rapports signal sur bruit mesurés dans un même troisième intervalle prédéfini ;
o calcul d’une première valeur statistique des niveaux de puissance normalisés mesurés à cette distance ; o calcul d’une deuxième valeur statistique des rapports signal sur bruit normalisés mesurés à cette distance ; détermination d’une première fonction approchant la variation en fonction de la distance de la première valeur statistique ;
détermination d’une deuxième fonction approchant la variation en fonction de la distance de la deuxième valeur statistique ;
formulation de la variation en fonction de la distance d’un indice de proximité par une somme de la première fonction pondérée par un premier coefficient de pondération non nul et de la deuxième fonction pondérée par un deuxième coefficient de pondération non nul, la somme du premier coefficient de pondération et du deuxième coefficient de pondération étant égale à un.
[031] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :
la première modulation est une modulation à étalement de spectre avec un premier facteur d’étalement, et la deuxième modulation est une modulation à étalement de spectre avec un deuxième facteur d’étalement différent du premier facteur d’étalement ;
la première modulation est une modulation à étalement de spectre à balayage de fréquence ;
à une première distance de ladite pluralité de distances prédéfinies, la première valeur statistique est la valeur maximale des niveaux de puissance normalisés mesurés à cette première distance ;
à une deuxième distance de ladite pluralité de distances prédéfinies, la première valeur statistique est la valeur minimale des niveaux de puissance normalisés mesurés à cette deuxième distance ;
le premier coefficient de pondération est supérieur au deuxième coefficient de pondération.
[032] Il est proposé, en deuxième lieu, une méthode de détection de proximité d’un émetteur radio à partir de signaux émis par cet émetteur radio et reçus par un équipement utilisateur, cette méthode comprenant les étapes suivantes :
émission successive, depuis une position cible, par l’émetteur radio d’une pluralité de signaux intégrant :
o un premier signal modulé par une première modulation, ce premier signal étant émis avec une première puissance d’émission ;
o un deuxième signal modulé par une deuxième modulation différente de la première modulation, ce deuxième signal étant émis avec une deuxième puissance d’émission ;
mesure, à une position prédéfinie dans un environnement prédéterminé, par l’équipement utilisateur du niveau de puissance du signal reçu et du rapport signal sur bruit relatifs à chaque signal émis de ladite pluralité de signaux, le niveau de puissance du signal reçu variant dans un premier intervalle prédéfini, le rapport signal sur bruit relatif à un signal reçu variant dans un deuxième intervalle prédéfini ;
normalisation de chacun des niveaux de puissance mesurés et des rapports signal sur bruit mesurés dans un même troisième intervalle prédéfini ;
calcul d’une première valeur statistique des niveaux de puissance normalisés mesurés à la position prédéfinie
calcul d’une deuxième valeur statistique des rapports signal sur bruit normalisés mesurés à la position prédéfinie ;
calcul d’un indice de proximité de l’émetteur radio, cet indice de proximité étant égale à la somme de la première valeur statistique pondérée par un premier coefficient de pondération non nul prédéfini et de la deuxième valeur statistique pondérée par un deuxième coefficient de pondération non nul prédéfini.
[033] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :
l’indice de proximité est déterminé selon la méthode de détermination de la variation en fonction de la distance d’un indice de proximité présentée ci-dessus ;
la méthode de détection de proximité comprend en outre une étape de calcul, à partir de l’indice de proximité, d’une distance séparant la position cible de ladite position prédéfinie, selon la formule suivante où k est un
coefficient associé à l’environnement prédéterminé, d est la distance à calculer, et i est l’indice de proximité ;
la méthode de détection de proximité comprend en outre une étape de localisation de l’émetteur radio intégrant :
o une itération, au moins trois fois, de l’étape de calcul d’une distance séparant la position cible de ladite position prédéfinie, de sorte à avoir une première distance séparant la position cible d’une première position prédéfinie, une deuxième distance séparant la position cible d’une deuxième position prédéfinie, et une troisième distance séparant la position cible d’une troisième position prédéfinie ;
o une estimation, par trilatération, de la position cible au moyen de la première distance, la deuxième distance et la troisième distance.
[034] Il est proposé, en troisième lieu, un système de détection de proximité comprenant :
un émetteur radio apte à émettre une pluralité de signaux intégrant :
o un premier signal modulé par une première modulation; o un deuxième signal modulé par une deuxième modulation différente de la première modulation;
la modulation et/ou la puissance d’émission d’au moins un signal de ladite pluralité de signaux étant configurable à distance ; un équipement utilisateur apte :
o à mesurer, à une position prédéfinie, le niveau de puissance du signal reçu et le rapport signal sur bruit relatifs à chaque signal émis de ladite pluralité de signaux, le niveau de puissance d'un signal reçu variant dans un premier intervalle prédéfini, le rapport signal sur bruit relatif à un signal reçu variant dans un deuxième intervalle prédéfini ;
o à normaliser chacun des niveaux de puissance mesurés et des rapports signal sur bruit mesurés dans un même troisième intervalle prédéfini ;
o à calculer une première valeur statistique des niveaux de puissance normalisés mesurés à la position prédéfinie ; o à calculer une deuxième valeur statistique des rapports signal sur bruit normalisés mesurés à la position prédéfinie ;
o à calculer un indice de proximité de l’émetteur radio, cet indice de proximité étant égale à la somme de la première valeur statistique pondérée par un premier coefficient de pondération non nul prédéfini et de la deuxième valeur statistique pondérée par un deuxième coefficient de pondération non nul prédéfini.
[035] Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues, seules ou en combinaison :
- le système comprend en outre un serveur de suivi configuré pour définir une commande de radioguidage destinée à l’émetteur radio, cette commande comprenant un facteur d’étalement de spectre pour moduler le premier signal par une modulation à étalement de spectre avec ce facteur d’étalement ;
- la commande comprend en outre une fréquence de récurrence de l’émission de ladite pluralité de signaux.
[036] Il est proposé, en quatrième lieu, un produit programme d’ordinateur implémenté sur un support mémoire, susceptible d’être mis en oeuvre au sein d’une unité de traitement informatique et comprenant des instructions pour la mise en oeuvre de l’une des méthodes de détection de proximité d’un émetteur radio présentées ci-dessus.
[037] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement et de manière concrète à la lecture de la description ci- après de modes de réalisation, laquelle est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement un utilisateur pourvu d’un équipement utilisateur configuré pour détecter, selon divers modes de réalisation, la proximité d’un émetteur radio ;
- la figure 2 illustre schématiquement le séquencement dans le temps d’une pluralité de signaux émis par émetteur radio, selon divers modes de réalisation ;
- la figure 3 affiche deux courbes illustrant la variation en fonction de la distance à l’émetteur radio cible du niveau de puissance (RSSI) normalisé, respectivement, d’un premier signal reçu et d’un deuxième signal reçu, selon divers modes de réalisation ;
- la figure 4 affiche deux courbes illustrant la variation en fonction de la distance à l’émetteur radio cible du rapport signal sur bruit normalisé et du niveau de puissance normalisé d’un même signal reçu, selon divers modes de réalisation ;
- la figure 5 affiche des courbes illustrant la variation en fonction de la distance à l’émetteur radio cible d’un indice de proximité, de la valeur maximale d’une pluralité de niveaux de puissance normalisés de signaux reçus, et de la valeur maximale d’une pluralité de SNR normalisés relatives à des signaux reçus, selon divers modes de réalisation ;
- la figure 6 illustre schématiquement des étapes d’un procédé de détection de proximité et de localisation d’un émetteur radio cible, selon divers modes de réalisation.
[038] En se référant à la figure 1, il est affiché un émetteur radio 1. Cet émetteur radio 1 est apte à émettre un signal modulé par une modulation prédéfinie. Le type et/ou les paramètres de cette modulation sont, dans un mode de réalisation, configurables à distance.
[039] Cette modulation peut être de différents types telle qu’une modulation d’amplitude, une modulation de fréquence, une modulation de phase, une modulation par saut d’amplitude, une modulation par saut de fréquence, une modulation par saut de phase, une modulation à étalement de spectre, une modulation multi-porteuse, ou une combinaison de ces modulations.
[040] Les paramètres d’une modulation comprennent, en fonction du type de cette modulation, par exemples, la fréquence porteuse, le facteur d’étalement de spectre, la largeur de bande, le nombre des sous-porteuses.
[041] La modulation utilisée par l’émetteur radio 1 est, dans un mode de réalisation, une modulation à étalement de spectre d’un facteur prédéfini. Le facteur d’étalement du signal émis est, dans un mode de réalisation, configurable à distance.
[042] Un signal à étalement de spectre peut être obtenu par différentes techniques, telles que par séquence directe, par sauts de fréquence, ou par saut dans le temps, par un balayage en fréquence, ou par une combinaison de ces techniques.
[043] Dans un mode de réalisation, l’émetteur radio 1 met en oeuvre une modulation à étalement de spectre à balayage de fréquence (dite, en anglais, CSS pour « Chirp Spread Spectrum »). Une modulation à étalement de spectre à balayage de fréquence (CSS) est, relativement, peu coûteuse en termes d’énergie, favorise une bonne pénétration du signal modulé dans les environnements intérieurs notamment les bâtiments, et renforce l’immunité du signal modulé à l’effet Doppler (c.à.d. aux vitesses relatives) et à l’atténuation par propagation multi- trajets.
[044] Le principe de l’étalement de spectre, quelle que soit la technique utilisée, est que le signal de sortie modulé occupe une largeur de bande d’émission bien plus importante que ne le requiert la largeur de bande des informations en bande de base. Le spectre du signal informatif en bande de base est ainsi élargi au spectre du signal étalé sur une plus grande largeur de bande que celle strictement nécessaire. On définit alors le facteur d’étalement (désigné en anglais par « Spreading Factor ») comme le rapport des largeurs de bande du signal après et avant l’étalement.
[045] L’émetteur radio 1 est, également, apte à émettre successivement une pluralité de signaux distincts, à des intervalles de temps prédéfinis et avec des puissances d’émission respectives prédéfinies. La puissance d’émission du signal émis est, dans un mode de réalisation, configurable à distance. De même, l’intervalle de temps entre deux émissions successives est, dans un mode de réalisation, configurable à distance.
[046] L’émetteur radio 1 est apte à émettre de façon périodique dans le temps une séquence 10 (ou une série) de signaux 11-14. La période 15 de temps entre deux émissions successives d’une séquence 10 de signaux 11-14 est, dans un mode de réalisation, configurable à distance.
[047] La séquence 10 de signaux est répétée un certain temps, qui est plafonné par le taux d’occupation de la bande. La bande de fréquences de l’émetteur radio 1 est l’une quelconque des standards de communications sans fil (par exemple Wi-Fi, ZigBee, Bluetooth, standards de téléphonie mobile) ou l’une quelconque des « bandes libres ».
[048] Le nombre des signaux 11-14 compris dans une même séquence 10 ainsi que les paramètres de chacun de ces signaux 11-14 (bande de fréquence, type et paramètres de la modulation telle qu’une modulation à étalement de spectre définie par un facteur d’étalement, puissance, contenu) sont, dans un mode de réalisation, configurables à distance. Plus généralement, le contenu d’une séquence 10 de signaux 11-14, ainsi que sa durée et sa fréquence de récurrence sont configurables à distance. L’émetteur radio 1 adapte, sur requête, ses émissions. Le nombre, l’ordre, la durée, et le niveau de la puissance d’émission des signaux 11-14 indiqués sur la figure 2 ne sont donc donnés qu’à titre illustratif.
[049] La séquence 10 de signaux 11-14 comprend des signaux 11-14 dont les puissances d’émission respectives sont différentes.
[050] En variante ou en combinaison, la séquence 10 de signaux 11-14 comprend une pluralité de signaux 11-14 étalés (c.à.d. à étalement de spectre) dont les facteurs d’étalement respectifs sont différents.
[051] Plus généralement, la pluralité de signaux 11-14 comprend au moins deux signaux modulés par deux modulations différentes (de type différent ou de même type mais de paramètres différents), et émis avec deux puissances d’émission respectives différentes.
[052] Dans un mode réalisation, la pluralité de signaux 11-14 comprend au moins deux signaux à étalement de spectre avec deux facteurs d’étalement respectifs différents, et émis avec deux puissances d’émission respectives différentes.
[053] Dans un mode de réalisation, la séquence 10 de signaux 11-14 comprend :
un premier signal 11 à étalement de spectre avec un premier facteur d’étalement ou, plus généralement, modulé par une première modulation et émis avec une première puissance d’émission ;
un deuxième signal 12 à étalement de spectre avec un deuxième facteur d’étalement ou, plus généralement, modulé par une deuxième modulation et émis avec une deuxième puissance d’émission ;
un troisième signal 13 à étalement de spectre avec un troisième facteur d’étalement ou, plus généralement, modulé par une troisième modulation et émis avec une troisième puissance d’émission ;
un quatrième signal 14 à étalement de spectre avec un quatrième facteur d’étalement ou, plus généralement, modulé par une quatrième modulation et émis avec une quatrième puissance d’émission.
[054] Le deuxième facteur d’étalement, le troisième facteur d’étalement et le quatrième facteur d’étalement sont sensiblement identiques. Le premier facteur d’étalement est différent des trois autres facteurs d’étalements. Les signaux 11-14 présentent ainsi une diversité en modulation.
[055] Le premier facteur d’étalement est supérieur, respectivement, au deuxième facteur d’étalement, au troisième facteur d’étalement, et au quatrième facteur d’étalement de sorte que les signaux 11-14 émis présentent une diversité en modulation. Le deuxième facteur d’étalement, le troisième facteur d’étalement et le quatrième facteur d’étalement sont réduits, par rapport au premier facteur d’étalement.
[056] Dans un mode de réalisation, le deuxième signal 12, le troisième signal 13 et le quatrième signal 14 sont émis en bande étroite, c'est-à- dire sans étalement de spectre (seul le premier signal 11 étant étalé).
[057] Dans un mode de réalisation, le premier facteur d’étalement est sensiblement le double de chacun des autres facteurs d’étalement, ces derniers étant sensiblement identiques.
[058] La première puissance d’émission et la deuxième puissance d’émission sont, dans un mode de réalisation, identiques. Chacune de la troisième puissance d’émission et la quatrième puissance d’émission est inférieure à la première puissance d’émission.
[059] Dans un mode de réalisation, la quatrième puissance d’émission est très faible par rapport à la première puissance d’émission. Les signaux 11-14 présente, ainsi, une diversité en puissance d’émission permettant de discriminer la position exacte de la cible si elle est invisible.
[060] Dans un mode de réalisation, lorsque la modulation mise en oeuvre par l’émetteur radio 1 est une modulation à étalement de spectre ou une autre, la première puissance d’émission, la deuxième puissance d’émission, la troisième puissance d’émission et la quatrième puissance d’émission sont, respectivement, de 25 mW (milliwatt), 25 mW, 3 mW et 0,5 mW.
[061] Dans un mode de réalisation, la deuxième puissance d’émission et la troisième puissance d’émission sont choisies de sorte que la portée du deuxième signal 12 émis soit sensiblement le double de celle du troisième signal 13 émis.
[062] Le premier facteur d’étalement et le deuxième facteur d’étalement sont choisis de sorte que la portée du premier signal 11 émis soit supérieure de moitié à celle du deuxième signal 12 émis.
[063] Il en résulte que la résolution de la position est cinq fois plus fine en passant du premier signal 11 au quatrième signal 14 et atteint l’échelle métrique.
[064] Plus généralement, la séquence 10 de signaux 11-14 comprend un signal 11 à étalement de spectre de facteur d’étalement différent (par exemple, plus important que) d’au moins un autre signal 12-14 et, éventuellement, au moins un signal 14 de puissance d’émission relativement différente d’au moins celle d’un autre signal 11-13 (par exemple, plus faible).
[065] Avantageusement, la diversité en modulation (telle qu’une diversité en étalement de spectre) et la diversité en puissance d’émission que présentent les signaux 11-14 de la séquence 10 améliore la résistance de l’ensemble des signaux émis (c.à.d. dans leur ensemble) aux différentes causes d’évanouissement (propagation par trajets multiples, obstacles, interférence, bruit, ou brouillage par exemples), et convient aux besoins de discrimination côté réception.
[066] Avantageusement, une diversité en modulation permet de combattre, entre autres, l’évanouissement à petite échelle causé par les trajets multiples.
[067] Les signaux 11-14 émis successivement sont soumis à des conditions différentes par leurs caractéristiques propres, ainsi que par leur échelonnement (fréquences, type et paramètre(s) de modulation, puissance, contenu). A leur réception à des positions différentes, ces signaux 11-14 sont affectés à des degrés différents par les différentes causes d’évanouissement du canal de propagation, et produisent un résultat moyen où les effets néfastes (distorsion ou dégradation du signal) sont amortis. Ceci a, avantageusement, pour effet de réduire les fluctuations de la puissance du signal reçu et du rapport signal sur bruit, en fonction de la distance.
[068] En se reportant de nouveau à la figure 1, un utilisateur 3 pourvu d’un équipement utilisateur 2 se trouve à la portée radio de l’émetteur radio 1. L’exemple d’un utilisateur 3 humain se déplaçant à pied, tel qu’il est affiché par la figure 1, n’est en aucun cas limitatif dans le sens où cet utilisateur 3 pourvu de l’équipement utilisateur 2 peut être un utilisateur humain ou non (robot ou drone par exemples) et peut se déplacer par tout autre mode (véhicule, vélo, moto, bateau, ou avion par exemples).
[069] L’équipement utilisateur 2 comprend, dans un mode de réalisation, un récepteur radio (ou, un émetteur-récepteur radio désigné dans la suite par récepteur radio), apte à capter et mesurer différents paramètres d’un signal radio reçu et une application informatique configurée pour traiter les paramètres mesurés.
[070] L’équipement utilisateur 2 comprend, dans un mode réalisation, un téléphone intelligent (smartphone) intégrant une application informatique et un récepteur/émetteur radio de type Wi-Fi, HiperLAN, ZigBee, ou cellulaire (celui d’un réseau de communications mobiles). Le récepteur radio est, dans un mode de réalisation, un émetteur-récepteur à 868 MHz, 915 MHz, 2450 MHz, ou toute autre bande de fréquence également utilisée par l’émetteur radio 1. Dans un mode de réalisation, ce récepteur radio est compris dans un module communicant (via Bluetooth, par exemple) avec ladite application informatique installée dans un téléphone intelligeant ou dans tout autre terminal informatique (ordinateur portable, tablette ou phablette).
[071] L’équipement utilisateur 2 est configuré pour détecter la proximité de l’émetteur radio 1.
[072] L’équipement utilisateur 2 est apte à capter et mesurer le niveau de puissance du signal reçu RSSI (ou, d’une manière équivalente, le RSS à partir duquel un RSSI est déterminé) de chacun des signaux 11- 14. Le niveau de puissance mesuré du signal 11-14 reçu varie dans un intervalle prédéfini de type [RSSI_Min, RSSI_Max] où RSSI_Min désigne l’absence du signal 11-14 et RSSI_Max désigne un niveau de puissance maximal. Le niveau de puissance mesuré d’un signal 11-14 reçu à une distance prédéfini de l’émetteur radio 1 prend donc une valeur comprise dans cet intervalle prédéfini.
[073] Dans un mode de réalisation, le niveau de puissance (RSSI) mesuré d’un signal 11-14 reçu à une distance prédéfinie (c.à.d. à une position prédéfinie) de l’émetteur radio 1 est normalisé (c.à.d., mis à l’échelle) dans l’intervalle [0, 1]. Pour ce faire, supposons que le niveau de puissance RSSI mesuré varie entre une valeur minimale RSSI_Min et une valeur maximale RSSI_Max, alors le niveau de puissance normalisé est donné par (RSSI_mesuré - RSSI_Min) / (RSSI_Max - RSSI_Min).
[074] L’équipement utilisateur 2 est, en outre, configuré pour mesurer le rapport signal sur bruit relatif à chacun des signaux 11-14 reçu. Le rapport signal sur bruit SNR mesuré relatif à chacun des signaux 11-14 varie dans un intervalle prédéfini de type [SNR_Min, SNR_Max] où SNR_Min désigne un signal dont la puissance est peu différente de celle du bruit et SNR_Max désigne un signal dont la puissance contraste nettement avec celle du bruit. Le rapport signal sur bruit mesuré relatif à un signal 11-14 reçu à une distance prédéfini de l’émetteur radio 1 prend donc une valeur comprise dans cet intervalle prédéfini.
[075] Dans un mode de réalisation, le rapport signal sur bruit SNR relatif à un signal 11-14 reçu à une distance prédéfinie (c.à.d. à une position prédéfinie) de l’émetteur radio 1 est normalisé (c.à.d., mis à l’échelle) dans l’intervalle [0, 1]. Pour ce faire, supposons que le rapport signal sur bruit SNR mesuré varie entre une valeur minimale SNR_Min et une valeur maximale SNR_Max, alors le rapport signal sur bruit normalisé est donné par (SNR_mesuré - SNR_Min) / (SNR_Max - SNR_Min).
[076] Plus généralement, le niveau de puissance RSSI et le rapport signal sur bruit SNR relatifs à un signal 11-14 reçu à une distance prédéfinie de l’émetteur radio 1 sont normalisés dans un même intervalle. Cet intervalle peut être l’intervalle [0, 1] ou tout autre intervalle. Les rapports signal sur bruit SNR mesurés et les niveaux de puissance RSSI mesurés sont, ainsi, ramenés sur un même intervalle (ou, échelle), par exemple l’intervalle [0,1].
[077] Dans un mode de réalisation, les rapports signal sur bruit SNR et les niveaux de puissance RSSI d’un signal 11-14 reçu à des positions successives de l’émetteur radio 1 sont normalisés dans le même intervalle [0, 1 ].
[078] La période 15 de temps entre deux séquences 10 successives (c.à.d., la fréquence de récurrence de la séquence 10) est choisie en rapport avec la vitesse de déplacement de l’équipement utilisateur 2 (supposée être 1,5 mètre par seconde, lorsque l’utilisateur 3 se déplace à pied, 10 mètres par seconde lorsque l’utilisateur 3 se déplace en voiture, 35 mètres par seconde lorsque l’utilisateur 3 se déplace en aérien). Autrement dit, la période de temps entre deux émissions successives d’un même signal 11, 12, 13 ou 14 (ou, la fréquence de récurrence de l’émission de chacun des signaux 11-14) est choisie en fonction de la vitesse de déplacement de l’équipement utilisateur 2. Cette fréquence de récurrence d’émission est, dans un mode de réalisation, configurable à distance.
[079] La durée d’une séquence 10 est définie en rapport avec la vitesse de déplacement de l’utilisateur 3. Dans un mode de réalisation, la durée de la séquence 10 est de huit secondes lorsque l’utilisateur 3 se déplace à pied.
[080] La courbe en trait plein de la figure 3 illustre la variation du niveau de puissance RSSI normalisé dans l’intervalle [0, 1] du premier signal 11 reçu, en fonction de la distance entre l’émetteur radio 1 et l’équipement utilisateur 2. La courbe en trait discontinu de la figure 3 illustre la variation du niveau de puissance RSSI normalisé dans l’intervalle [0, 1] du deuxième signal 12 reçu, en fonction de la distance entre l’émetteur radio 1 et l’équipement utilisateur 2.
[081] La courbe en trait plein de la figure 4 illustre la variation du niveau de puissance RSSI normalisé dans l’intervalle [0, 1] du premier signal 11 reçu, en fonction de la distance entre l’émetteur radio 1 et l’équipement utilisateur 2. La courbe en trait discontinu de la figure 4 illustre la variation du rapport signal sur bruit SNR normalisé dans l’intervalle [0, 1] relatif à ce même premier signal 11, en fonction de la distance entre l’émetteur radio 1 et l’équipement utilisateur 2. [082] Ces données sont obtenues en mesurant par l’équipement utilisateur 2, à une pluralité de distances différentes de l’émetteur radio 1, le niveau de puissance du signal reçu et le rapport signal sur bruit relatifs à chacun des signaux 11-14 émis par l’émetteur radio 1.
[083] Les niveaux de puissance du signal reçu (RSSI) mesurés à différentes distances de l’émetteur radio 1 sont, sur les figures 3 et 4, normalisés dans l’intervalle [0, 1], de sorte que le niveau de puissance maximal du signal reçu soit égal à l’unité. Pareillement, les valeurs du SNR mesurées à différentes distances de l’émetteur radio 1 sont normalisées dans l’intervalle [0, 1], de sorte que la valeur maximale du SNR soit égale à l’unité.
[084] Dans un mode de réalisation, les valeurs des rapports signal sur bruit SNR normalisés relatives aux signaux 11-14 reçus sont lissées pour les valeurs inférieures à un seuil prédéfini. Ce seuil est par exemple de 0.25 (ce seuil n’étant pas appliqué à l’exemple de la figure 4).
[085] L’équipement utilisateur 2 calcule une valeur statistique des niveaux de puissance normalisés des signaux 11-14 reçus, mesurées sensiblement à une même distance de l’émetteur radio 1 (c.à.d. sensiblement à une même position de l’équipement utilisateur 2 par rapport à l’émetteur radio 1). De même, l’équipement utilisateur 2 calcule une valeur statistique des rapports signal sur bruit normalisés relatifs aux signaux 11-14 reçus, mesurés sensiblement à une même distance de l’émetteur radio (c.à.d. sensiblement à une même position de l’équipement utilisateur 2 par rapport à l’émetteur radio 1).
[086] La valeur statistique calculée peut être, par exemples, une valeur moyenne (arithmétique, géométrique, harmonique ou toute autre type de moyenne), la valeur médiane, la valeur maximale, la valeur minimale, une valeur moyenne pondérée (c.à.d. affecter des poids différents aux SNR et/ou au RSSI des signaux 11-14 reçus, la somme de ces poids étant égal à l’unité).
[087] Dans un mode de réalisation, l’opérateur statistique (moyenne, maximum, minimum ou autre) utilisé pour calculer une valeur statistique des SNR et/ou des RSSI normalisés est choisi en fonction de la distance séparant l’équipement utilisateur 2 de l’émetteur radio 1. Par exemple, la valeur statistique est la valeur maximale lorsque cette distance est supérieure à une distance prédéfinie et, est la valeur minimale lorsque cette distance est inférieure à la distance prédéfinie. Dans un autre mode de réalisation, un opérateur statistique est utilisé par intervalle de distance. En d’autres termes, une première valeur statistique (par exemple, la valeur minimale) est calculée aux distances inférieures à une première distance seuil, une deuxième valeur statistique (par exemple, la moyenne) est calculée aux distances comprises entre la première distance seuil et une deuxième distance seuil supérieure à la première distance seuil, une troisième valeur statistique (par exemple, la valeur maximale) est calculée aux distances supérieures à la deuxième distance seuil.
[088] En outre, à une ou plusieurs distances prédéfinies de l’émetteur radio 1, l’opérateur statistique appliqué aux SNR peut être différent de celui appliqué aux RSSI. Par exemple, à chaque distance de l’émetteur radio 1, la valeur maximale et la valeur moyenne peuvent être calculées, respectivement, pour les niveaux de puissance et les rapports signal sur bruit relatifs aux différents signaux 11-14 reçus à cette distance.
[089] Dans un mode de réalisation, l’équipement utilisateur 2 calcule l’enveloppe (c.à.d. la valeur maximale) et applique toutes autres opérations (de filtrage, de pondération différemment les RSSI et/ou le SNR normalisés des signaux 11-14) appliquées aux différentes valeurs normalisées du RSSI et du SNR relatifs aux différents signaux 11-14 reçus en une même (ou, sensiblement une même) position de l’équipement utilisateur 2 par rapport à l’émetteur radio 1.
[090] Tel qu’il est décrit ci-dessus, des mesures des RSSI et des SNR des différents signaux 11-14 à des positions successives de l’émetteur radio 1 sont d’abord normalisées dans un même intervalle, ensuite une opération statistique est appliquée aux RSSI normalisés et aux SNR normalisés mesurés en une même position. Cependant, ces deux étapes peuvent, bien entendu, être inversées dans le sens où l’opération statistique est d’abord effectuée sur les mesures, ensuite les valeurs statistiques obtenues sont normalisées dans l’intervalle [0, 1]·
[091] Les courbes de la figure 5 illustrent la variation, en fonction de la distance, de la valeur maximale des niveaux de puissance normalisés dans l’intervalle [0, 1] des signaux 11-14 successivement reçus (courbe en trait discontinu), et de la valeur maximale des rapports signal sur bruit normalisés dans l’intervalle [0, 1] et lissés relatifs à ces signaux 11-14 (courbe en pointillé).
[092] Tel qu’il est illustré par la figure 4, la variation en fonction de la distance du niveau de puissance normalisé du signal reçu et le rapport signal sur bruit normalisé se rapportent à deux fonctions de forme différente.
[093] Chacune de ces deux fonctions de la puissance du signal reçu et du rapport signal sur bruit est une expression algébrique différente de la variable distance séparant l’équipement utilisateur 2 de l’émetteur radio 1 source du signal reçu de sorte que l’observation de ces deux paramètres du signal reçu permet d’améliorer la précision de la localisation de l’émetteur radio 1.
[094] Avantageusement, l’exploitation de ces deux fonctions ensemble permet d’avoir une meilleure estimation de la proximité de l’émetteur radio 1, ou encore de la distance séparant l’équipement utilisateur 2 de l’émetteur radio 1.
[095] Une combinaison de ces deux fonctions peut donc être utilisée comme un indicateur de proximité de l’émetteur radio 1, ou aussi comme un indicateur sur la distance séparant l’équipement utilisateur 2 de l’émetteur radio 1.
[096] Dans un mode de réalisation, la proximité de l’émetteur radio 1 est estimée en utilisant ensemble la variation en fonction de la distance, du niveau de puissance normalisé du signal reçu et la variation en fonction de la distance du rapport signal sur bruit normalisé.
[097] A cet égard, la variation en fonction de la distance du rapport signal sur bruit (SNR) normalisé est, dans un mode de réalisation, approximée par un polynôme d’ordre élevé. La variation en fonction de la distance du niveau de puissance (RSSI) normalisé du signal reçu revêt, quant à elle, une forme quadratique (c.à.d. un polynôme d’ordre deux dont la représentation graphique est une parabole) jusqu’à vue directe à bout portant de l’émetteur radio 1.
[098] A titre d’exemple, le niveau de puissance du signal reçu en champ libre (dans le cas d’un radioguidage aérien par exemple) est, sur l’essentiel du chemin vers l’émetteur radio 1, inversement proportionnelle approximativement au carré de la distance de la forme RSSI = k/(1 +d2) (k étant un coefficient lié à l’environnement et d désignant la distance). Cette approximation peut aussi être prépondérante dans la zone de discrimination aux environs de l’émetteur radio 1 source des signaux radio reçus. En environnement comportant des facteurs d’amortissement du signal, l’exposant de la distance dans cette loi de comportement du RSSI est généralement amené à 2,2.
[099] Dans un mode de réalisation, la variation en fonction de la distance entre l’émetteur radio 1 et l’équipement utilisateur 2 de l’enveloppe (ou la valeur maximale) des niveaux de puissance normalisés des signaux 11-14 reçus (courbe en trait discontinu sur la figure 5) est approximé par un polynôme d’ordre deux. En revanche, la variation en fonction de la distance entre l’émetteur radio 1 et l’équipement utilisateur 2 de l’enveloppe (ou la valeur maximale) des rapports signal sur bruit normalisés relatifs aux différents signaux 11-14 reçus (courbe en pointillé sur la figure 5) est approximée par un polynôme élevé.
[0100] Afin d’exploiter l’information de distance comprise dans les niveaux de puissance et dans les rapports signal sur bruit relatifs aux différents signaux 11-14, , une première fonction approchant les variations en fonction de la distance d’une valeur statistique (la valeur maximale, la valeur minimale, la moyenne, la médiane ou autre) des niveaux de puissance normalisés des signaux reçus (courbe en trait discontinu sur la figure 5) et une deuxième fonction approchant les variations en fonction de la distance d’une valeur statistique (la valeur maximale, la valeur minimale, la moyenne, la médiane ou autre) des rapports signal sur bruit normalisés sont déterminées. Pour cela, des méthodes de régression (multilinéaire, polynomiale, ou autre) peuvent être utilisées pour déterminer les paramètres de la fonction approchant la variation en fonction de la distance de la valeur statistique des niveaux de puissance normalisés des différents signaux 11-14 reçus et de la valeur statistique des rapports signal sur bruit normalisés relatifs aux différents signaux reçus 11-14. Différentes techniques d’ajustement de courbe ou d'analyse de courbe expérimentale de l’état de l’art peuvent être utilisées à cette fin.
[0101] Dans un mode de réalisation, un indice de proximité i est formulé par une somme de la première fonction pondérée par un premier coefficient de pondération non nul et de la deuxième fonction pondérée par un deuxième coefficient de pondération non nul, la somme du premier coefficient de pondération et du deuxième coefficient de pondération étant égale à un.
[0102] Dans un mode de réalisation, un indice de proximité i de l’émetteur radio 1 est formulé comme suit : y Ί
i = -L/RSSÎ + -(SNR2 + SNR )
Où RSSI et SNR représentent, respectivement,
une valeur statistique (notamment, l’enveloppe) des niveaux de puissance normalisés des différents signaux 11-14 reçus par l’équipement utilisateur 2 à une certaine distance de l’émetteur radio 1 ;et
une valeur statistique (notamment, l’enveloppe) des rapports signal sur bruit normalisés relatifs aux différents signaux 11-14 reçus par l’équipement utilisateur 2 à ladite certaine distance de l’émetteur radio 1.
[0103] Cette formule illustrative de l’indice de proximité i est obtenue par linéarisation du RSSI normalisé (ou d’une manière équivalente, du RSS) comme si c’était une parabole et en tronquant le polynôme d’approximation du SNR normalisé.
[0104] Une illustration graphique, conforme à la formule ci-dessus, de l’indice i de proximité est donnée par la courbe en trait plein sur la figure 5.
[0105] L’indice de proximité i est une combinaison d’une première fonction approchant la variation en fonction de la distance de l’enveloppe des niveaux de puissance normalisés des signaux 11-14 reçus et d’une deuxième fonction approchant la variation en fonction de la distance de l’enveloppe des SNR normalisés de signaux 11-14. reçus d’une même séquence 10. Dans un mode de réalisation, en dessous d’un certain seuil de RSSI, l’indice i est construit sur deux séquences 10 afin d’avoir plus d’une observation des signaux reçus. En-dessous d’un seuil plus bas encore, l’indice de proximité i est construit sur trois séquences 10.
[0106] L’indice de proximité i est une fonction indicative de la distance séparant l’équipement utilisateur 2 de l’émetteur radio 1 source des signaux 11-14 reçus par ledit équipement utilisateur 2.
[0107] Il convient de noter que la formule ci-dessus se base sur un exemple d’approximation approchant les variations, en fonction de la distance, de, respectivement, le niveau de puissance normalisé du signal reçu et le rapport signal sur bruit normalisé. Cette approximation polynomiale n’est donc, ici, qu’un exemple illustratif et n’est en aucun cas limitative. Par conséquent, la première fonction (V RSSI) et la deuxième fonction (SNR2 + SNR) données à titre illustratif ci-dessus peuvent être remplacées par toutes autres expressions algébriques approximant les variations, en fonction de la distance, de, respectivement, le niveau de puissance normalisé du signal reçu et le rapport signal sur bruit normalisé. Toute autre expression algébrique approchant la variation, en fonction de la distance, du RSSI et du SNR normalisés dans un même intervalle d’une pluralité de signaux 11-14 présentant une diversité en modulation et éventuellement en puissance d’émission est donc convenable pour en déduire une formulation en fonction de la distance de l’indice de proximité i.
[0108] Dans un mode de réalisation, le coefficient de pondération du RSSI, dans le calcul de l’indice de proximité i, est supérieur au coefficient de pondération du SNR parce que le RSSI est plus lié à la distance par rapport à l’émetteur radio 1 que le SNR, la somme des deux coefficients de pondération étant égale à l’unité. Un coefficient de pondération de 2/3 permet, avantageusement, d’amortir les variations du SNR. En variante, d’autres poids complémentaires peuvent être utilisés, pour pondérer, respectivement, le RSSI et le SNR, tels que ¾ et ¼, 3/5 et 2/5, ou 4/7 et 3/7. Un coefficient de pondération du RSSI supérieur au coefficient de pondération du SNR traduit la prépondérance dynamique du RSSI aux distances intermédiaires et proches de l’émetteur radio 1.
[0109] La distance entre l’équipement utilisateur 2 et l’émetteur radio 1 est estimée à partir de l’indice de proximité i selon la formule suivante reliant l’indice de proximité i à la distance d :
1
l°aM = Iog¥( 2,2. « où k est un coefficient prédéterminé dépendant de l’environnement dans lequel les mesures du niveau de puissance du signal reçu et du SNR sont effectuées, c’est-à-dire de la position de mesure. En environnement urbain, ce facteur est égal à un (k = 1).
[0110] Dans un mode de réalisation, l’utilisateur 2 sélectionne un type d’environnement parmi une liste d’environnements prédéfinie qui lui est proposée et pour lesquels des coefficients k sont préalablement associées. En variante, le type d’environnement (et par conséquent le coefficient k) est déterminé à partir d’une géolocalisation satellitaire de l’utilisateur 3 au moyen de capteurs dédiés compris dans l’équipement utilisateur 2.
[0111] En mesurant le niveau de puissance du signal radio reçu et le rapport signal sur bruit relatifs à chacun des signaux 11-14 reçus de la séquence 10, un indice de proximité est calculé, en application d’une formule préétablie de cet indice de proximité. A chaque calcul de l’indice de proximité i, une distance séparant l’équipement utilisateur 2 de l’émetteur radio 1 peut également être estimée, à partir de cet indice de proximité i. Une trilatération à l’effet de localiser l’émetteur radio 1 est, par conséquent, possible à partir de l’estimation de cette distance en au moins trois positions différentes de l’équipement utilisateur 2. L’intersection des trois cercles centrés sur les trois positions de l’équipement utilisateur 2 et de rayons, respectivement, la distance estimée à chacune de ces positions permet de situer l’émetteur radio 1. En cas d’ambiguïté, des positions additionnelles de l’équipement utilisateur 2 peuvent être utilisées, pour affiner l’estimation de la position de l’émetteur radio 1.
[0112] Avantageusement, l’indice de proximité exploite simultanément deux grandeurs, à savoir le niveau de puissance du signal 11-14 reçu et le rapport entre la puissance de ce signal 11-14 et la puissance du bruit.
[0113] En se référant à la figure 6, il est affiché un objet 4 cible auquel est lié un émetteur radio 1. Cet émetteur radio 1 est connecté à un serveur 5 de suivi des émetteurs radio 1 de type celui lié à l’objet cible 4.
[0114] L’émetteur radio 1 est lié à l’objet 4 cible de sorte à permettre la localisation dudit objet 4 cible. Cet objet 4 cible est, par exemple, un objet mobile tel qu’un véhicule automobile, un chariot, ou un animal. En variante, l’objet 4 cible est un objet portatif tel par exemple une valise, une montre, un porte-clefs, un sac-à-dos, un sac-à- main, un téléphone, un portefeuille, ou une boite à outils.
[0115] Plus généralement, l’objet 4 cible est tout objet dont la localisation ou un suivi de sa localisation est souhaitée, tel qu’un conteneur de marchandise, une voiture, une moto, ou un vélo.
[0116] L’émetteur radio 1 a, dans un mode de réalisation, la forme d’un tag, d’une puce de faible consommation d’énergie électrique et d’extrême miniaturisation. L’émetteur radio 1 peut être prévu comme partie intégrante de l’objet 4 cible, ou y être lié plus tard par l’utilisateur final.
[0117] Ainsi dotés d’une capacité de communication, de tels objets 4 cible peuvent être localisés par l’équipement utilisateur 2 se trouvant à portée radio de l’émetteur radio 1 qu’ils intègrent.
[0118] Lors d’une étape d’enregistrement 50 préalable de l’émetteur radio 1 auprès du serveur 5 de suivi, des données de configuration (identifiant, adresse physique/IP, clé de chiffrement, fréquence de récurrence des communications, créneau d’émission dans une division TDMA par exemples) sont échangées entre le serveur 5 et l’émetteur radio 1 permettant l’établissement d’une communication ultérieure entre eux. Les communications entre l’émetteur radio 1 et le serveur 5 de suivi sont, de préférence, établies via un réseau 6 public de communications mobiles.
[0119] L’émetteur radio 1 communique (étape 51) sa position au serveur 5 de suivi, à des intervalles de temps prédéfinis. L’émetteur radio 1 obtient sa localisation à partir d’un dispositif de géolocalisation qui y est disposé, où à partir de tout autre dispositif auquel il est connecté.
[0120] Dans un mode de réalisation, l’émetteur radio 1 synchronise son horloge et calcule, d’une manière régulière, sa position à partir de l’observation de satellites de navigation. L’émetteur radio 1 stocke et date sa dernière position calculée. L’émetteur radio 1 communique (étape 51) au serveur 5 de suivi sa position datée, son état de mouvement, son état de synchronisation et la date de cette communication.
[0121] Le serveur 5 de suivi stocke les informations qui lui sont communiquées par l’émetteur radio 1.
[0122] Dans un mode de réalisation, à défaut d’avoir une position récente de l’émetteur radio 1, le serveur 5 de suivi requiert (étape 52) une position de l’émetteur radio 1 de la part du réseau 6 public de communications mobiles.
[0123] En réponse, le réseau 6 public de communications mobiles détermine une position approximative de l’émetteur, en fonction des niveaux reçus par les stations réceptrices de ce réseau 6. Le réseau 6 public de communications mobiles communique ensuite (étape 53) la position déterminée au serveur 5 de suivi.
[0124] Le serveur 5 de suivi stocke la position et la date à laquelle elle est déterminée par le réseau 6 public de communications mobiles.
[0125] Il arrive, cependant, que le serveur 5 de suivi ne dispose plus d’une position à jour de l’émetteur radio 1 (ou d’une manière équivalente, de l’objet 4 cible). Différentes raisons peuvent être à l’origine de cet incident telles que, par exemples, l’objet 4 cible est perdu, l’objet 4 cible est volé, l’arrêt ou un dysfonctionnement dans l’interface de communication de l’émetteur radio 1 avec le réseau 6 public de communications mobiles, ou la présence de l’émetteur radio 1 dans un environnement non coopératif empêchant sa communication avec le réseau 6 public de communications mobiles. La position de l’émetteur radio 1 est, dans un mode de réalisation, imprédictible (par dissémination, par égarement, par détournement ou par vol, par exemples).
[0126] Dans un mode de réalisation, l’objet 4 cible est dans un environnement intérieur confiné, tel qu’un atelier, un entrepôt, un garage, ou un parking couvert ou souterrain, alors que l’équipement utilisateur 2 est dans un environnement extérieur (une rue/route dans un environnement suburbain, urbain, urbain dense, périurbain, ou rural). Dans un mode de réalisation, l’objet 4 cible est dans un environnement où une géolocalisation par satellite est indisponible.
[0127] Dans ce cas, le serveur 5 de suivi transmet (étape 54), sur requête ou non, la dernière position datée connue de l’émetteur radio 1 à l’équipement utilisateur 2.
[0128] L’utilisateur 3 de l’équipement utilisateur 2 décide, lorsque l’objet cible 4 est hors de vue directe à partir de la dernière position datée connue qui lui est transmise, d’entamer une procédure de radioguidage vers l’émetteur radio 1. Dans un mode de réalisation, le point de départ de l’équipement utilisateur est la dernière position GPS de l’objet connecté connue du serveur 5 de suivi.
[0129] Pour cela, l’équipement utilisateur 2 envoie (étape 55) une requête de trame de recherche auprès du serveur 5 de suivi.
[0130] Suite à cette requête, le serveur 5 de suivi élabore une commande de radioguidage avec un certain nombre d’arguments qui définissent une séquence 10 de signaux 11-14 que l’émetteur radio 1 doit exécuter. Le serveur 5 de suivi ajoute la signature temporaire de cet émetteur radio 1.
[0131] Dans un mode de réalisation, la commande de radioguidage définit des émissions à exécuter par l’émetteur radio 1 qui présentent une diversité en modulation (par exemple, en étalement de spectre) et en puissance.
[0132] Les données de cette commande de radioguidage sont chiffrées avec une clé secrète associée à l’émetteur radio 1 et avec un vecteur d’initialisation lié à la date d’élaboration. Le serveur 5 de suivi élabore la trame destinée à l’émetteur radio, en ajoutant à la commande de radioguidage l’en-tête, le vecteur d’initialisation et l’adresse physique de l’émetteur radio 1.
[0133] Dans un mode de réalisation, le serveur 5 de suivi élabore une salve d’émissions de la trame par l’équipement utilisateur 2, en fonction de la désynchronisation (légère ou forte) qu’on peut attendre de l’émetteur radio 1. Le serveur 5 de suivi optimise la probabilité d’interception selon que l’instant d’ouverture de l’équipement utilisateur 2 est assez bien connu ou non.
[0134] Le serveur 5 de suivi transmet (étape 56) le message d’activation du radioguidage, ainsi élaboré, à l’équipement utilisateur 2.
[0135] A la réception du message d’activation du radioguidage, l’équipement utilisateur 2 amorce (étape 57) la salve d’émission de trames pour la durée de répétition définie par le serveur 5 de suivi en créant les émissions convenues. L’équipement utilisateur 2 commence par un préambule, qui va permettre à l’émetteur radio 1 de reconnaître une émission amie. L’équipement utilisateur 2 réitère l’envoi (étape 57) de la commande de radioguidage à destination de l’émetteur radio 1 jusqu’à l’obtention de ce dernier un accusé de réception.
[0136] Par ailleurs, l’émetteur radio 1 comprend un récepteur configuré pour capter les signaux émis par l’équipement utilisateur 2. L’émetteur radio 1 ouvre périodiquement son récepteur pendant un temps suffisant pour capturer deux symboles au débit du facteur d’étalement correspondant à la portée maximale du message.
[0137] L’émetteur radio 1 finit par intercepter l’émission amie. Si l’adresse physique n’est pas la sienne, il reste en réception. Sinon, il décode l’ensemble de la trame.
[0138] L’émetteur radio 1 déchiffre la commande de radioguidage en utilisant sa clé secrète et le vecteur d’initialisation inclus dans la trame reçue. L’émetteur radio 1 élabore, ensuite, le contenu du message de réponse (dernière position datée, état de mouvement, état de synchronisation) et le signe. Pendant ce temps, l’équipement utilisateur 2 se place en écoute permanente sur la fréquence courante de l’émetteur radio 1.
[0139] L’émetteur radio 1 émet (étape 58) la séquence 10 des signaux 11-14 conformément aux informations comprises dans la commande de radioguidage (type et paramètres de la modulation, fréquence, facteur d’étalement de spectre, puissance, fréquence de récurrence d’émission des signaux), jusqu’à l’expiration du temps imparti. Il émet le contenu en clair (la signature exclut le risque de confusion provoquée).
[0140] L’équipement utilisateur 2 reçoit, à une certaine distance de l’émetteur radio 1 (à sensiblement la même portée de sorte que l’interception radioélectrique ne puisse être manquée par l’utilisateur), les signaux émis par l’émetteur radio 1 et mesure, pour chacun des signaux 11-14 reçus, le niveau de puissance (RSSI) et le rapport signal sur bruit (SNR) relatifs à chacun ces signaux 11-14 de la séquence 10. Lorsque les RSSI et les SNR relatifs à deux signaux 11-14 différents d’une même séquence 10 sont mesurés à deux distances différentes de l’équipement utilisateur 2 par rapport à l’émetteur radio 1 (c.à.d. lorsque l’un est en mouvement par rapport à l’autre), la différence entre ces deux distances est supposée négligeable. En variante, la durée de la séquence 10 est adaptée en fonction de la vitesse de déplacement relative de l’équipement utilisateur 2 par rapport à l’émetteur radio 1.
[0141] L’équipement utilisateur 2 calcule, ensuite, une valeur statistique (la valeur maximale, la moyenne, la valeur minimale, la médiane ou autre) des niveaux de puissance des signaux 11-14 reçus et une valeur statistique (la valeur maximale, la moyenne, la valeur minimale, la médiane ou autre) des rapports signal sur bruit relatifs à ces signaux 11-14 reçus sensiblement à une même distance de l’émetteur radio 1.
[0142] A partir de ces valeurs statistiques, l’équipement utilisateur 2 calcule un indice de proximité i tel qu’il est expliqué ci-dessus (en application de la formule de l’indice de proximité i ci-dessus ou toute autre formule qui lui est équivalente).
[0143] Dans un mode de réalisation, l’équipement utilisateur 2 affiche l’enveloppe des niveaux de puissance normalisés des signaux 11-14 reçus et l’enveloppe des SNR normalisés et lissés relatifs à chacun de ces signaux 11-14 sur deux jauges séparées et construit par synthèse, tel qu’il est expliqué ci-dessus, un indicateur de proximité i. L’équipement utilisateur 2 associe l’indicateur de proximité i à la position de l’équipement utilisateur 2 sur une carte. L’indicateur de proximité i est donné sous la forme d’une jauge qui conserve son extremum en mémoire. La position actuelle de l’équipement utilisateur 2 est affichée via un code couleur qui varie, par rapport à l’extremum mémorisé, d’une première couleur (par exemple bleu, synonyme de « s’éloigner ») à une deuxième couleur (par exemple, rouge synonyme de « s’approcher »). La valeur de l’indice de proximité i composite est ainsi codée en une valeur chromatique.
[0144] Dans un mode de réalisation, le parcours de l’utilisateur 3 est dépeint par un code couleur, défini en fonction de l’indice de sa proximité par rapport à l’émetteur radio 1.
[0145] L’équipement utilisateur 2 peut adresser une requête (étape 59) au serveur 5 de suivi, pour obtenir un jeu de modulation plus discriminant en phase terminale (puissance réduite et/ou facteur d’étalement plus serré par exemple).
[0146] En réponse à la requête de l’équipement utilisateur 2, le serveur 5 de suivi élabore le contenu d’une nouvelle commande de radioguidage à discrimination renforcée. Le processus précédemment décrit s’applique comme une nouvelle itération à une échelle resserrée de quelques mètres.
[0147] Les méthodes et systèmes décrits ci-dessus sont, dans un mode de réalisation, utilisés en alternative à une autre technique de localisation (par exemple, une géolocalisation par satellites et/ou terrestre), notamment lorsque l’émetteur radio 1 dispose de très peu d’énergie électrique ou qu’il se trouve dans un environnement non coopératif.
[0148] Avantageusement, la mise en oeuvre des méthodes décrites ci-dessus nécessite un temps de calcul réduit, favorisant l’autonomie énergétique de l’équipement utilisateur. Ces méthodes ont, en outre, pour avantage de couvrir tout canal de propagation radio (notamment, semi-intérieur ou semi-extérieur) liant l’émetteur radio 1 à l’équipement utilisateur 2.

Claims

Revendications
1. Méthode de détermination de la variation en fonction de la distance d’un indice de proximité d’un équipement utilisateur (2) d’un émetteur radio (1) à partir de signaux émis par l’émetteur radio (1) et reçus, à une pluralité de distances prédéfinies de l’émetteur radio (1), par l’équipement utilisateur (2), cette méthode comprenant les étapes suivantes :
à chaque distance de ladite pluralité de distances prédéfinies, o émission successive par l’émetteur radio (1) d’une pluralité de signaux (11-14) intégrant :
■ un premier signal (11) modulé par une première modulation, ce premier signal (11) étant émis avec une première puissance d’émission ;
■ un deuxième signal (14) modulé par une deuxième modulation différente de la première modulation, ce deuxième signal (14) étant émis avec une deuxième puissance d’émission ;
o mesure par l’équipement utilisateur (2) du niveau de puissance du signal reçu et du rapport signal sur bruit relatifs à chaque signal (11-14) émis de ladite pluralité de signaux, le niveau de puissance d'un signal reçu variant dans un premier intervalle prédéfini, le rapport signal sur bruit relatif à un signal reçu variant dans un deuxième intervalle prédéfini ;
o normalisation de chacun des niveaux de puissance mesurés et des rapports signal sur bruit mesurés dans un même troisième intervalle prédéfini ;
o calcul d’une première valeur statistique des niveaux de puissance normalisés mesurés à cette distance ; o calcul d’une deuxième valeur statistique des rapports signal sur bruit normalisés mesurés à cette distance ; détermination d’une première fonction approchant la variation en fonction de la distance de la première valeur statistique ;
détermination d’une deuxième fonction approchant la variation en fonction de la distance de la deuxième valeur statistique ;
formulation de la variation en fonction de la distance d’un indice de proximité par une somme de la première fonction pondérée par un premier coefficient de pondération non nul et de la deuxième fonction pondérée par un deuxième coefficient de pondération non nul, la somme du premier coefficient de pondération et du deuxième coefficient de pondération étant égale à un.
2. Méthode selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la première modulation est une modulation à étalement de spectre avec un premier facteur d’étalement, et la deuxième modulation est une modulation à étalement de spectre avec un deuxième facteur d’étalement différent du premier facteur d’étalement.
3. Méthode selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première modulation est une modulation à étalement de spectre à balayage de fréquence.
4. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que
à une première distance de ladite pluralité de distances prédéfinies, la première valeur statistique est la valeur maximale des niveaux de puissance normalisés mesurés à cette première distance ;
à une deuxième distance de ladite pluralité de distances prédéfinies, la première valeur statistique est la valeur minimale des niveaux de puissance normalisés mesurés à cette deuxième distance.
5. Méthode selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier coefficient de pondération est supérieur au deuxième coefficient de pondération.
6. Méthode de détection de proximité d’un émetteur radio (1) à partir de signaux émis par cet émetteur radio (1) et reçus par un équipement utilisateur (2), cette méthode comprenant les étapes suivantes :
émission successive, depuis une position cible, par l’émetteur radio (1) d’une pluralité de signaux (11-14) intégrant :
o un premier signal (11) modulé par une première modulation, ce premier signal (11) étant émis avec une première puissance d’émission ;
o un deuxième signal (14) modulé par une deuxième modulation différente de la première modulation, ce deuxième signal (14) étant émis avec une deuxième puissance d’émission ;
mesure, à une position prédéfinie dans un environnement prédéterminé, par l’équipement utilisateur (2) du niveau de puissance du signal reçu et du rapport signal sur bruit relatifs à chaque signal (11-14) émis de ladite pluralité de signaux, le niveau de puissance du signal reçu variant dans un premier intervalle prédéfini, le rapport signal sur bruit relatif à un signal reçu variant dans un deuxième intervalle prédéfini ;
normalisation de chacun des niveaux de puissance mesurés et des rapports signal sur bruit mesurés dans un même troisième intervalle prédéfini ;
calcul d’une première valeur statistique des niveaux de puissance normalisés mesurés à la position prédéfinie
calcul d’une deuxième valeur statistique des rapports signal sur bruit normalisés mesurés à la position prédéfinie ;
calcul d’un indice de proximité de l’émetteur radio (1), cet indice de proximité étant égale à la somme de la première valeur statistique pondérée par un premier coefficient de pondération non nul prédéfini et de la deuxième valeur statistique pondérée par un deuxième coefficient de pondération non nul prédéfini.
7. Méthode selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’indice de proximité est déterminé selon une méthode de l’une quelconque des revendications 1 à 5.
8. Méthode selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu’elle comprend, en outre, une étape de calcul, à partir de l’indice de proximité, d’une distance séparant la position cible de ladite position prédéfinie, selon la formule suivante log10(d ) où k
est un coefficient associé à l’environnement prédéterminé, d est la distance à calculer, et i est l’indice de proximité.
9. Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce qu’elle comprend en outre une étape de localisation de l’émetteur radio (1) intégrant :
une itération, au moins trois fois, de l’étape de calcul d’une distance séparant la position cible de ladite position prédéfinie de sorte à avoir une première distance séparant la position cible d’une première position prédéfinie, une deuxième distance séparant la position cible d’une deuxième position prédéfinie, et une troisième distance séparant la position cible d’une troisième position prédéfinie ;
- une estimation, par trilatération, de la position cible au moyen de la première distance, la deuxième distance et la troisième distance.
10. Système de détection de proximité comprenant
un émetteur radio (1) apte à émettre une pluralité de signaux (11- 14) intégrant :
o un premier signal (11) modulé par une première modulation;
o un deuxième signal (14) modulé par une deuxième modulation différente de la première modulation; la modulation et/ou la puissance d’émission d’au moins un signal de ladite pluralité de signaux étant configurable à distance ;
un équipement utilisateur (2) apte :
o à mesurer, à une position prédéfinie, le niveau de puissance du signal (11-14) reçu et le rapport signal sur bruit relatifs à chaque signal (11-14) émis de ladite pluralité de signaux, le niveau de puissance d'un signal reçu variant dans un premier intervalle prédéfini, le rapport signal sur bruit relatif à un signal reçu variant dans un deuxième intervalle prédéfini ;
o à normaliser chacun des niveaux de puissance mesurés et des rapports signal sur bruit mesurés dans un même troisième intervalle prédéfini ;
o à calculer une première valeur statistique des niveaux de puissance normalisés mesurés à la position prédéfinie ; o à calculer une deuxième valeur statistique des rapports signal sur bruit normalisés mesurés à la position prédéfinie ;
o à calculer un indice de proximité de l’émetteur radio (1), cet indice de proximité étant égale à la somme de la première valeur statistique pondérée par un premier coefficient de pondération non nul prédéfini et de la deuxième valeur statistique pondérée par un deuxième coefficient de pondération non nul prédéfini.
11. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend en outre un serveur (5) de suivi configuré pour définir une commande de radioguidage destinée à l’émetteur radio (1), cette commande comprenant un facteur d’étalement de spectre pour moduler le premier signal (11) par une modulation à étalement de spectre.
12. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la commande comprend en outre une fréquence de récurrence de l’émission de ladite pluralité de signaux.
13. Produit programme d’ordinateur implémenté sur un support mémoire, susceptible d’être mis en oeuvre au sein d’une unité de traitement informatique et comprenant des instructions pour la mise en oeuvre d’une méthode de détection de proximité d’un émetteur radio (1) selon l’une des revendications 6 à 9.
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