FR3085573A1 - Acces mains libres pour vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système d'accès mains libres pour véhicule automobile (2), comportant au moins une balise embarquée sur le véhicule automobile (2) et apte à communiquer avec un module identifiant électronique portatif d'un utilisateur selon un canal de communication radiofréquence pour déterminer une distance séparant le module identifiant électronique portatif du véhicule automobile (2) et autoriser ou non une fonctionnalité relative à l'accès au véhicule automobile en fonction de ladite distance. Conformément à l'invention, ladite balise comporte deux réseaux (R1, R2) linéaires d'antennes situés sur une même ligne (L) sensiblement verticale et sur un même côté du véhicule, chaque réseau (R1, R2) linéaire d'antennes s'étendant sensiblement parallèlement à ladite même ligne (L) de manière à produire un diagramme de communication avec un angle d'ouverture horizontale supérieur à l'angle d'ouverture verticale.
Description
ACCES MAI NS LI BRES POUR VEHI CULE AUTOMOBI LE
La présente invention concerne de façon générale le domaine des véhicules automobiles, et plus précisément un système d’accès mains libres pour véhicule automobile.
Les systèmes ADML (acronyme français mis pour Accès et Démarrage Mains Libres) ou PEPS (acronyme anglo-saxon mis pour « Passive Entry/Passive Start »), permettant le verrouillage et le déverrouillage des ouvrants (portes et/ou coffre) d'un véhicule automobile, ainsi que le démarrage de son moteur sans l'utilisation d'une clef traditionnelle ou d’une télécommande, sont aujourd'hui largement répandus sur le marché. Par opposition aux systèmes d’accès à télécommande, qui nécessitent l’appui manuel d’un utilisateur sur un bouton de la télécommande pour commander une action de verrouillage ou de déverrouillage, les systèmes mains-libres utilisent un identifiant portatif à activation dite passive, en ce sens qu’il ne nécessite aucune action particulière d’un utilisateur sur l’identifiant.
Les premiers systèmes ADML reposent sur l’utilisation de balises embarquées sur le véhicule automobile, comportant des antennes basse fréquence, typiquement entre 20 et 150 kilo hertz, avec lesquelles un identifiant portatif, sous forme d’un badge équipé d’un module de communication basse fréquence peut communiquer. Un dialogue entre le véhicule automobile et le badge s’initie par exemple lorsqu’un utilisateur souhaitant déverrouiller une porte du véhicule touche un capteur capacitif ou est détecté par un capteur infrarouge situé au niveau de la poignée de porte. Un calculateur central embarqué dans le véhicule déclenche alors l'émission d'un signal d'interrogation basse fréquence. Alternativement, l'antenne basse fréquence peut envoyer périodiquement de tels signaux d'interrogation basse fréquence (on parle de « polling »). Si l’identifiant portatif, à proximité du véhicule, capte un signal d'interrogation, il répond en envoyant un code de déverrouillage au calculateur central par signal radio. Un récepteur radio du véhicule réceptionne alors le signal radio : si le code de verrouillage est reconnu par le calculateur central, alors ce dernier commande le déverrouillage de la porte. Le procédé est sensiblement le même lorsque l'utilisateur souhaite démarrer le véhicule et appuie sur un interrupteur situé dans l'habitacle : dans ce cas, le moteur n'est démarré par le calculateur central que si un code de démarrage envoyé par l'identifiant est reconnu par le calculateur central.
Pour renforcer la sécurité des systèmes d'accès et de démarrage mains libres, il est souhaitable que des conditions additionnelles soient remplies avant de déclencher un verrouillage, un déverrouillage ou un démarrage. Il est notamment souhaitable que la localisation de l'identifiant soit en cohérence avec l'action à effectuer, par exemple :
- pour un déverrouillage, l'identifiant doit être localisé dans un périmètre maximal ou zone d’autorisation, par exemple de 2 mètres, autour du véhicule ;
- pour un verrouillage, aucun identifiant ne doit être localisé à l'intérieur de l'habitacle ;
- pour un démarrage, l'identifiant doit être localisé à l'intérieur de l'habitacle.
Ainsi, une mesure de distance fiable entre l'identifiant et le véhicule est nécessaire. Généralement, la distance est calculée à partir d'une mesure de puissance (mesure appelée RSSI pour « Received Signal Strength Indication », en terminologie anglo-saxonne) d'un signal basse fréquence reçu par l'identifiant, par exemple le signal d'interrogation. L'identifiant peut par exemple mesurer la puissance, puis transférer la mesure par signal radio au récepteur radio du véhicule, le calculateur central se chargeant alors de mesurer la distance séparant le véhicule de l'identifiant. Alternativement, l'identifiant peut lui-même calculer la distance et ne répondre au signal d'interrogation que si cette distance est inférieure à un seuil prédéterminé (ou bien répondre que la distance calculée ne répond pas à une condition de sécurité). Utiliser un signal basse fréquence pour mesurer la distance est avantageux. En effet, la distance véhicule-identifiant d'un identifiant à proximité du véhicule est très largement inférieure à la longueur d'onde du signal basse fréquence. Ainsi les phénomènes de réfraction sont limités. La puissance du signal basse fréquence décroît avec le cube de la distance. Ainsi, une petite variation de distance provoque une forte variation de puissance, de sorte qu’il est facile de repérer tout mouvement de l’identifiant par rapport au véhicule. De plus, les récepteurs basse fréquence récents consomment très peu en veille.
Plus récemment, des systèmes ont été développés pour remplacer le badge portatif par d’autres types de modules identifiants portatifs, tels que des téléphones mobiles, plus précisément des téléphones dits « intelligents », des tablettes numériques, des assistants numériques personnels ou des ordinateurs portables. De tels modules identifiants portatifs ne disposent cependant pas de technologie de communication à basse fréquence. Seuls des protocoles de communication à ultra haute fréquence, dans la bande de fréquence de 2,4 giga hertz, comme le protocole Bluetooth ou le protocole WiFi, sont généralement disponibles sur ce type d’appareils portatifs. Comme représenté schématiquement sur la figure 1, un système de ce type utilise une pluralité de balises 1 disposées sur un véhicule automobile 2, par exemple quatre balises au niveau respectivement du coffre, des montants des portières gauche et droite, et de l’habitacle intérieur du véhicule automobile 2, les balises 1 étant contrôlées par un calculateur central (non représenté) auquel elles sont reliées. Les balises 1 ont un diagramme de rayonnement omnidirectionnel, comme schématisé sur la figure 1, et sont placées sur le véhicule de manière à ce que leur diagramme respectif de rayonnement s’inscrive dans une zone 3 d’autorisation, sensiblement rectangulaire et centrée autour du véhicule automobile 2, délimitant un périmètre, par exemple de 2 mètres autour du véhicule, tel que préconisé par des organismes faisant référence dans le domaine comme le consortium britannique « Thatcham >>. Les balises 1 émettent régulièrement des trames très courtes dans la bande de fréquence de 2,4 giga hertz, de préférence selon le protocole BLE (Initiales anglo-saxonnes mises pour Bluetooth Low Energy). Si un module identifiant portatif 4 se trouve dans la zone couverte par au moins un diagramme de rayonnement des balises 1, il recevra les signaux émis par la balise correspondante et pourra déterminer sa position par rapport au véhicule automobile à partir des mesures de puissance des signaux reçus.
Dans le cas des signaux UHF cependant, la puissance des signaux décroît faiblement en fonction de la distance. En d’autres termes, à la différence de la basse fréquence, une grande variation de distance se traduit par une petite variation de puissance, de sorte qu’il est beaucoup plus difficile de localiser précisément l’identifiant 4 par rapport au véhicule 2.
En outre, le corps humain peut absorber de façon importante les signaux émis dans la bande de fréquence de 2,4 giga hertz. De plus, le diagramme de rayonnement des téléphones portables est généralement anisotropique. En conséquence, la puissance peut être atténuée jusqu’à 20 décibels selon la façon dont l’utilisateur tient son téléphone portable. Enfin, les recombinaisons de signaux dus aux multi trajets peuvent également être responsables d’une variation de la puissance.
Une autre solution qui a été proposée repose sur l’utilisation de l’angle d’arrivée des signaux radiofréquence entre un module identifiant portatif d’un utilisateur et au moins deux réseaux linéaires d’antennes portés par le véhicule, pour en déduire la position du module identifiant grâce à l’intersection des deux directions ainsi obtenues. Comme visible sur la figure 2 qui représente schématiquement un véhicule automobile 2 équipé sur l’un de ses côtés de deux réseaux identiques d’antennes Ri, R2, l'angle d'arrivée θι, respectivement θ2, est mesuré par chaque réseau d’antennes Ri, respectivement R2. La position du module identifiant 4 est ensuite donnée par l’intersection des droites reliant le module identifiant 4 à chaque réseau Ri, R2 selon les angles d'arrivée θι, θ2.
Cette solution n’est cependant pas satisfaisante car le cône de rayonnement des réseaux d’antennes Ri et R2 est généralement de l’ordre de 100 à 120° dans le plan horizontal. Il en résulte une zone de non couverture importante, représentée en traits hachurée sur la figure 2, zone dans laquelle il est impossible de localiser un identifiant 4 par le principe de triangulation exposé ci-dessus. Une extension de la zone de couverture imposerait de devoir placer d’autres réseaux d’antennes sur le véhicule, solution qui engendrerait un surcoût important.
Il résulte de ce qui précède que les systèmes jusqu’ici connus fonctionnant en UHF ne permettent pas d’avoir la précision requise dans la localisation du module identifiant par rapport au véhicule.
La présente invention a pour but de pallier les limitations précédentes.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un système d’accès mains libres pour véhicule automobile, comportant au moins une balise embarquée sur le véhicule automobile et apte à communiquer avec un module identifiant électronique portatif d’un utilisateur selon un canal de communication radiofréquence pour déterminer une distance séparant le module identifiant électronique portatif du véhicule automobile et autoriser ou non une fonctionnalité relative à l’accès au véhicule automobile en fonction de ladite distance, caractérisé en ce que ladite au moins une balise comporte deux réseaux linéaires d’antennes situés sur une même ligne sensiblement verticale et sur un même côté du véhicule, chaque réseau linéaire d’antennes s’étendant sensiblement parallèlement à ladite même ligne de manière à produire un diagramme de communication avec un angle d’ouverture horizontale supérieur à l’angle d’ouverture verticale.
Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées dans le paragraphe précédent, le système selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes :
- l’angle d’ouverture horizontale de chaque réseau linéaire d’antennes est de préférence sensiblement de 160 degrés ;
- l’angle d’ouverture verticale de chaque réseau linéaire d’antennes est de préférence compris entre 100 et 120 degrés ;
- ladite même ligne sur laquelle les deux réseaux linéaires d’antennes sont situés s’étend par exemple sensiblement dans une zone centrale dudit même côté du véhicule automobile ;
- le canal de communication radiofréquence peut être un canal UHF sur une bande de fréquence de 2,4 GHz ;
- dans ce cas, le module identifiant électronique portatif et les deux réseaux linéaires d’antennes de ladite au moins une balise sont aptes à communiquer selon le protocole Bluetooth Low Energy ;
- en variante, le module identifiant électronique portatif et les deux réseaux linéaires d’antennes de ladite au moins une balise sont aptes à communiquer selon le protocole Wi-Fi ;
- le module identifiant électronique portatif est par exemple un téléphone mobile ou une tablette numérique ou un assistant numérique personnel ou un ordinateur portable ;
- selon un mode de réalisation, le système comporte en outre un module électronique de traitement relié à chaque réseau linéaire d’antennes, configuré pour: obtenir une mesure d’un angle entre chaque réseau linaire d’antennes et un module identifiant électronique portatif ; en déduire une distance séparant le module identifiant électronique portatif du véhicule automobile par triangulation ; et autoriser ou non une fonctionnalité relative à l’accès au véhicule automobile selon que ladite distance est comprise ou non dans une zone d’autorisation sensiblement centrée autour du véhicule automobile.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :
- la figure 1, déjà décrite ci-avant, illustre schématiquement l’architecture d’un système d’accès mains libres pour véhicule automobile, selon l’art antérieur ;
- la figure 2, déjà décrite ci-avant, illustre schématiquement l’architecture d’un autre système d’accès mains libres pour véhicule automobile, selon l’art antérieur, utilisant des réseaux linéaires d’antennes ;
- la figure 3 illustre schématiquement un réseau linéaire d’antennes;
- les figures 4a et 4b représentent des exemples de diagrammes de rayonnement pour un réseau linéaire d’antennes, et pour une antenne seule de ce réseau d’antennes ;
- la figure 5 illustre une vue en perspective du réseau d’antennes de la figure 3 ;
- les figures 6a, 6b, 6c illustrent schématiquement des véhicules automobiles équipés d’un système d’accès et/ou de démarrage mains libres pour véhicule automobile, conforme à la présente invention, respectivement en vue de côté, de dessus et en vue arrière.
Dans la suite de l’exposé, et à moins qu’il n’en soit disposé autrement, tous les éléments communs aux différentes figures portent les mêmes références.
Par ailleurs, les termes relatifs aux directions ou au positionnement, tels que « horizontal », « vertical », « avant », « arrière >> ou côté, sont utilisés par rapport à un système d’accès mains-libre embarqué sur un véhicule automobile sur une surface de route horizontale.
Enfin, les diagrammes de rayonnement présentés schématiquement sur différentes figures ont uniquement pour but de représenter les angles d’ouverture de ces diagrammes, et non la portée de ces diagrammes.
Comme cela a été indiqué en référence à la figure 2, un réseau linéaire d’antennes qui serait orienté à l’horizontal sur un côté d’un véhicule automobile ne présente pas un angle d’ouverture suffisant pour permettre de déterminer, en combinaison avec un autre réseau linéaire d’antennes de même orientation, la position d’un module identifiant sur une zone de couverture suffisamment importante. Cela provient du fait que l’angle d’ouverture d’un réseau linéaire d’antennes se réduit fortement dans le plan du réseau. La figure 3 illustre un réseau linéaire d’antennes Ri composé d’une pluralité d’antennes 5 (dont trois sont visibles sur la figure), par exemple de type patch, réparties selon la direction principale longitudinale du réseau R,. La comparaison des figures 4a et 4b, qui illustrent le diagramme de rayonnement respectivement pour un réseau d’antennes, et pour une antenne seule de ce réseau d’antennes, montre bien cette réduction de l’angle d’ouverture du réseau d’antennes dans le plan (x, y) perpendiculaire au plan du réseau R, et contenant l’axe longitudinal du réseau R, (voir figures 3 et 5). Un tel réseau R, linéaire d’antennes présente ainsi un angle d’ouverture de l’ordre de 100 à 120 degrés dans ce plan (x, y). Pour autant, l’angle d’ouverture dans le plan x,z reste celui d’une antenne 5 seule, à savoir de l’ordre de 180°.
En d’autres termes, l’angle d’ouverture d’un réseau Ri linéaire d’antennes s’étendant dans le plan (y, z), avec les antennes 5 alignées selon l’axe y, est supérieur dans le plan (x, z) à l’angle d’ouverture de ce même réseau R, pris dans le plan (y, z).
La présente invention propose en conséquence de positionner et d’orienter astucieusement deux réseaux linéaires d’antennes sur un même côté d’un véhicule automobile comme cela va être à présent détaillé en référence aux figures 6a, 6b, 6c qui représentent schématiquement des véhicules automobiles en vue respectivement de côté, de dessus et arrière, équipés d’un système d’accès mains-libre selon un mode de réalisation possible de l’invention.
Un système d’accès mains libres pour véhicule automobile conforme à l’invention comporte au moins une balise (détaillée par la suite) embarquée sur au moins un côté d’un véhicule automobile 2 (dans l’exemple illustré, sur l’aile latérale gauche) et apte à communiquer avec un module 4 identifiant électronique portatif d’un utilisateur selon un canal de communication radiofréquence.
La balise est contrôlée par exemple par un calculateur central (non représenté) embarqué dans le véhicule, auquel elle est reliée.
Dans des exemples non limitatifs, le module 4 identifiant électronique portatif est un badge, une tablette, un téléphone mobile tel qu’un téléphone dit intelligent (« Smartphone en anglais >>) utilisé par un utilisateur du véhicule automobile 2.
Le canal de communication radiofréquence est de préférence un canal UHF sur une bande de fréquence de 2,4 GHz. Dans un mode de réalisation possible, les échanges entre le module 4 identifiant électronique portatif et la balise via le canal de communication radiofréquence s’effectuent selon le protocole Bluetooth Low Energy. En variante, on peut également utiliser le protocole Wi-Fi.
Dans un mode de réalisation non limitatif, le module 4 identifiant électronique portatif comprend un écran d’affichage pour permettre à l’utilisateur de contrôler l’exécution d’une fonction. Dans le cadre de l’invention, la fonction est un verrouillage/déverrouillage du véhicule automobile 2 pour accéder audit véhicule automobile 2 ou toute autre fonction nécessitant une localisation du module 4 identifiant électronique portatif par rapport à une zone d’autorisation sensiblement centrée autour du véhicule. La fonction permet ainsi l’accès au véhicule automobile 2, c’est-à-dire qu’elle permet d’ouvrir/fermer un ouvrant du véhicule (portière ou coffre). Pour des raisons de sécurité, l’exécution d’une fonction est conditionnée par la localisation du module 4 identifiant électronique portatif par rapport au véhicule automobile 2, à savoir par la distance à laquelle il se trouve par rapport au véhicule automobile 2. Ainsi, le déverrouillage et le verrouillage des ouvrants ne peuvent être commandés que si l’utilisateur muni du module 4 identifiant est dans la zone d’autorisation.
Conformément à l’invention, la balise comporte deux réseaux Ri, R2 linéaires d’antennes situés sur une même ligne L sensiblement verticale et sur un même côté du véhicule, de préférence dans une zone centrale. Dans l’exemple illustré, la ligne L s’étend sensiblement verticalement sur le milieu de l’aile latérale gauche, par exemple au niveau des montants de portières. Chaque réseau Ri, R2 linéaires d’antennes est en outre positionné de sorte à ce que les antennes composant ce réseau s’étendent sensiblement parallèlement à cette ligne L. Ainsi, chaque réseau Ri, R2 produit un diagramme de communication avec un angle d’ouverture horizontale supérieur à l’angle d’ouverture verticale.
Chaque réseau est configuré pour que l’angle d’ouverture horizontale soit sensiblement de 160 degrés pour un angle d’ouverture verticale compris entre 100 et 120 degrés.
Le système comporte en outre un module électronique de traitement 6, par exemple embarqué à l’intérieur de l’habitacle du véhicule, relié à chaque réseau Ri, R2 linéaire d’antennes, et configuré pour:
- Obtenir une mesure d’un angle entre chaque réseau Ri, R2 linaire d’antennes et un module 4 identifiant électronique portatif, tel que les deux angles θι et 02 illustrés schématiquement sur la figue 6c;
- En déduire une distance d séparant le module 4 identifiant électronique portatif du véhicule automobile 2 par triangulation ; et
- Autoriser ou non une fonctionnalité relative à l’accès au véhicule automobile selon que ladite distance est comprise ou non dans une zone d’autorisation sensiblement centrée autour du véhicule automobile 2.
Du fait de l’orientation sensiblement verticale des deux réseaux Ri, R2 linaires d'antennes, la mesure des angles θι et 02 s’effectue ici dans le plan vertical. On peut ensuite déterminer, par triangulation, la distance d à laquelle se situe le module identifiant 4, cette distance d correspondant au rayon d’un cercle C (figure 6b) s’étendant dans un plan horizontal et centré sensiblement sur la ligne L. La connaissance de cette distance d est suffisante dans le cadre de l’application à l’autorisation d’accès mains-libres. En effet, il n’est pas nécessaire de connaître avec précision la position (c’est-à-dire les coordonnées) du module identifiant 4 par rapport à la voiture. Il suffit de savoir que le module identifiant 4 est quelque part sur le cercle C, donc à une distance déterminée par rapport au véhicule 2, ce qui permet d’évaluer par suite si cette distance d est comprise ou non dans la zone d’autorisation d’accès.
Par rapport à la solution présentée en référence à la figure 2, le fait d’avoir aligner les réseaux d’antennes sur une ligne L sensiblement verticale permet donc de bénéficier d’une plus grande ouverture dans le plan horizontal. Il en résulte une bien meilleure couverture de la zone d’accès, comme le montre la zone de non couverture hachurée représentée schématiquement sur la figure 6b, qui est bien moins important que la zone de couverture hachurée sur la figure 2.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Système d’accès mains libres pour véhicule automobile (2), comportant au moins une balise embarquée sur le véhicule automobile (2) et apte à communiquer avec un module (4) identifiant électronique portatif d’un utilisateur selon un canal de communication radiofréquence pour déterminer une distance séparant le module (4) identifiant électronique portatif du véhicule automobile (2) et autoriser ou non une fonctionnalité relative à l’accès au véhicule automobile en fonction de ladite distance, caractérisé en ce que ladite au moins une balise comporte deux réseaux (Ri, R2) linéaires d’antennes situés sur une même ligne (L) sensiblement verticale et sur un même côté du véhicule, chaque réseau (Ri, R2) linéaire d’antennes s’étendant sensiblement parallèlement à ladite même ligne (L) de manière à produire un diagramme de communication avec un angle d’ouverture horizontale supérieur à l’angle d’ouverture verticale.
- 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’angle d’ouverture horizontale de chaque réseau (Ri, R2) linéaire d’antennes est sensiblement de 160 degrés.
- 3. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’angle d’ouverture verticale de chaque réseau (Ri, R2) linéaire d’antennes est compris entre 100 et 120 degrés.
- 4. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite même ligne sur laquelle les deux réseaux (Ri, R2) linéaires d’antennes sont situés s’étend sensiblement dans une zone centrale dudit même côté du véhicule automobile (2).
- 5. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal de communication radiofréquence est un canal UHF sur une bande de fréquence de 2,4 GHz.
- 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit module (4) identifiant électronique portatif et les deux réseaux (Ri, R2) linéaires d’antennes de ladite au moins une balise (1) sont aptes à communiquer selon le protocole Bluetooth Low Energy.
- 7. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit module (4) identifiant électronique portatif et les deux réseaux (Ri, R2) linéaires d’antennes de ladite au moins une balise (1) sont aptes à communiquer selon le protocole Wi-Fi.
- 8. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit module (4) identifiant électronique portatif est un téléphone mobile ou une tablette numérique ou un assistant numérique personnel ou un ordinateur portable.
- 9. Système selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un module électronique de traitement (6) relié à chaque réseau (R1, R2) linéaire d’antennes, configuré pour:- obtenir une mesure d’un angle entre chaque réseau linaire d’antennes et un module (4) identifiant électronique portatif ;- en déduire une distance séparant le module (4) identifiant électronique portatif du véhicule automobile (2) par triangulation ; et- autoriser ou non une fonctionnalité relative à l’accès au véhicule automobile selon que ladite distance est comprise ou non dans une zone d’autorisation sensiblement centrée autour du véhicule automobile (2).
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011146909A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Tokai Rika Co Ltd | 電子キーシステムのアンテナ構造 |
| US20160176382A1 (en) * | 2013-05-31 | 2016-06-23 | Jaguar Land Rover Limited | Movement Pattern Detection in a Vehicle Communication System |
| US20180084105A1 (en) * | 2016-09-22 | 2018-03-22 | Qualcomm Incorporated | Determining a region of a user equipment using directional receive antenna arrays |
-
2018
- 2018-08-31 FR FR1857862A patent/FR3085573B1/fr active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011146909A (ja) * | 2010-01-14 | 2011-07-28 | Tokai Rika Co Ltd | 電子キーシステムのアンテナ構造 |
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