FR3123456A1 - Détermination d’un décalage fréquentiel Doppler entre deux dispositifs mobiles l’un par rapport à l’autre - Google Patents

Détermination d’un décalage fréquentiel Doppler entre deux dispositifs mobiles l’un par rapport à l’autre Download PDF

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Abstract

Ce procédé comporte : - la réception par le dispositif A d’impulsions radiofréquences résultant de l’émission par le dispositif B d’impulsions radiofréquences successives respectives s’étant propagées jusqu’au dispositif A selon sensiblement un même trajet ; - pour chaque impulsion reçue, la démodulation de l’impulsion reçue pour obtenir une enveloppe de l’impulsion reçue, et la comparaison de l’enveloppe de l’impulsion reçue avec une réplique enregistrée dans le dispositif A d’une enveloppe de l’impulsion correspondante émise par le dispositif B ; et - la détermination du décalage fréquentiel Doppler à partir des comparaisons. Figure pour l’abrégé : Fig. 8

Description

Détermination d’un décalage fréquentiel Doppler entre deux dispositifs mobiles l’un par rapport à l’autre
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne un procédé de détermination d’un décalage fréquentiel Doppler entre deux dispositifs mobiles l’un par rapport à l’autre, un procédé de détermination d’une distance entre les deux dispositifs à partir du décalage fréquentiel Doppler, un procédé de géolocalisation relative de dispositifs utilisant le procédé de détermination de distance, un programme d’ordinateur correspondant, et un dispositif de détermination d’un décalage fréquentiel Doppler.
L’invention s’applique particulièrement dans le cadre de la géolocalisation à l’intérieur, d’objets et/ou de personnes en mouvement.
Arrière-plan technique
L’effet Doppler est le décalage de fréquence d’une onde, électromagnétique dans la présente invention, observé entre les mesures à l'émission et à la réception, lorsque la distance entre l'émetteur et le récepteur varie au cours du temps. La connaissance de ce décalage peut être utile par exemple pour déterminer la distance entre deux dispositifs mobiles l’un par rapport à l’autre.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir un procédé de détermination d’un décalage fréquentiel Doppler entre deux dispositifs mobiles l’un par rapport à l’autre.
Il est ainsi proposé un procédé de détermination d’un décalage fréquentiel Doppler entre des dispositifs A et B mobiles l’un par rapport à l’autre, caractérisé en ce qu’il comporte :
  • la réception par le dispositif A d’impulsions radiofréquences résultant de l’émission par le dispositif B d’impulsions radiofréquences successives respectives s’étant propagées jusqu’au dispositif A selon sensiblement un même trajet ;
  • pour chaque impulsion reçue :
    • la démodulation de l’impulsion reçue pour obtenir une enveloppe de l’impulsion reçue, et
    • la comparaison de l’enveloppe de l’impulsion reçue avec une réplique enregistrée dans le dispositif A d’une enveloppe de l’impulsion correspondante émise par le dispositif B ; et
  • la détermination du décalage fréquentiel Doppler à partir des comparaisons.
Ainsi, grâce à l’invention, il est possible de déterminer d’une manière simple le décalage fréquentiel Doppler.
De préférence, la comparaison de l’enveloppe de l’impulsion émise et de l’enveloppe de l’impulsion reçue, comporte :
  • l’alignement de l’enveloppe obtenue avec une réplique enregistrée dans le dispositif A d’une enveloppe de l’impulsion correspondante émise par le dispositif B ;
  • après alignement, l’intercorrélation de l’enveloppe de l’impulsion émise et de l’enveloppe de l’impulsion reçue ; et
  • le calcul d’une phase de l’intercorrélation ;
et le décalage fréquentiel Doppler est déterminé à partir des phases calculées.
De préférence également, le procédé comporte en outre :
  • pour chaque impulsion reçue, la détermination d’un instant de réception ;
et la détermination du décalage fréquentiel Doppler comporte :
  • la conversion des phases déterminées en une suite de phases déroulées se succédant selon les instants de réception des impulsions reçues respectives ;
  • la détermination par régression linéaire, d’une droite approchant la suite des phases déroulées ; et
  • la détermination du décalage Doppler à partir d’une pente de la droite.
Il est en outre proposé un procédé de détermination d’une distance entre des dispositifs A et B, caractérisé en ce qu’il comporte :
  • l’obtention d’une vitesse relative entre les dispositifs A et B ;
  • pour chaque impulsion radiofréquence émise par le dispositif B, la réception par le dispositif A d’impulsions résultant de cette impulsion radiofréquence émise et s’étant propagées jusqu’au dispositif A selon des trajets respectifs différents ;
  • pour chaque trajet :
    • l’obtention d’une longueur du trajet,
    • l’obtention d’un angle α du trajet au dispositif A et d’un angle β du trajet au dispositif B, l’obtention de l’angle β comportant la détermination d’un décalage fréquentiel Doppler pour le trajet considéré par un procédé selon l’invention, et la détermination de l’angle β à partir de la vitesse relative et du décalage fréquentiel Doppler, et
    • la détermination, à partir de la longueur du trajet, d’une première position possible D du dispositif B en supposant que le trajet est direct et fait l’angle α au dispositif A et d’une deuxième position possible E du dispositif B en supposant que le trajet est direct et fait l’angle β au dispositif B ; et
  • la détermination de la distance entre les dispositifs A et B à partir des paires de positions possibles D et E pour respectivement les trajets.
De préférence, la détermination de la longueur du trajet, comporte :
  • l’obtention d’un instant d’émission de l’impulsion par le dispositif B ;
  • la détermination d’un instant de réception de l’impulsion correspondant au trajet considéré ;
  • la détermination d’une durée du trajet à partir de l’instant d’émission et de l’instant de réception ; et
  • la détermination de la longueur du trajet à partir de la durée du trajet.
De préférence également, la détermination de la distance entre les dispositifs A et B à partir des paires de positions possibles D et E, comporte :
  • pour chacune d’au moins une paire de trajets, la détermination d’une intersection entre une première droite passant par les deux positions possibles D, E associées à un premier des trajets de la paire et une deuxième droite passant par les deux positions possibles D, E associées au deuxième des trajets de la paire ; et
  • la détermination de la distance entre les dispositifs A et B à partir de la ou des intersections.
De préférence également, la détermination de la distance entre les dispositifs A et B à partir de la ou des intersections, comporte :
  • la détermination d’un barycentre des intersections ; et
  • la détermination de la distance entre les dispositifs A et B à partir du barycentre.
De préférence également, la détermination de la distance entre les dispositifs A et B à partir des paires de positions possibles D et E, comporte :
  • la recherche d’un point minimisant une fonction de coût dépendant des paires de positions possibles D et E ; et
  • la détermination de la distance entre les dispositifs A et B à partir du point trouvé.
De préférence également, la fonction de coût dépend de distances entre le point et les droites passant respectivement par les paires de positions possibles D et E.
Il est également proposé un procédé de géolocalisation relative d’au moins trois dispositifs, comportant :
  • pour au moins certaines paires de dispositifs, la détermination d’une distance entre les deux dispositifs de la paire par un procédé selon l’invention ; et
  • la localisation relative des dispositifs à partir des distances déterminées.
Il est également proposé un programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’invention, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
Il est également proposé un dispositif A de détermination d’un décalage fréquentiel Doppler avec un dispositif B, les deux dispositifs A et B étant mobiles l’un par rapport à l’autre, caractérisé en ce qu’il comporte :
  • un récepteur radiofréquence pour recevoir des impulsions radiofréquences résultant de l’émission par le dispositif B d’impulsions radiofréquences successives respectives s’étant propagées jusqu’au dispositif A selon sensiblement un même trajet ;
  • un module d’analyse Doppler conçu pour :
    • pour chaque impulsion reçue : démoduler l’impulsion reçue pour obtenir une enveloppe de l’impulsion reçue, et comparer l’enveloppe de l’impulsion reçue avec une réplique enregistrée dans le dispositif A d’une enveloppe de l’impulsion correspondante émise par le dispositif B ; et
    • déterminer le décalage fréquentiel Doppler à partir des comparaisons
Brève description des figures
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
la est une vue simplifiée de dessus d’un réseau de dispositifs, selon l’invention,
la est une vue fonctionnelle d’un des dispositifs de la ,
la est un schéma-bloc illustrant les étapes d’un procédé de détermination d’une distance entre deux des dispositifs des figures 1 et 2,
la illustre deux trajets de propagation d’une impulsion entre deux des dispositifs des figures 1 et 2,
la illustre une réponse impulsionnelle de canal mesurée au dispositif recevant deux impulsions suivant, notamment, les trajets de la ,
la est similaire à la et illustre la détermination des durées des deux trajets de la ,
la illustre des angles du premier des deux trajets, respectivement au dispositif émettant l’impulsion et au dispositif recevant l’impulsion,
la illustre la détermination de deux positions possibles du dispositif émettant l’impulsion, à partir des angles du premier trajet,
la illustre la détermination de deux positions possibles du dispositif émettant l’impulsion, à partir des angles du deuxième trajet,
la illustre la détermination d’une intersection de deux droites respectivement définie par les deux positions possibles déterminées pour le premier trajet et les deux positions possibles déterminées pour le deuxième trajet,
la illustre la recherche d’un point minimisant une fonction de coût dépendant d’une distance entre chaque droite et ce point,
la illustre une trame d’échange entre les deux dispositifs,
la illustre une succession de trames selon la , pour les échanges entre des paires de dispositifs,
la est un schéma-bloc illustrant les étapes d’un procédé de géolocalisation relative des dispositifs du réseau,
la est un schéma-bloc illustrant les étapes d’un procédé de détermination d’un décalage fréquentiel Doppler, et
la représente une impulsion émise et son enveloppe.

Claims (12)

  1. Procédé (1500) de détermination d’un décalage fréquentiel Doppler entre des dispositifs A et B mobiles l’un par rapport à l’autre, caractérisé en ce qu’il comporte :
    • la réception par le dispositif A d’impulsions radiofréquences résultant de l’émission par le dispositif B d’impulsions radiofréquences successives respectives s’étant propagées jusqu’au dispositif A selon sensiblement un même trajet ;
    • pour chaque impulsion reçue : la démodulation de l’impulsion reçue pour obtenir une enveloppe de l’impulsion reçue, et la comparaison de l’enveloppe de l’impulsion reçue avec une réplique enregistrée dans le dispositif A d’une enveloppe de l’impulsion correspondante émise par le dispositif B ; et
    • la détermination du décalage fréquentiel Doppler à partir des comparaisons.
  2. Procédé (1500) selon la revendication 1, dans lequel la comparaison de l’enveloppe de l’impulsion émise et de l’enveloppe de l’impulsion reçue, comporte :
    • l’alignement de l’enveloppe obtenue avec une réplique enregistrée dans le dispositif A d’une enveloppe de l’impulsion correspondante émise par le dispositif B ;
    • après alignement, l’intercorrélation de l’enveloppe de l’impulsion émise et de l’enveloppe de l’impulsion reçue ; et
    • le calcul d’une phase de l’intercorrélation ;
    et dans lequel le décalage fréquentiel Doppler est déterminé à partir des phases calculées.
  3. Procédé (1500) selon la revendication 2, comportant en outre :
    • pour chaque impulsion reçue, la détermination d’un instant de réception ;
    et dans lequel la détermination du décalage fréquentiel Doppler comporte :
    • la conversion des phases déterminées en une suite de phases déroulées se succédant selon les instants de réception des impulsions reçues respectives ;
    • la détermination par régression linéaire, d’une droite approchant la suite des phases déroulées ; et
    • la détermination du décalage Doppler à partir d’une pente de la droite.
  4. Procédé (300) de détermination d’une distance (DAB) entre des dispositifs A et B, caractérisé en ce qu’il comporte :
    • l’obtention d’une vitesse relative (VB/A) entre les dispositifs A et B ;
    • pour chaque impulsion radiofréquence émise par le dispositif B, la réception (306) par le dispositif A d’impulsions résultant de cette impulsion radiofréquence émise et s’étant propagées jusqu’au dispositif A selon des trajets (T1, T2) respectifs différents ;
    • pour chaque trajet (T1, T2) : l’obtention d’une longueur (L1, L2) du trajet (T1, T2), l’obtention d’un angle α du trajet (T1, T2) au dispositif A et d’un angle β du trajet (T1, T2) au dispositif B, l’obtention de l’angle β comportant la détermination d’un décalage fréquentiel Doppler pour le trajet (T1, T2) considéré par un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, et la détermination de l’angle β à partir de la vitesse relative (VB/A) et du décalage fréquentiel Doppler, et la détermination, à partir de la longueur (L1, L2) du trajet (T1, T2), d’une première position possible D (D1, D2) du dispositif B en supposant que le trajet (T1, T2) est direct et fait l’angle α au dispositif A et d’une deuxième position possible E (E1, E2) du dispositif B en supposant que le trajet (T1, T2) est direct et fait l’angle β au dispositif B ; et
    • la détermination de la distance (DAB) entre les dispositifs A et B à partir des paires de positions possibles D (D1, D2) et E (E1, E2) pour respectivement les trajets (T1, T2).
  5. Procédé (300) selon la revendication 4, dans lequel la détermination de la longueur (L1, L2) du trajet (T1, T2), comporte :
    • l’obtention d’un instant d’émission (t0) de l’impulsion par le dispositif B ;
    • la détermination d’un instant de réception (t1, t2) de l’impulsion (I1, I2) correspondant au trajet (T1, T2) considéré ;
    • la détermination d’une durée (d1, d2) du trajet (T1, T2) à partir de l’instant d’émission (t0) et de l’instant de réception (t1, t2) ; et
    • la détermination de la longueur (L1, L2) du trajet (T1, T2) à partir de la durée (d1, d2) du trajet (T1, T2).
  6. Procédé (300) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la détermination de la distance (DAB) entre les dispositifs A et B à partir des paires de positions possibles D (D1, D2) et E (E1, E2), comporte :
    • pour chacune d’au moins une paire de trajets (T1, T2), la détermination d’une intersection (I12) entre une première droite passant par les deux positions possibles D, E associées à un premier des trajets (T1, T2) de la paire et une deuxième droite passant par les deux positions possibles D, E associées au deuxième des trajets (T1, T2) de la paire ; et
    • la détermination de la distance (DAB) entre les dispositifs A et B à partir de la ou des intersections (I12).
  7. Procédé (300) selon la revendication 6, dans lequel la détermination de la distance entre les dispositifs A et B à partir de la ou des intersections (I12), comporte :
    • la détermination d’un barycentre des intersections ; et
    • la détermination de la distance (DAB) entre les dispositifs A et B à partir du barycentre.
  8. Procédé (300) selon la revendication 6, dans lequel la détermination de la distance (DAB) entre les dispositifs A et B à partir des paires de positions possibles D et E, comporte :
    • la recherche d’un point (P) minimisant une fonction de coût dépendant des paires de positions possibles D et E ; et
    • la détermination de la distance (DAB) entre les dispositifs A et B à partir du point (P) trouvé.
  9. Procédé (300) selon la revendication 8, dans lequel la fonction de coût dépend de distances (P┴1, P┴2) entre le point (P) et les droites passant respectivement par les paires de positions possibles D et E.
  10. Procédé (1400) de géolocalisation relative d’au moins trois dispositifs (A, B, C), comportant :
    • pour au moins certaines paires de dispositifs (A, B, C), la détermination d’une distance entre les deux dispositifs de la paire par un procédé selon l’une quelconque des revendications 4 à 9 ; et
    • la localisation relative des dispositifs (A, B, C) à partir des distances déterminées.
  11. Programme d’ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur, caractérisé en ce qu’il comprend des instructions pour l’exécution des étapes d’un procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
  12. Dispositif A de détermination d’un décalage fréquentiel Doppler avec un dispositif B, les deux dispositifs A et B étant mobiles l’un par rapport à l’autre, caractérisé en ce qu’il comporte :
    • un récepteur radiofréquence (204) pour recevoir des impulsions radiofréquences résultant de l’émission par le dispositif B d’impulsions radiofréquences successives respectives s’étant propagées jusqu’au dispositif A selon sensiblement un même trajet ;
    • un module d’analyse Doppler (214’) conçu pour : pour chaque impulsion reçue : démoduler l’impulsion reçue pour obtenir une enveloppe de l’impulsion reçue, et comparer l’enveloppe de l’impulsion reçue avec une réplique enregistrée dans le dispositif A d’une enveloppe de l’impulsion correspondante émise par le dispositif B ; et déterminer le décalage fréquentiel Doppler à partir des comparaisons.
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