FR2901603A1 - Procede pour mesurer la distance parcourue par une personne evoluant a pied - Google Patents

Abstract

Selon cette invention, la personne porte sur elle un émetteur/récepteur radiofréquence noté EM et a aussi équipé chacun de ses pieds d'un émetteur/récepteur radiofréquence noté TAG.La mesure de l'atténuation du signal qui sera émis par l'un des deux TAG et reçu par l'autre permettra grâce à un calcul effectué par l'émetteur EM qui aura capté puis mémorisé ces données d'en déduire la distance séparant ces deux TAG en vertu du fait que la puissance d'un signal électromagnétique décroît en fonction de la distance qui sépare le lieu où est mesurée la puissance de ce signal et celui de sa source d'émission. La mesure à intervalles de temps très rapprochés afin d'obtenir une bonne précision de mesure permettra de dresser une table de chiffres décrivant l'évolution de cette distance dans le temps.Il ne restera qu'à extraire des mesures maximales consécutives à des mesures minimales dans ces tables puis de les traiter par des équations pour calculer la longueur d'un pas, puis d'additionner ces grandeurs pour en déduire la distance totale parcourue.L'émetteur EM peut être muni d'un moniteur qui lui permettra d'enregistrer ces chiffres et de les restituer à la personne sur un écran de contrôle du type chronomètre. EM peut aussi transmettre ces informations grâce à un émetteur radiofréquence de longue portée afin de recueillir ces informations sur un ordinateur distant ce qui permettrait comme par exemple dans le cas d'un match de football, de restituer des statistiques sur la performance de chaque joueur équipé du procédé, comme par exemple les distances parcourues, les pointes de vitesse et leurs durées etc.L'utilisation de l'invention peut être faite d'une manière générale par toute personne, sportif ou autre qui désire connaître la distance qu'elle a parcourue dans un laps de temps, comme par exemple une femme durant sa journée, un golfeur sur son parcours etc, et peut être aussi étendue à la mesure de la marche d'animaux pour lesquels il est intéressant de connaître les déplacements.

Description

- D'autres solutions font appel à des technologies impliquant des

contraintes physiques dans leur mise en oeuvre telle que la lecture d'un rayon infra rouge qui nécessite une lecture à vue du rayon émis. -Enfin, la technologie mettant en oeuvre la géo-localisation GPS permet de mesurer assez précisément des déplacements dans l'espace plan, mais elle présente des limitations si l'on considère par exemple une personne qui monte un escalier sur plusieurs étages, celle-ci sera considérée comme immobile par le GPS, alors que cette personne n'aura pas la même appréciation des choses.

OBJET DE L'INVENTION ET LES AVANTAGES QU'ELLE APPORTE

L'objet de l'invention consiste à rendre possible la mesure de la distance parcourue par une personne en mouvement. Ce procédé permet de mesurer des distances indépendamment de la longueur des pas ainsi que de la vitesse de la personne et de plus, la technologie mise en oeuvre est très intégrée ce qui permet à toute personne de la porter sur elle sans gène et d'une manière totalement invisible. Cet objet est atteint selon l'invention par un procédé, un dispositif et une utilisation tels que 20 définis dans les revendications 1, 4 et 5.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

Le procédé selon l'invention prévoit que la personne qui souhaite mesurer la distance qu'elle a 25 parcourue est munie d'un équipement comportant 3 éléments décrits comme suit : Sur la face externe de chaque chaussure (cela peut être sur le talon, sous la chaussure etc) voire directement sur son pied ou sur le bas de sa jambe est fixé un petit émetteur/récepteur radiofréquence que nous appellerons dans ce document TAG, et la personne porte sur elle (par exemple dans sa poche) un émetteur/récepteur radiofréquence qui contrôle les communications 30 avec ces TAG que nous appellerons dans ce document EM. EM envoie à intervalles de temps réguliers (disons toutes les quelques millisecondes afin d'obtenir une bonne précision de mesure) un signal radiofréquence de faible puissance, d'une portée maximale de l'ordre de 1.5 mètres. Ce signal transporte un message court contenant l'identifiant (ou adresse) des TAG qui équipent 35 la personne et qui peut se résumer à une trame d'un ou deux octets. Ceci permettra entre autre d'équiper un grand nombre de personnes de cet équipement dans une zone géographique réduite sans que ces équipements n'interfèrent entre eux. La technologie utilisée dans ces communications peut être du type Zigbee, Bluetooth ou mettant en oeuvre tout autre protocole utilisé pour des communications simples sur de courtes distances, et pour laquelle il existe des composants de faible consommation et disponibles à bas coût. Cette technologie pourrait évoluer vers la technologie RFID lorsque les composants appropriés seront disponibles. Les protocoles utilisés ici permettent donc l'envoi dans les messages d'information accompagnée de l'identification de l'émetteur ainsi que de son destinataire. Le processus d'échange entre ces 3 composants est décrit comme suit : - Etape 1 : L'émetteur EM émet un signal à destination de l'un des deux TAG que nous désignerons par TAG 1 pour lui commander d'agir. Ce dernier est conçu de telle sorte à pouvoir émettre un signal radiofréquence de puissance précisément déterminée et connu de EM que nous noterons PSE. Si tel n'était pas le cas, alors TAG 1 enverra dans son signal de l'étape 2 une information donnant la puissance de ce signal lors de son émission. - Etape 2 : TAG 1 va répondre à cette sollicitation en émettant à son tour un signal à destination de l'autre TAG que nous désignerons par TAG 2, ce dernier quant à lui va s'intéresser à la puissance du signal radio qu'il vient de recevoir. Il va la mesurer grâce aux circuits spécialisés intégrés à sa puce électronique, nous désignerons ici par PSR la mesure de cette puissance. EM va comme déjà évoque capter aussi ce signal émis par TAG 1 puis memonser si nécessaire son contenu, soit PSE. - Etape 3 : TAG 2 va émettre à son tour un signal à destination de EM contenant pour toute information 25 PSR qu'EM va enregistrer en mémoire. - Etape 4 : Ce processus d'émissions triangulaires de EM vers TAG 1, puis de TAG 1 vers TAG 2 / EM et enfin de TAG 2 vers EM est reproduit à une fréquence assez élevée (un cycle toutes les quelques millisecondes) afin de permettre une bonne précision dans la mesure requise lorsque l'on mesure 30 le pas d'une personne qui court, l'a horloge qui synchronise le timing de ces émissions est gérée par EM. EM va ainsi construire une table de chiffres regroupant les valeurs successives de PSR mesurées par TAG 2, et si nécessaire, des valeurs successives de PSE émises par TAG 1 lors de chacun de ces cycles alors que la personne est en mouvement.

L'émetteur EM va grâce à son microcontrôleur intégré analyser ces données puis apporter les corrections nécessaires afin de prendre en compte les éventuelles atténuations des signaux liées à l'environnement. II va ensuite convertir ces données dans un second tableau des valeurs des distances entre les TAG (et donc entre les pieds) en vertu du fait que la puissance de tout signal électromagnétique subit une atténuation avec la distance, elle décroît en effet comme l'inverse du carré de la distance qui sépare la source d'émission du signal de l'endroit ou elle est mesurée. Les constantes qui apparaissent dans l'équation intervenant dans ce calcul auront été déterminées en étalonnant les émetteurs/récepteurs lors de leur conception.

Pour revenir à notre personne en mouvement, comme cela a été décrit, l'émetteur EM enregistre à intervalles de temps réguliers très courts la distance entre les deux pieds. Lorsque nous sommes en mouvement, marchant ou bien courant, nous mettons à chaque fois comme chacun sait un pied devant l'autre. Analysons de plus près ce mécanisme complexe que l'on pratique quasiment inconsciemment: la marche tout comme la course se caractérise par le fait de poser un pied en avant du corps, l'autre restant en contact avec le sol (leur distance va alors atteindre un maximum), puis de garder au sol celui qui est déjà devant pour ramener l'autre encore plus en avant du premier (nouvelle distance maximale constatée entre les pieds) en passant, notons le, par un instant ou ils seront tous les deux à la même hauteur, c'est-à-dire que leur distance sera à son minimum, puis de recommencer ce cycle qui correspond spatialement à une enjambée ou encore 2 pas. Ceci transcrit aux informations numériques enregistrées par l'émetteur dans sa mémoire se traduit simplement par une suite de grandeurs numériques (la distance entre les pieds) qui vont croître puis décroître d'une façon régulière mais non linéaire jusqu'à reprendre un nouveau cycle au rythme de la marche ou de la course de la personne.

Nous remarquerons que ce qui différencie une marche (ou encore une course) d'un pas chassé (ou bien même d'un piétinement), c'est que ces derniers déplacements se caractérisent par le fait que la distance la plus courte entre les deux pieds est extrêmement réduite car les pieds sont généralement très proches voir même joints, et que surtout cet état dure un laps de temps non négligeable, alors que dans une marche ou encore lors d'une course, cette distance minimale est constatée pour un instant unique. Le microcontrôleur embarqué dans EM pourra simplement faire la distinction entre ces modes de déplacement. Un calcul est effectué par ce microcontrôleur à intervalles de temps assez long par rapport aux cycles de communications entre les TAG, ce calcul utilisant le théorème de Pythagore permettra 35 en utilisant une valeur maximale (M) et une valeur minimale (m) consécutives dans une suite de nombres de la table dressée par EM d'établir la longueur (L) d'un pas lors d'une marche (ou course) selon la formule L = ~(M û m2) , alors que cette longueur L sera calculée selon la formule L = M û m dans le cas d'un pas chassé. En réalité, dans le cas de la marche tout comme dans la course, la distance minimale entre les pieds est constatée alors que l'un des pieds ne touche pas le sol, il conviendrait donc de corriger la formule en projetant sur le sol le vecteur qui relie les deux pieds à cet instant précis, mais la mesure serait sensiblement identique car la hauteur du pied en l'air par rapport au sol est marginale au regard de la longueur du pas. D'autre part, si la formule L = M û m est juste lorsque appliquée au pas chassé, elle représente une approximation acceptable pour un piétinement (rappelons ici qu'un piétinement se caractérise par le fait de poser un pied en avant puis de ramener l'autre pour le poser à la hauteur du premier avant de recommencer ce cycle) car dans ce cas, L devrait simplement être égal à M. Considérant que le but du procédé qui fait l'objet de l'invention est de mesurer une distance globale parcourue, nous pourrons donc admettre qu'un piétinement qui ne devrait représenter qu'une part infime du déplacement total sur une période de temps significative sera néanmoins mesuré, mais sensiblement sous évalué.

Finalement, l'addition de ces mesures de pas L donnera la distance parcourue ou plus précisément la distance disant de combien la personne se sera déplacée.

Il est en effet précisé ici que par distance parcourue il est entendu l'addition de la longueur de chaque pas élémentaire, car en effet, une personne qui ferait par exemple dix pas en avant puis dix pas de la même longueur en arrière, celle-ci aurait dépensé une certaine énergie et pourrait témoigner d'avoir effectué un certain déplacement, alors qu'au final, elle serait toujours au même endroit, L'émetteur/Récepteur EM sera au minimum muni d'un interrupteur Marche/Arrêt afin de calculer des distances cumulées entre 2 déclanchements comme le fait un chronomètre pour la mesure du temps. Les podomètres usuels utilisent comme interface une sorte de montre/chronomètre standard du marché dont le principe peut être repris. Il est enfin possible d'équiper ces émetteurs/récepteurs EM d'un autre émetteur radiofréquence de longue portée du type WiFi afin de pouvoir recueillir ces informations sur un ordinateur distant. Ceci permettrait, comme dans le cas d'un match de football ou de tout autre sport, de pouvoir restituer des statistiques sur chaque joueur concernant les distances parcourues, les pointes de vitesse et leurs durées, de pouvoir comparer les distances parcourues par des joueurs évoluant au même poste dans chacune des équipes etc.

Claims (6)

REVENDICATIONS

1) Procédé pour mesurer la distance parcourue par une personne ou par tout autre être vivant se déplaçant à pied selon lequel cette personne porte sur elle un émetteur/récepteur radiofréquence noté ici EM et a équipé chacun de ses pieds d'un émetteur/récepteur radiofréquence noté ici TAG.

2) Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que sollicité par un signal envoyé par EM, l'un de ces deux TAG envoie à l'autre TAG ainsi qu'à EM un signal radiofréquence pouvant contenir pour information utile sa puissance à l'émission si celle ci n'est pas déjà connue de EM qui alors la gardera en mémoire, le second TAG dès qu'il reçoit ce signal en mesure la puissance puis émet à son tour à l'attention de EM un nouveau signal contenant comme information utile la valeur de la puissance du signal qu'il a reçu, cette information est mémorisée par EM, puis en renouvelant très fréquemment ces cycles d'émission/réception, EM va ainsi constituer une table des valeurs successives de la mesure de la puissance des signaux émis par TAG l ainsi que de la puissance des signaux immédiatement reçus par TAG 2 à chacun de ces cycles, puis le rnicrocontrôleur qu'il contient va analyser puis corriger ces mesures afin de prendre en compte les atténuations des signaux liées à l'environnement, ce microcontrôleur pourra enfin établir un tableau mémorisant les distances successives entre les deux TAG, et donc entre les deux pieds, en vertu du fait que la puissance de tout signal électromagnétique décroît dans l'espace comme l'inverse du carré de la distance qui sépare sa source d'émission de l'endroit ou il est mesuré.

3) Procédé selon les revendications 1 et 2 selon lequel le microcontrôleur intégré à EM qui est capable de différencier une marche tout comme une course par rapport à un pas chassé tout comme un piétinement en vertu du fait que ces derniers déplacements se caractérisent par le fait que la distance la plus courte mesurée entre les deux pieds dure un laps de temps même très court alors que dans une marche ou dans une course cette distance minimale est instantanée, ledit microcontrôleur effectue à intervalles de temps assez long par rapport aux cycles de communications entre les TAG un calcul en utilisant une valeur maximale (M) et une valeur minimale (m) consécutives dans une suite de nombres contenus dans son tableau des distances entre les pieds établissant ainsi la longueur (L) d'un pas lors d'une marche (ou d'une course) selon la formule L = J(M2 ù m2) , alors que cette longueur L sera calculée selon la formule L = M ùm dans le cas d'un pas chassé et aussi en première approximation dans le cas d'un piétinement.

4) Procédé selon les revendications précédentes caractérisé en ce que les échanges entre les deux TAG et l'émetteur EM sont fait par des signaux radiofréquence qui contiennent aussi une information d'identification de ces trois équipements permettant la prise en compte de leurs seules informations transmises dans un environnement ou plusieurs personnes seraient équipées de ces mêmes équipements dans un espace géographique réduit.

5) Dispositif permettant de mesurer la distance parcourue par une personne évoluant à pied mettant en oeuvre le procédé selon les revendications 1 à 4, comportant 2 TAG et 1 émetteur EM dont l'échange de communications radiofréquence à intervalles réguliers entre ces éléments aura permis à l'émetteur EM de calculer l'atténuation de la puissance du signal émis par l'un des deux TAG à destination de l'autre et d'en déduire la distance qui les sépare à cet instant, et ainsi en renouvelant très fréquemment ces cycles d'émission entre ces trois éléments de dresser une table des valeurs successives des distances entre ces deux TAG et donc entre les pieds ce qui permettra au dit microcontrôleur intégré à EM de calculer la longueur d'un pas, longueurs qui cumulées donnent la distance parcourue depuis que ce processus a été initialisé par EM et qui peut être restituée sur un écran portable comme par exemple celui d'un chronomètre et qui peut aussi calculer des informations sur le déplacement effectué par ladite personne équipée du dispositif telles que sa vitesse moyenne ou instantanée.

6) Utilisation du procédé selon les revendications précédentes caractérisée en ce qu'ayant équipé l'émetteur EM d'un autre émetteur radiofréquence mais celui-ci de longue portée permettant de transférer ces informations sur un ordinateur distant, ceci permettrait, comme dans le cas d'un match de football ou de tout autre sport, de pouvoir restituer des statistiques sur chaque joueur ou de son équipe dans sa globalité concernant les distances parcourues par chacun, les pointes de vitesse ainsi que leurs durées, de pouvoir comparer les distances parcourues par des joueurs évoluant au même poste dans chacune des équipes et ceci parmi de nombreuses autres possibilités.30