FR3074572A1

FR3074572A1 - Procede de chronometrage et de suivi de performance d'un utilisateur

Info

Publication number: FR3074572A1
Application number: FR1761530A
Authority: FR
Inventors: Nicolas Vallet
Original assignee: Alp Valley
Current assignee: Alp Valley
Priority date: 2017-12-01
Filing date: 2017-12-01
Publication date: 2019-06-07

Abstract

La présente invention concerne un procédé de chronométrage et de suivi de performance d'un utilisateur, notamment dans une compétition sportive avec capteur de type transpondeur, comprenant les étapes de : -munir chaque utilisateur d'un dispositif de chronométrage (100) comportant un capteur de type transpondeur apte à détecter le passage d'une ligne de passage (10) d'un système de chronométrage, -à associer un microcontrôleur à chaque capteur de type transpondeur, -à effectuer le chronométrage de chaque utilisateur au moyen de l'horloge interne du microcontrôleur, et -à déclencher le chronométrage par un signal d'activation provenant du capteur de type transpondeur au moment du passage d'une première ligne de passage (10), ce passage définissant un premier temps To de l'horloge du microcontrôleur. Ainsi, le dispositif de chronométrage est embarqué directement par l'utilisateur.

Description

PROCEDE DE CHRONOMETRAGE ET DE SUIVI DE PERFORMANCE D’UN UTILISATEUR

La présente invention concerne un procédé, système et dispositif de chronométrage et de suivi des performances d’un utilisateur notamment dans une compétition sportive.

Elle vise notamment à assurer le chronométrage et le suivi en temps réel des performances (géolocalisation, vitesse, gain d’altitude) du sportif dans des sports tels que le vélo, le ski, la course à pied notamment dans des milieux accidentés (raids, trails... .etc) ou sur une piste de course ( par exemple piste de ski ou snowboard).

Il existe différents procédés et systèmes de mesure de la vitesse d’un compétiteur en fonction notamment du type de course.

Le système le plus courant consiste à équiper chaque compétiteur d’un dossard muni d’un marqueur, à savoir une radio-étiquette, ou transpondeur, appelée communément puce RFID, qui est personnalisée au numéro du dossard et qui est détectée lors du passage d’une ligne de départ et d’arrivée intégrant une antenne de détection (le système lecteur ou ligne de détection) et associée à un dispositif de chronométrage plus ou moins complexe en fonction de la précision de chronométrage requise. Ces marqueurs comportent chacun une puce et une antenne de transmission permettant la détection.

Si la course se déroule en circuit fermé, un seul équipement de ligne de passage et de dispositif de chronométrage est nécessaire, généralement au moins deux lignes et éventuellement une troisième ligne intermédiaire sont prévues pour mesurer le temps entre les lignes de départ et d’arrivée et éventuellement intermédiaire, or ce type d’équipement est coûteux et complexe à mettre en œuvre pour les organisateurs de la course, notamment à grande échelle. Par ailleurs suivant le type de course, la puce RFID est simplement collée au brassard et ensuite jetée, ce qui n’est pas optimal du point de vue du recyclage. Dans tous les cas la mesure du temps mis par le compétiteur s’effectue de façon discrète et non pas continue, d’où le recours aux systèmes de mesure de temps intermédiaires dans la plupart des courses, ce qui crée néanmoins une certaine frustration pour les spectateurs.

Par ailleurs, les organisateurs d’évènements sportifs (vélo, trail, ski de randonnée, natation) proposent des courses de plus en plus longues et audacieuses (les trails longues distances et triathlons types » ironman « (marque déposée) avec des étapes de vélo de l’ordre de 300 km), qui se déroulent parfois sur plus de 24 heures et donc également la nuit,

ICG011235 FR Depot Texte.docx et dans lesquelles le facteur de sécurité devient de plus en plus important, mais également difficile, à maîtriser, et où il devient de plus en plus important,-voire même nécessaire pour des raisons de sécurité-, de connaître à chaque instant la position du compétiteur. De plus les organisateurs sont confrontés à une demande croissante des coureurs et du public de pouvoir suivre les performances des participants en temps réel.

Pour répondre à ces exigences, les participants (parfois seulement certains) de certaines épreuves sportives sont maintenant également équipés d’un système de géolocalisation ou traceur (puce) GPS (Global Positioning System) qui s’ajoute au marqueur du système de chronométrage, -puce RFID-, (actif ou passif), et est fixé sur le dossard ou sur l’article de sport, par exemple cadre du vélo afin de suivre en continu les participants.

Malgré les besoins, en terme de sécurité et de spectacle, le suivi en continu des compétiteurs est loin d’être généralisé. En effet, il impose aux participants d’emporter avec eux, en plus de la puce RFID, un système supplémentaire, traceur GPS ou « smartphone » avec une application adéquate installée, par ailleurs le traceur doit être activé au moment du départ et certains peuvent oublier de le faire dans l’intensité du départ, de plus en cas d’un nombre important de participants, le réseau peut se trouver saturé, enfin, le chargement d’un nombre élevé de traceurs peut être très chronophage et fastidieux pour l’organisateur de la compétition et le problème de consommation et de charge des batteries peut être important notamment sur de longs trajets.

En effet, après une ou plusieurs courses (en fonction de la longueur de la course), il faut recharger les batteries ou changer les piles de tous les dispositifs. Dans le Brevet EP 2770 454 A1, il est mentionné que l’équipement électronique est pourvu d’un connecteur USB qui va servir à transmettre les données de performances et recevoir des données de paramétrage avec un ordinateur. La batterie est rechargée lorsque le connecteur est connecté à l’ordinateur. Il est très fastidieux de reconnecter un chargeur filaire à chaque dispositif lorsqu’il y en a plusieurs centaines. Il faut ouvrir chaque boîtier pour accéder à la batterie, d’autres dispositifs sont à déposer sur un socle de recharge, dont la manipulation est délicate et va prendre du temps, de plus les connecteurs risquent de s’endommager avec le nombre d’utilisations et/ou l’humidité ou autres conditions extérieures.

En résumé, un tel ensemble de puces RFID et traceur GPS peut s’avérer encombrant pour les participants et surtout coûteux, notamment à grande échelle, à mettre en œuvre pour l’organisateur.

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Il a été envisagé, par ex par le EP 3199213 d'effectuer la mesure de vitesse en continu en utilisant un récepteur GPS. Un tel système n’a pas été retenu du fait de l’imprécision qui peut résulter du relief, ou encore du temps, sur lequel est effectuée la course. Dans ce même document EP3199213, il est expliqué que les dispositifs de mesure de la vitesse dans une course de ski, qui peuvent être stationnaires et constitués par exemple de deux, ou plus, cellules infrarouges disposées à distance l’une de l’autre sur une piste de ski, ne sont pas capables de fournir la vitesse en continu, mais uniquement en certains points sur la piste de course. De plus, aucun dispositif portable ne comprend de moyens capables de transmettre les résultats en temps réel à une station de base dans le but d'afficher en direct la vitesse sur un écran ou à la télévision.

La présente invention vise à remédier à un ou plusieurs de ces inconvénients.

L’invention vise notamment à permettre un chronométrage en continu des coureurs. Elle vise également à permettre un suivi en géolocalisation des coureurs.

L’invention vise également à simplifier les tâches des organisateurs de course et à réduire les frais et coûts de mise en œuvre des équipements utilisés pour le chronométrage et le suivi en géolocalisation des coureurs, tout en offrant une excellente précision de mesure.

L’invention vise également à fournir un système qui soit peu gourmand en énergie ou dont les possibilités notamment d'autonomie puissent être adaptées en fonction de la longueur de la course.

Ce ou ces buts sont atteints dans le procédé, le système et le dispositif de chronométrage et de suivi de performances d’un utilisateur selon les revendications qui suivent.

Ainsi, le procédé de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur, notamment dans une compétition sportive avec capteur de type transpondeur apte à coopérer avec une antenne de détection du passage disposée au niveau d’une ligne de passage, selon l’invention comprend les étapes :

-de munir chaque utilisateur d’un dispositif de chronométrage comportant un capteur de passage de ligne de type transpondeur apte à détecter le passage d’une ligne de passage d’un système de chronométrage,

-d’associer un microcontrôleur à chaque capteur de type transpondeur,

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-d’effectuer le chronométrage de chaque utilisateur au moyen de l’horloge interne du microcontrôleur, et

-de déclencher le chronométrage par un signal d’activation provenant du capteur de type transpondeur au moment du passage d’une première ligne de passage, ce passage définissant un premier temps To de l’horloge du microcontrôleur.

Ainsi, le dispositif de chronométrage est embarqué directement par l’utilisateur et l’organisateur de la course peut s’affranchir des systèmes classiques de chronométrage complexes qui doivent être installés au niveau de chaque ligne de mesure du temps (départ, intermédiaire, arrivée...) et qui sont généralement reliés à une antenne de détection disposée au sol sur chaque ligne de détection. En effet l’organisateur de course n’a plus besoin que d’installer une simple ligne de passage avec antenne de détection apte à coopérer avec le capteur de passage, le problème de synchronisation des différents systèmes de chronométrage associés aux différentes lignes de passage ne se pose pas non plus puisque c’est l’horloge du microcontrôleur qui gère la mesure du temps écoulé et est bien entendu synchronisée avec elle-même. Tous ces éléments facilitent grandement l’organisation de la course. De plus le système peut être réutilisé et reprogrammé indéfiniment, ce qui en diminue les coûts et l’impact environnemental.

Selon une autre caractéristique de l’invention, le procédé comporte en outre l’étape de munir l’utilisateur d’un système de suivi ou traceur de type GPS, ce dispositif de suivi émettant de façon régulière des données prédéterminées de géolocalisation selon une référence temporelle dudit système de suivi, et comporte l’étape de calculer de façon continue le temps de course de l’utilisateur, en calant le signal émis par le dispositif de suivi selon une trame temporelle prédéterminée avec le temps To du microcontrôleur au moment du passage d’une première ligne de passage.

L’invention permet ainsi de fournir un dispositif unique, plus compact et moins coûteux, qui rassemble à la fois la fonction de chronométrage et la fonction de suivi en continu des performances sportives et géolocalisation du participant, un tel dispositif peut être porté par le coureur ou par son engin de sport (ski, vélo...etc.) et permet de résoudre les problèmes de synchronisation et mise en route évoqués ci-avant et est également beaucoup plus facile à mettre en œuvre par les organisateurs.

Selon une caractéristique, le système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur convenant à la mise en œuvre du procédé selon l’invention comprend au moins une ligne de passage équipée d’une antenne émettrice alimentée en courant basse ICG011235 FR Depot Texte.docx fréquence et apte à être détectée par un capteur de type transpondeur porté par l’utilisateur, un dispositif apte à être porté par l’utilisateur et comportant un système de suivi ou traceur GPS, ledit capteur de type transpondeur apte à détecter le passage d’une ligne de passage, un microcontrôleur programmé pour calculer le temps écoulé entre deux passages de lignes, et caler son horloge sur la trame temporelle du dispositif de suivi de type GPS.

Selon une autre caractéristique, le dispositif du système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon l’invention comprend une antenne de transmission sur un réseau LPWA (Low Power Wide Area) ou réseau basse puissance longue distance qui sera dénommé ultérieurement LPWA. Le réseau de communication basse consommation longue distance (LPWA) est un réseau national existant exploité par un opérateur téléphonique (par ex Orange ou Bouygues Telecom). Les données recueillies peuvent ainsi être transmises avec une consommation d’énergie très réduite sur un téléphone de type « smartphone » et consultées via une application WEB appropriée.

Selon une autre caractéristique, le dispositif du système peut également comporter un récepteur de signaux de type BLE/ANT apte à recevoir des signaux provenant de capteurs de données auxiliaires portés par l’utilisateur.

Ainsi le système et le dispositif de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon l’invention permettent notamment de mesurer la position et la vitesse dans le référentiel terrestre local à l’aide d’un traceur GPS, horodater un temps de passage grâce au capteur de passage qui va recevoir le signal émis par la ligne au sol et ainsi fournir un temps à partir de la référence temporelle de la trame GPS et de I’ horloge interne du dispositif et recevoir des signaux de mesure d’autres capteurs de données auxiliaires et notamment individuelles (ceinture de pulsation cardiaque, puissance de pédalage) via une liaison de communication sans fil BLE (Bluetooth Low Energie) ou ANT+ avec cesdits capteurs.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mis en évidence à l’aide de la description qui suit d’au moins un exemple d’exécution non limitatif en référence au dessin schématique annexé dans lequel :

-la Figure 1 est une vue schématique d’un vélo équipé du dispositif de chronométrage et de suivi selon l’invention sur la ligne de départ,

-la Figure 2 est une vue schématique du dispositif de chronométrage et de suivi selon l’invention,

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-la Figure 3 est un schéma illustrant le principe de correction des données GPS par les données d’un accéléromètre,

-la Figure 4 illustre un exemple de réalisation de ligne de passage virtuelle sur une carte d’une application Web,

-la Figure 5 illustre schématiquement le fonctionnement du récepteur pour capteurs auxiliaires,

-la Figure 6 est un schéma du système de chargement de la batterie du dispositif de chronométrage et de suivi selon l’invention

Dans la description qui suit les éléments du procédé, système et dispositif de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon l’invention qui sont connus en soi de l’homme du métier ne seront décrits que de manière simplifiée.

La figure 1 représente schématiquement un exemple d’application du procédé et système de chronométrage et suivi selon l’invention à une course de vélo. Le vélo 1 est équipé, en l’occurrence sur le tube de selle ou sous la selle 2 du dispositif 100 selon l’invention qui sera décrit plus en détail ultérieurement, et d’un capteur 4 de données auxiliaires en l’occurrence un capteur de puissance de pédalage au niveau du pédalier 3, de type connu en soi. Un tel capteur 4 de puissance permet par exemple de mesurer le couple exercé par l’utilisateur et la vitesse de rotation. Sur cette même figure on voit le vélo 1 en train de franchir une ligne de passage 10 disposée au sol, cette ligne de passage intègre une antenne émettrice 11 disposée au sol et un générateur basse fréquence 12 relié à cette antenne de façon à générer un signal électromagnétique apte à être détecté par le dispositif 100 lors du passage de la ligne de passage 10 comme on le verra plus tard. L’antenne émettrice 11 pourrait également être disposée autrement et par exemple en l’air. Sur la figure 1 sont également représentées des antennes 15 d’un réseau LPWA permettant la réception et réémission de signaux provenant du dispositif 100.

Le schéma de principe du dispositif 100 selon l’invention est montré plus particulièrement dans la figure 2. Ce dispositif 100 comporte à l’intérieur d’un boîtier 110 un microcontrôleur 101, un traceur (ou «puce») GPS 102, un capteur de type transpondeur 103, qui comporte une boucle d’induction 113 et un circuit 123 de régulation du courant et de détection de ligne au sol, et fait également office de chargeur inductif ainsi qu’on le verra plus loin, un récepteur de signaux 104 par exemple récepteur d’ondes UHF 2,4 GHz basé sur le protocole Bluetooth Low Energie, du type BLE/ANT 2,4 Ghz, qui reçoit également des signaux basés sur le protocole de communication ANT+, un accéléromètre 3D 105, un

ICG011235 FR Depot Texte.docx module de communication sur réseau sans fil LPWA 106, une batterie 107 et un bouton d’alerte et de couplage 108, associé dans le présent exemple à une Led 3 couleurs

Le module de communication 106 sur un réseau LPWA opère dans la bande de fréquence 850 à 950 MHz. Le module de communication reçoit les données provenant du microcontrôleur 101 et les transmets sur le réseau LPWA via sa propre antenne 116 intégrée à la carte électronique du dispositif 100. Le protocole de communication implémenté sur le réseau LPWA va adapter régulièrement le facteur d’étalement de spectre de manière à assurer un transfert des données fiable sur une longue distance (22 km maximum) ou réduire la consommation de courant du composant électronique de communication 106 lorsque les passerelles(Gateway) du réseau LPWA sont proches du dispositif. Le protocole de communication LPWA utilisé par le dispositif est donc nettement plus économe en énergie qu’un module GSM ou GPRS. Cela augmente alors grandement l’autonomie de la batterie 107.

A la figure 6 est représenté le schéma de principe d’un dispositif de charge 150 prévu pour recharger les batteries 107 du dispositif 100 selon l’invention en coopération avec la boucle d’induction 113 et circuit 123 du capteur 103. Le dispositif de charge 150 comporte un circuit d’alimentation 151, un contrôleur 152 et une boucle d’induction ou bobine primaire 153, il comporte également des supports (non représentés sur le dessin) aptes à recevoir les boîtiers 110 et disposés dans une valise ou autre support.

La bobine secondaire du dispositif de charge 150 est donc constituée par la boucle 113 installée dans le boîtier du dispositif 100 selon l’invention, elle est traversée par une champ magnétique généré par la bobine primaire 153 installé dans une valise (ou autre support) du dispositif de charge 150. Le courant engendré dans la bobine du secondaire va recharger la batterie 107 du dispositif selon l’invention 100. Un avantage de ce boîtier 110 du dispositif 100 intégrant la recharge inductive est de ne pas avoir de connecteur. Le dispositif 100 est alors beaucoup plus résistant aux projections d’eau qu’un boîtier disposant d’un connecteur externe ouvert sur l’extérieur. Par ailleurs la recharge est très facile et rapide à effectuer puisqu’il suffit de placer les boîtiers 110 des dispositifs selon l’invention 100 sur le dispositif de charge. Il n’y a pas non plus de risque d’endommagement des connecteurs comme avec les systèmes à clé USB (ou liaison filaires USB) de l’art antérieur. Selon un exemple de réalisation, la boucle 113 sera dimensionnée pour réaliser les deux fonctions de charge et de détection, par exemple en choisissant une bobine inductive de Marque Wurth et de dimension 37 mm x 28 mm

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L’instant de passage sur la ligne de passage 10 (cf. Figure 1), qui peut être une ligne de départ, une ligne de temps intermédiaire ou une ligne d’arrivée, est déclenché dans le dispositif de chronométrage et de suivi 100 du participant par la détection d’un signal électromagnétique basse fréquence généré par l’antenne émettrice 11, en l’occurrence disposée au sol. La réception du signal basse fréquence émis par l’antenne au sol 11 est assurée dans le dispositif 100 par la boucle d’induction 113. Cette boucle d’induction 113 est utilisée également comme récepteur de charge inductive de la batterie comme indiqué précédemment. Ainsi, une seule boucle de cuivre (qui forme également antenne) est exploitée pour deux fonctions très différentes :

-la réception du champ induit pendant la charge de la batterie

-la réception du signal de passage sur une ligne passage (de départ, intermédiaire, ou d’arrivée)

Le temps de passage est mesuré grâce à la référence temporelle donnée par le signal GPS propre au dispositif 100 et à l’horloge interne du microcontrôleur 101 intégré au dispositif. Le temps de passage déclenché par le franchissement d’une ligne de détection ou passage 10 est ensuite transmis via le circuit de communication 106 du dispositif 110 et son antenne 116 à travers un réseau sans fil de communication LPWA

L’horodatage du temps de passage est déclenché par un signal d’activation provenant du circuit de détection103 de l’antenne inductive 113 du dispositif. Ce circuit électronique est en fait un circuit de conditionnement du signal d’onde reçu et est composé (de façon connue en soi et donc non représentée sur le dessin) d’un amplificateur d’instrumentation, d’un filtre passe-bas pour rejeter les perturbations sur le signal de mesure, et d’une bascule de Schmitt (ou bascule à seuil, non représentée sur le dessin).

Lorsqu’un seuil est dépassé, la bascule de Schmitt va changer l’état du signal de sortie, cela correspond au passage du coureur à la verticale de la ligne de passage 10 (départ, éventuellement intermédiaire, arrivée). Le changement d’état du signal en sortie du circuit de conditionnement est transmis au microcontrôleur101. Le microcontrôleur va alors horodater le franchissement grâce à sa propre horloge et initialiser le chronométrage et va également calculer le temps écoulé depuis le dernier signal issu de la plus récente trame GPS, reçue au format NMEA et caler ainsi le signal reçu du GPS avec sa propre horloge interne.

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Par exemple si au moment du passage au-dessus de la ligne de passage 10, le temps écoulé depuis la dernière trame reçue du GPS par le microcontrôleur est de 2478ms et que l’horodatage de la trame dernière trame GPS reçue est 192101,000 sec alors, le signal d’horodatage de passage de la ligne sera de 192103,478 sec ( soit un passage de la ligne à 19H21min3sec et 478ms en heure UTC)

Le dispositif permet donc d’avoir une mesure en continu du temps écoulé grâce au signal GPS et une mesure plus précise du temps écoulé grâce à l’horloge interne du microcontrôleur 101. La précision de l’horodatage par le GPS est de 1 milliseconde. L’horloge interne RTC (Real Time Clock) du microcontrôleur a une précision de l’ordre de la microseconde.

L’horodatage est reproduit à chaque franchissement d’une ligne au sol (ligne intermédiaire ou ligne d’arrivée) pour fournir les temps intermédiaires depuis la ligne de départ ou le temps parcours entre la ligne de départ et la ligne d’arrivée.

Ainsi le dispositif selon l’invention ne nécessite pas de décodeur et de système de chronométrage compliqués reliés à l’antenne au sol sur la ligne de départ et la ligne d’arrivée comme dans les systèmes antérieurs connus. Seul un générateur basse fréquence couplé à l’antenne au sol suffira pour générer un champ électromagnétique, le chronométrage étant réalisé dans le dispositif selon l’invention 100. Le chronométrage est donc beaucoup plus facile à mettre en œuvre et moins coûteux pour l’organisateur de la course.

Par ailleurs il est également possible d’effectuer un chronométrage en temps réel avec le GPS, mais avec une précision moindre, pendant la course et par exemple une application (logiciel) pourra être prévue pour fournir le temps de passage au-dessus d’une ligne de passage virtuelle V définie par l’organisateur sur une interface WEB, comme montré à la figure 4.

Le temps de passage d’un coureur au-dessus d’une ligne de passage virtuelle V sera estimé de la même façon à partir de l’horodatage de la trame NMEA reçue juste avant le franchissement de la ligne virtuelle V et juste après cette ligne. On obtient des temps T1 et T2. Connaissant la distance entre les 2 points grâce à leur latitude et longitude respective, on peut interpoler le temps de passage à la verticale de la ligne virtuelle. Cette opération sera réalisée par un logiciel de traitement et d’affichage des données sur le WEB implanté sur des serveurs distants.

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Il résulte de ce procédé un temps de passage dont la précision va dépendre de l’interpolation et de la précision de mesure de la position GPS (latitude, longitude)

Le récepteur GPS 102 reçoit les données émises par chaque satellite sur 2 fréquences porteuses L1 de 1 575,42 MHz et L2 de 1227,6 MHz. Ces données sont traitées par le calculateur du récepteur GPS 102 pour en déduire sa position dans le repère terrestre ainsi que d’autres paramètres constituant une trame NMEA.

Le calculateur du récepteur GPS 102 envoie une trame au format NMEA au microcontrôleur à une fréquence paramétrable entre 1 fois / Sec et 1 fois / 30 minutes. Lorsque la fréquence de rafraîchissement est faible, cela conduit fortement à la réduction de la consommation de courant et ainsi augmente nettement l’autonomie du dispositif. De la trame NMEA reçue, le microcontrôleur extrait, selon un aspect de l’invention, seulement une partie des données, ce qui permet de réduire également la consommation d’énergie. En particulier selon un mode de l’invention, le microcontrôleur extrait les données suivantes :

L’horodatage en ms

La Latitude en degres

La Longitude en degres

HDOP et VDOP (coefficients de dilution de précision respectivement horizontale et verticale sur la position)

La vitesse au sol en nœuds

L’angle de cap magnétique en degrés

Bien entendu il peut être prévu que d’autres données soient également extraites (en plus ou en moins) selon les cas particuliers

Parmi ces données, Le GPS fournit donc une mesure de vitesse au sol Vs ou y_xydans le plan horizontal (XY) d’un repère terrestre (X, Y, Z). Lorsque la trajectoire du porteur P, par exemple un coureur cycliste ou un skieur, est dans la pente, une erreur de mesure peut se produire. Pour pallier à ce manque de précision sur la mesure de vitesse, le dispositif 100 selon l’invention intègre l’accéléromètre 105 donnant la mesure des accélérations subies par le porteur sur 3 axes (X’, Y’, Z’) d’un repère (Χ’,Υ’,Ζ’) lié au porteur P, ou repère du porteur, respectivement AcceIX’, Accel Y’,AccelZ’, accélérations selon chacun des axes respectivement X’,Y’, Z’. En utilisant les formules de trigonométrie (cf. figure 3), on en déduit l’inclinaison (angle de tangage et de roulis) du porteur par rapport au vecteur ou axe de

ICG011235 FR Depot Texte.docx gravité (Z). En utilisant la mesure de ces angles d’inclinaison, une projection vectorielle est implémentée dans le microcontrôleur du dispositif pour obtenir la vitesse Vp du porteur

Ainsi l’angle de tangage Θ (angle de rotation par rapport à l’axe Y) sera donné par la formule :

/ Accel_X'

Θ = arctan \^Accel_Z'² + Accel_Y'²+Accel_X'²

L’angle de roulis β (angle par rapport à l’axe X) sera donné par la formule :

/ accel_Y' \ β = arctan Accel_Z'² + Accel_X'² + Accel_Y'²/

La vitesse V_X>_Y> ou Vp dans le repère du porteur sera donnée par la formule :

On notera que Θ est l’angle entre X et X’, et β est l’angle entre Y et Y’.La vitesse porteur Vp (voir figure 3) est directement transmise via le réseau LPWA en continu. En outre, il est possible d’utiliser un récepteur GPS-RTK pour améliorer la précision de mesure de la position dans le référentiel terrestre, cela sera avantageux pour mesurer et transmettre en temps réel les performances des compétiteurs d’une épreuve se déroulant sur du relief et par exemple d’une épreuve de ski.

Le GPS-RTK (Real Time Kinematic ou cinématique temps réel) utilise le principe de GPS différentiel. L’intérêt principal du DGPS est de corriger les retards de trajet des ondes provenant des satellites à travers les couches de l'atmosphère et leur rebond sur les bâtiments.

Le signal DGPS est corrigé spécifiquement de ces erreurs. Il utilise un réseau de stations terrestres fixes ou bases de référence qui transmet l’écart entre les positions indiquées par les satellites et leurs positions réelles connues. Le réseau de bases est implanté par l'utilisateur, des agences gouvernementales, ou des sociétés privées qui revendent les corrections. Dans ce cas il peut être prévu qu’une base dont la position est connue transmette les corrections au récepteur GPS-RTK du dispositif selon l’invention. Le GPS-RTK permet alors d’atteindre une précision de positionnement inférieure à 10 cm.

Pour compléter, le dispositif inclut un récepteur 104 d’onde UHF 2,4 GHz, basé sur le Protocol Bluethooth Low Energie. Comme montré à la figure 5, ce récepteur 104 va recevoir

ICG011235 FR Depot Texte.docx les signaux provenant des capteurs de données auxiliaires voisins (càd situés à moins de 3m) du dispositif 100 : et par exemple une ceinture thoracique de pulsation cardiaque 5 portée par l’utilisateur ou un capteur 4 de puissance de pédalage. Le récepteur UHF 104 peut également recevoir des signaux basés sur le protocole de communication ANT+.

Le couplage entre le récepteur 104 du dispositif 100 selon l’invention et l’émetteur du ou des capteur 4,5 esclaves est réalisé par une étape d’appariement ou couplage déclenchée par microcontrôleur 101 et appui par l’utilisateur sur le bouton d’alerte et de couplage 108, par exemple selon le processus suivant programmé dans le microcontrôleur : tout d’abord l’utilisateur active un processus de détection des capteurs auxiliaires 4,5 par le récepteur 104 en retournant le boîtier du dispositif sur lui-même ( rotation sur 180 degrés) et en pressant simultanément le bouton d’alerte et d’appariement 108 , lorsque le capteur auxiliaire 4 est détecté via le protocole de communication BLE ou ANT+, la diode (led) du bouton d’alerte 108 clignote, au fur et à mesure qu’elle se rapproche dudit capteur auxiliaire

4,5 la fréquence de clignotement de la diode va augmenter jusqu’à devenir une lumière continue lorsque le capteur 4,5 et le boîtier sont en contact. A ce moment l’utilisateur peut valider le couplage du capteur auxiliaire 4,5 en maintenant l’appui sur le bouton d’alerte et de couplage 108 pendant un certain laps de temps et par exemple, pendant 3 secondes.

Bien entendu, un processus d’appariement ou de couplage différent peut être mis au point sans sortir du cadre de l’invention._La diode pourra être choisie avec des couleurs de clignotement différentes en fonction des taches effectuées et par exemple, avec une diode(LED) 3 couleurs (Rouge, Vert, Bleu) on pourra avoir la Led clignotant bleu lorsque l’appariement est déclenché, la Led clignotant rouge lorsque le bouton d’alerte est appuyé plus de 3 secondes, la Led continûment verte lorsque la batterie est chargée à 100%, la Led clignotant verte lorsque le dispositif est en service (pendant à l’utilisation).

Bien entendu un autre type de commande de la phase de couplage peut être prévu. A l’issue de la phase de couplage du dispositif, les données arrivant du/ des capteurs auxiliaires 5,4 (pulsation cardiaque, couple pédalage) sont agrégées par le microcontrôleur 101, puis transmises sur le réseau Basse consommation longue distance via le module de communication 106.

Au final, Le microcontrôleur 101 exécute un logiciel qui va réaliser les opérations suivantes :

- Assurer l’horodatage lors de la détection d’une onde basse fréquence reçue par la boucle d’induction 113 lors du franchissement d’une ligne de passage 10,

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- Traiter les données GPS issues de la trame NMEA

- Traiter les mesures d’accélération provenant de l’accéléromètre 105

- Traiter les données provenant du récepteur 104 de signaux ANT+/BLE et effectuer le couplage avec d’autres capteurs 4

- Agréger l’ensemble des données traitées avant de les envoyer vers le composant de communication 116 sur le réseau LPWA

Réaliser le paramétrage de la fréquence de rafraîchissement de la trame N EMA provenant du composant GPS (entre une fois / Sec et une fois/ 30 min)

Le dispositif et système de chronométrage et de suivi des performances d’un utilisateur notamment dans une compétition sportive selon l’invention permet donc de :

Mesurer la position et la vitesse dans le référentiel terrestre local à l’aide d’un récepteur GPS .

Horodater un temps de passage grâce à une bobine inductive de charge 103 qui va recevoir le signal émis par la ligne au sol et ainsi fournir un temps à partir de la référence temporelle de la trame GPS et de son horloge interne

Recevoir des signaux de mesure d’autres capteurs 4 (ceinture de pulsation cardiaque, puissance de pédalage) via une liaison de communication sans fil Bluetooth Low Energie ou ANT+

Mesurer l’accélération subie et l’inclinaison du boîtier du dispositif 100 par rapport à la verticale locale

Implémenter l’exécution du logiciel de gestion et de traitements des signaux de mesure reçus sur un microcontrôleur 101

Transmettre les données traitées par le microcontrôleur 101 grâce module de communication 106 vers un réseau sans fil LPWA

Recharger une batterie 107 grâce à une boucle d’induction réceptrice 113 intégrée au boîtier 100°, celle-ci va générer un courant de charge lorsqu’ un champ magnétique est créé en son voisinage par une bobine émettrice 153 du champ inducteur.

Au final, on obtient un dispositif polyvalent qui intègre dans un seul boîtier, porté par l’utilisateur ou son engin de sport, non seulement toutes les fonctions souhaitées de chronométrage et de suivi des performance sportives, mais également d’autres fonctions

ICG011235 FR Depot Texte.docx et notamment fonction de sécurité et de couplage avec des capteurs auxiliaires, et qui de plus remédie aux inconvénients de l’art antérieur, en étant léger ( selon un mode de réalisation, batterie : 18g + carte électronique : 5g + boîtier plastique : 30g soit un total de l’ordre de 60g), facile d’utilisation et notamment s’auto-initialisant, et étant très facilement 5 rechargeable, tout en étant peu consommateur d’énergie et adaptable aux types de courses par exemple.

Bien entendu la présente invention n’est pas limitée au seul mode de réalisation décrit ci-avant à titre d’exemple non limitatif mais en englobe tous les modes de réalisation similaires ou équivalents. Par exemple d’autres données que celles indiquées peuvent être 10 extraites de la trame NMEA du signal GPS sans que l’on sorte pour autant du cadre de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS

1 Procédé de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur, notamment dans une compétition sportive avec capteur de type transpondeur, comprenant les étapes de :

-munir chaque utilisateur d’un dispositif de chronométrage (100) comportant un capteur (103) de type transpondeur apte à détecter le passage d’une ligne de passage (10) d’un système de chronométrage,

-à associer un microcontrôleur (101) à chaque capteur de type transpondeur,

-à effectuer le chronométrage de chaque utilisateur au moyen de l’horloge interne du microcontrôleur (101), et

-à déclencher le chronométrage par un signal d’activation provenant du capteur (103) de type transpondeur au moment du passage d’une première ligne de passage (10), ce passage définissant un premier temps To de l’horloge du microcontrôleur (101).
2 Procédé de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur, selon la revendication 1 comportant en outre :

- l’étape de munir l’utilisateur d’un dispositif de suivi de type GPS (102), ce dispositif de suivi émettant de façon régulière des données prédéterminées de géolocalisation selon une référence temporelle dudit système de suivi, et

-à calculer de façon continue au moyen du microcontrôleur (101 ) le temps de course de l’utilisateur en calant le signal, émis par le dispositif de suivi GPS (102) selon une trame temporelle prédéterminée, avec le temps To défini par le microcontrôleur au moment du passage d’une première ligne de passage (10).
3 Procédé de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur P, selon la revendication 2 comportant en outre :

-l’étape de munir l’utilisateur P d’un accéléromètre (105) donnant la mesure des accélérations subies par l’utilisateur sur 3 axes (Χ’,Υ’,Ζ’),

-l’étape de recevoir en continu la vitesse au sol Vs de l’utilisateur, dans un plan (XY) d’un référentiel terrestre (Χ,Υ,Ζ), donnée par le dispositif de suivi de type GPS, et -à calculer l’inclinaison (angle de tangage et de roulis) du porteur par rapport au vecteur de gravité (Z) du référentiel (Χ,Υ,Ζ),

- et à calculer la vitesse réelle Vp de l’utilisateur, à partir d’une projection vectorielle de la vitesse Vs dans le référentiel (Χ’,Υ’,Ζ’) de l’utilisateur à partir du ou des angles d’inclinaison (tangage .roulis) calculés à partir des données de l’accéléromètre.
4 Système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur convenant à la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en qu’il comprend :

-au moins une ligne de passage (10) équipée d’une antenne émettrice (11) alimentée en courant basse fréquence et apte à être détectée par un capteur (103) de type transpondeur porté par l’utilisateur,

-un dispositif (100) apte à être porté par l’utilisateur et comportant :

-un système de suivi GPS (102),

-le capteur (103) de type transpondeur apte à détecter le passage d’une ligne de passage (10),

-un microcontrôleur (101) programmé pour calculer le temps écoulé entre deux passages de lignes (1Ό), et caler son horloge sur la trame temporelle du dispositif de suivi de type GPS (102).
5 Système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon la revendication 4 caractérisé en ce qu’il comprend une antenne de transmission (106) sur le réseau LPWA.
6 Système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon l’une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu’il comprend un accéléromètre (105).
7 Système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon l’une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend un système (150, 113) de recharge des batteries par induction utilisant l’antenne (113) du capteur de type transpondeur (103).
8 Système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon l’une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce le calculateur (101) rafraîchit la trame NMEA et n’en extrait que certaines données prédéterminées
9 Système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon la revendication 8 caractérisé en ce que les données prédéterminées de géolocalisation extraites sont :

l’horodatage en ms, la latitude, la longitude, le coefficient HDOP, le coefficient VDOP, la vitesse au sol en km/h, l’angle de cap magnétique en degré,
10 Système de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte un récepteur de signaux BLE/ANT (104) apte à recevoir des signaux provenant de capteurs (4) de données portés par l’utilisateur.
11 Dispositif de chronométrage et de suivi de performance d’un utilisateur pour la mise en œuvre du procédé de chronométrage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’il comporte un système de suivi GPS (102),un capteur (103) de type transpondeur apte à détecter le passage d’une ligne de passage (10), un microcontrôleur (101) programmé pour calculer le temps écoulé entre deux passages de lignes (10), et caler son horloge sur la trame temporelle du dispositif de suivi de type GPS (102) ,une antenne de transmission (106) sur le réseau LPWA, un récepteur de signaux BLE/ANT (104) apte à recevoir des signaux provenant de capteurs (4) de données portés par l’utilisateur et un bouton d’alerte (108).