WO2006090071A1 - Systeme permettant d'aider un utilisateur a selectionner de maniere simple un dispositif electronique avec des ondes radio - Google Patents

Systeme permettant d'aider un utilisateur a selectionner de maniere simple un dispositif electronique avec des ondes radio Download PDF

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WO2006090071A1
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Yves Reza
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Yves Reza
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    • G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • G—PHYSICS
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    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00—Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/20—Binding and programming of remote control devices
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00—Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/70—Device selection
    • G08C2201/71—Directional beams

Definitions

  • the present invention relates to the use of high frequency radio waves, to enable a user to remotely select an electronic device from several simultaneously present devices and physically close, and this by performing simple gestures of designation of the device to select with a device of usual appearance and reduced size, such as that of a remote control or a personal assistant (commonly called "PDA").
  • PDA personal assistant
  • the present invention uses a user device, provided with a significantly directive antenna for selectively communicating with the various controlled devices from which the user wishes to designate one, as well as a possibility of navigation among a list of pre-ordered devices. -selected to allow the user to designate the controlled device he wishes to select.
  • the navigation is typically performed by means of a display device of the list of pre-selected controlled devices and buttons for selecting an item from the list.
  • the invention applies in particular to the selection of electronic devices inside a room of a living or working space, for example to allow a user standing or sitting, located at a distance that is typically of the order of 2 to 4 meters, to select an electronic device among the electronic devices present, which can be for example: a television set, a CD player, a DVD player, a video recorder, a hi-fi system, or even a function or subset within a complex electronic device such as a multichannel audio video amplifier usually designated by the symbol "5.1” or "7.1", if these may be remotely controlled by radio waves.
  • the current remote control devices make it possible to select one of several devices, or groups of functions (such as the selection of a source of an audio video amplifier) but require the user to perform an operation. selection made on the control device, for example the pressing of a button associated with the device or object chosen, or choices on a menu displayed on a screen. Such a selection mode is suitable for selecting one of a small number of devices, but becomes increasingly cumbersome and complex as the number of selectable devices increases. Such an increase has already been noted with the increasing diffusion and diversity of the devices on the market, and should continue or grow in the future with the improvement of electronic technologies and the emergence of local radio networks for the general public. low cost (eg WiFi or Zigbee standard)
  • a radio wave communication between the user device on the one hand and the various devices controlled on the other hand does not, in general, to distinguish between the controlled devices geographically close, for example among all devices ordered present in the same part of the room in which the user is located.
  • the invention thus enables a user to help select an electronic device from one or more by providing a simple and intuitive means for defining by a simple pointing gesture a reduced set of closely controlled devices among them, including the user. can easily navigate and make choices.
  • the invention also makes it possible to decouple the physical selection of one of several electronic devices on the one hand and on the other hand the detailed knowledge of the characteristics thereof: a) The selection of the selected device is first performed in a manner The device selected can then describe its user interface in detail using a description protocol defined in advance and independent of the specific aspects. of this user interface
  • the present invention provides the following advantages: - Selection operation of an electronic device assisted in a simple and intuitive way, little dependent on the number of electronic devices that can be selected
  • the present invention aims to overcome the aforementioned drawbacks by providing a system and interface devices that allow easy selection of an electronic device and this by simple means, effective and inexpensive.
  • FIG. 1 describes a typical situation in which the use of the invention brings a plus to the user (U): this user has a user device (DU), such as a remote control or a personal assistant ( PDA) and is facing several electronic devices controlled (DCl) to (DC6), some of which are in the same room as him and others not.
  • DU user device
  • PDA personal assistant
  • DCl electronic devices controlled
  • DC6 electronic devices controlled
  • DVDs or VCRs or any other devices that can be remotely controlled.
  • the devices controlled (DC1) to (DC4) are in the same room as the user.
  • the user is in this case typically at a distance of about 2 to 4 meters from the devices controlled.
  • the controlled devices (DC5) and (DC6) are in another room than the user and are therefore not visible by him.
  • Figure 2 summarizes the essential elements that make up the system.
  • FIG. 3 describes the main elements that are included in the user device (DU) and the controlled device (DCN).
  • FIG. 4 and FIG. 5 describe variants of the invention in which a controlled device (DCN) is produced in the form of two distinct physical elements.
  • FIG. 7 describes a typical example of a significantly directional antenna implementation: a helical antenna operating in axial mode.
  • - HLG
  • HLG the propeller itself
  • HLP represents the ground plane associated with the propeller
  • HLR represents a typical radiation pattern of this antenna form, characterized by the following elements:
  • the axis (AU) is the upright half vertical straight up.
  • Figure 6 describes a situation in which: - there are several controlled devices (DC13), (DC24), (DC46) and (DC57) the user (U) can move the user device (DU) from the position (DU1) at position (DU2) by successively pointing at the different controlled devices (DC13), (DC24), (DC46) and (DC57)
  • the various devices controlled (DC13), (DC24), (DC46) and (DC57) will be successively illuminated in radio waves by the user device (DU), with the possibility that at one given instant, the user device (DU) illuminates more than one controlled device (DCN) in radio waves among the controlled devices (DC13), (DC24), (DC46) and (DC57).
  • FIG. 8 represents a variant of the user device (DU) which contains, in addition to the variant presented in FIG.
  • an accelerometer (AC) in at least one axis which supplies to the electronic, arithmetic and logic means (LU) an electrical signal (LU ) representative of the accelerations measured by the accelerometer (AC).
  • the electrical signal (AU) can be used by the electronic, arithmetic and logic means (LN) to detect the beginning and the end of the movements that the user (U) imposes on the user device (DU). This possibility can be used in particular to detect the beginning and the end of the movements of the user device (DU) performed in the context of situations such as those. described in Figure 6.
  • Figure 1 shows the difficulty of proceeding, in a typical case, to the designation of a controlled device among several with the aid of a simple pointing of the device.
  • the typical dimensions of a consumer electronic device are 40 centimeters in width and 5 to 10 centimeters for a CD, DVD or VCR type device, and the user is typically at a distance of between 2 and 4 meters of these devices.
  • a height of 5 centimeters appears at an angle less than 1 ° (1 degree of angle)
  • a width of 40 centimeters appears at an angle of about 7 °.
  • distinguishing an angle of less than 1 ° is an uncomfortable action, and in addition the dimension seen at an angle of 7 ° introduces a uncertainty about the part of the device to be designated. Assistance to the user is therefore necessary for this designation action to be carried out in a simple and natural manner.
  • the present invention defines such assistance, which can be achieved with simple and inexpensive means.
  • FIG.2 OVERVIEW OF THE ELEMENTS OF THE INVENTION Figure 2 gives a high-level overview of the main elements involved in the operation of the invention: a) the user (U), who manipulates the user device (DU), which is provided with at least one significantly directional antenna (AD), whose axis (AU) indicates the direction of greatest gain of this significantly directive antenna (AD) b) at least one device controlled electronics (DCN) c) a bi-directional (KN) channel for transmitting digital information at least occasionally between the user device (DU) on the one hand and each of the at least one controlled device (s) (DCN) on the other go.
  • DCN device controlled electronics
  • AO for example significantly omnidirectional
  • DCN controlled device
  • the transmission channel (KN) is not necessarily a permanent channel; for example, and typically, all or part of the controlled device (s) (DCN) can be listened to non-permanently, periodically or occasionally, for example listening for 10 milliseconds 10 times per second, which allows a controlled device (DCN) to decide whether to switch to a more active communication state based on what it has detected during a listening.
  • DCN controlled device
  • the transmission channel (KN) is not necessarily a direct channel; for example, radio local area network protocols, such as the Zigbee protocol, allow direct communications between two nodes of the same network or, if necessary, the passage of information through a coordinator of the local network (a "PAN coordinator" ) and in this case only communications with the user device (DU) that require significant directivity for the operation of the invention are performed directly between the user device (DU) by means of the significantly directional antenna (AD) and the relevant controlled device (s) (DCN).
  • radio local area network protocols such as the Zigbee protocol
  • FIGS 3, 4 and 5 detail the various elements that can compose the user device (DU) and the various device (s) ordered (s).
  • Figure 3 describes the main elements that are included in the user device (DU):
  • a radio wave transmitter controlled by information in digital form (FU), transmitting a radio wave beam (OEU) a directive wave receiving (RU) receiving a radio wave beam (ORU ) and outputting digital information (RU) - electronic, arithmetic and logical (LU) means with memory and computing capabilities
  • a user interface device receiving from the electronic, arithmetic and logical means (LU) commands (CU) for restitution to the user, and transmitting to the means (LU) commands and information entered by the user;
  • the device can itself include:
  • a sensory rendering device which can typically be a display device (with a display and / or indicator lights) and / or a sound reproduction device .
  • an information input device INU which can typically be a set of buttons, joysticks, rotary knobs, any positively actuatable means or voice recognition
  • Figure 3 also describes the main elements that are included in the controlled device (DCN): a directional wave transmitter (EN) emitting a radio wave beam (OEN) and controlled by information in digital form (FN)
  • DCN controlled device
  • EN directional wave transmitter
  • OFEN radio wave beam
  • FN digital form
  • a directional wave receiver receiving a radio wave beam (RNB) and outputting digital information (RN)
  • VN an optional device for sensory reproduction
  • LN arithmetical and logic means
  • CVN transmission channel
  • the controlled device (DCN) shown in FIG. 3 may also include an optional sensory feedback device (VN), which may typically be a display device (with a display and / or indicator lights) and / or a display device. sound reproduction, controlled by the arithmetic and logic means (LN) by means of a transmission channel (CVN).
  • VN sensory feedback device
  • LN arithmetic and logic means
  • CVN transmission channel
  • the controlled device (DCN) shown in Figure 3 can be realized in the manner shown in FIG. Figure 3, or on the contrary made according to other variants, two of which are shown in Figure 4 and Figure 5.
  • the controlled device (DCN) comprises all the elements that are necessary for its dialogue with the user device (DU) and its control by the latter.
  • the controlled device is made in two parts, as follows: i) a passive controlled device (DCP), which may be a conventional electronic device such as a television receiver, a DVD player or a VCR, which for example has the ability to be remotely controlled by a conventional infrared remote control; ii) a control device (DN) which is a separate device, which communicates with the user device (DU) to transmission channel (KN) means iii) for controlling the passive controlled device (DCP), the control device (DN) uses a transmission channel (CN), which can:
  • DCP passive controlled device
  • the control device can, in this case of implementation, be placed at a distance from the passive controlled device (DCP)
  • the sensory feedback device (VN) When the sensory feedback device (VN) is located in the passive controlled device (DCP), it may typically be any visual or sound means to indicate that the passive controlled device
  • the sensory reproduction can be achieved by a variation of any characteristic of the light display or the sound effects of the passive controlled device (DCP), for example a blinking of the indicator light or a modification of the display of the light. 'a bulletin board.
  • This variation may be native to the passive controlled device (DCP), in that the passive controlled device (DCP) may have an ability to effect such variation in response to a command or indication transmitted to it by the transmission channel (CN).
  • the user device (DU) and the control devices (DNs) have a transmitter (EU) and a receiver (RU) for radio waves.
  • the controlled devices (DCN) have a transmitter (EN) and a receiver (RN) radio waves.
  • the transmitter (EU) and the receiver (EU) use as radio antenna: - at least one significantly directional antenna (AD)
  • the transmitter and / or the receiver can choose the antenna to be used according to the type of broadcast or reception to be performed; in this case, the selection of the antenna can for example be made with diode switches called "PIN"
  • Both the user device (DU) and the controlled devices (DCN) have electronic, arithmetic and logical (LU) and (LN) means which: i) provide the transmitters (EU) and (EN) with binary signals (FU ) and (FN) which will be transmitted by the transmission channel (KN) in the form of transmitted directive waves (OEU) and (OEN) ii) receive receivers (RU) and (RN) binary signals (SU) and (SN) that have been received by the transmission channel (KN) in the form of received command waves (ORU) and (ORN) A.2) THE MAIN CONCEPTS OF THE INVENTION
  • the main concepts relating to the operation of the invention are as follows: a) The frequencies and directivity of radio waves b) The components for managing radio communications c) The protocols for the management of radio transmissions d) The notion of radio channel transmission (KN) e) The use of a significantly directive antenna (AD) in the dialogue between a user device (DU) and at least one controlled device (DCN) f) The notion of user lighting (U) ) of a zone by means of radio waves transmitted by the user device (DU)
  • the following types of such guidance waves may be used in particular: a) special attention will be paid to frequency bands that can be used without prior license, such as frequencies for industrial, scientific and medical use (ISM) ), and reserved for use by devices whose emission characteristics (and in particular the transmission power) are regulated. These frequency bands are generally similar (but not identical) between the European Union, the USA and Japan.
  • the following frequency bands of the ISM type whose use is advantageous in the context of the present invention are particularly suitable: - 315 MHz, 418 to 433 MHz
  • This amplitude information a) will be used to measure the average amplitude of the received signal, and, when necessary, the signal-to-noise ratio of the received signal b) may be available in digital form or in the form of an electrical voltage; in both cases, the electronic, arithmetic and logical (LU) means (and will be adapted to process the amplitude information
  • the modulation technique used for radio transmissions is therefore immaterial, insofar as the components that manage the radio part provide information sufficiently representative of the amplitude of the radio waves received.
  • the notion of transmission channel (KN) corresponds to the possibility for the user device (DU) to be able to exchange data with a controlled device (DCN).
  • This transmission channel may be occasional or periodic, for example if the controlled device (DCN) is in periodic listening and only becomes active if it detects a radio activity which concerns it.
  • DCN controlled device
  • KN can also be direct (with a direct exchange of information) or, in some cases, indirect (with an exchange of information that can go through a third party device).
  • the channel can be indirect when the concept of directivity of the transmission does not intervene.
  • AD significantly directive antenna
  • the management of short-range radio communications, and in particular the management of local radio networks, is in most cases based on the use of significantly omnidirectional antennas, since the objective is to overcome the exact location of the nation. different nodes or intervening devices.
  • the present invention assumes the use, at least for certain actions, of a significantly directional antenna, since the location of the different nodes or devices Stakeholders is an important element for the Preselection of Controlled Devices (DCN).
  • DCN Controlled Devices
  • Figure 7 describes a conventional example of a significantly directional antenna, the helix antenna operating in axial mode.
  • a directional antenna according to the position given to it by the user (U) by manipulating the user device (DU): a) performs a first filtering of the controlled devices (DCN) with which the user device (DU) can communicate b) makes it possible to introduce significant differences in amplitude (all things being equal) received from the different controlled devices (DCN) according to whether they are close to or distant from the axis (AU) of the directionally significant antenna ( AD)
  • the user (U) orients the axis (AU) of the significantly directional antenna (AD) in the direction of an area in which the (or one of) the device (s) ordered (DCN) that he wishes to select b) at least a portion of the radio exchange between the user device (DU) and the controlled devices (DCN) uses the significantly directional antenna (AD)
  • the gesture of the user (U) to designate at least one controlled device (DCN) that he wishes to designate The user (U) illuminates the zone in which the (or one) of the device (s) is located ) controlled (DCN) that it wishes to select by means of radio waves transmitted by the user device (DU); for this, it orients the axis (AU) of the significantly directional antenna (AD) in substantially in the direction of this area.
  • This orientation can be achieved by means of a static gesture (pointing) or by means of a dynamic gesture (sweeping).
  • the important thing is that the start time (IND) and the end time (INF) of this light are known; for this, it is for example possible to proceed using one or more of the following techniques: a) the user (U) presses a button to indicate the start time and presses a button again to indicate the moment end (or the user (U) presses a button continuously between the start time and end time) b) use of an accelerometer to determine the start time and the end time of a sweeping gesture A.3.2) The actions of the user device (DU) and the controlled devices (DCN)
  • IND and which ends at the earliest end time (INF)
  • the user device (DU) and the controlled devices (DCN) perform the following sequence (SQ) of operations, for example after the User (U) has placed the axis of the antenna significantly directional
  • the user device (DU) transmits radio messages to the various controlled devices (DCN) present requesting the controlled devices (DCN) of answer b) the different controlled devices (DCN) present having detected the radio messages transmitted by the user device (DU) during step a) above in turn emit radio waves to the user device (DU) c ) the user device (DU) listens for a predetermined time radio messages issued by the various devices controlled (DCN) in step b) above d) at least one of steps a) or c) ci above is performed by the user device (DU) using the significantly directional antenna (AD), the obtained directivity being better if the two steps are carried out with this antenna e) from the messages received during step ⁇ above, the user device (DU) creates a list of the ordered devices (DCNs) that responded The sequence (SQ) can be performed one or more times, in particular to allow the user device (DU) to: manage any collisions
  • the content of the radio messages exchanged in the sequence (SQ) is adapted to the realization of the sequence
  • the signals received by the user device (DU) The user device (DU) receives in step c) of the above sequence only messages from controlled devices (DCN) which are not too far from the axis (AU) of the significantly directional antenna (AD).
  • DCN controlled devices
  • AD significantly directional antenna
  • the user device (DU) may have additional information on the radio waves corresponding to the messages received during step c) of the above sequence from each controlled device (DCN), and in particular the information of:
  • the pre-selection of the controlled devices (DCN) by the user device (DU) relates only to the controlled devices (DCN) having responded to step c) of the sequence described above and is divided into three parts: a) L identification of the controlled devices (DCN) by the user device (DU) b) Filtering of the controlled devices (DCN) by the user device (DU) c) Presentation to the user (U) of the controlled devices (DCN) by the user device (DU)
  • the identification of the controlled devices (DCN) by the user device (DU) consists for the user device (DU) to know or to assign a unique identifier to each (DCN) in order to subsequently be able to communicate selectively with each of the controlled devices. (DCN).
  • DCN unique identifier
  • the controlled devices (DCNs) and the user devices (DUs) are part of a local area network in which each of these devices has a unique identifier in that local area network, that unique identifier may be used as an identifier by the user device (DU) in the context of the present invention.
  • the user device (DU) can create an identifier adapted to the present invention, for example by using one of the following methods: a) an identifier specific to each controlled device (DCN) that it will be possible to pre-select has been previously assigned (static identification) b) collision management tools can manage dynamic identifiers: i) collision management ensures that radio messages received from different devices DCNs are received in sequence ii) both the user device (DU) and each user device (DCN) can know the instant of sending a message with an accuracy of the order of 100 microseconds, for example in : - using a quartz time reference
  • the different controlled devices (DCN) synchronize with this time reference iii) in response to each first message received from a controlled device (DCN) specific, the user device (DU) responds with a message that contains:
  • the difference of amplitude is not always significant when it concerns a given frequency the difference of amplitude is clearly more significant when it concerns several frequencies, and in particular a range continuous frequency (eg the 2.4 Ghz ISM frequency range) in particular, it is very rare that a radio signal having undergone at least one reflection has a constant amplitude over a frequency range such as the frequency range ISM at 2.4 Ghz (assuming that the amplitudes of the emitted on the different frequencies of the gem are constant)
  • filtering criteria which: a) are associated with quality indicators of the radio signal received by the user device (DU) during step c) of the sequence of operations (SQ) b) allow to eliminate from the list of the pre-selected controlled devices (DCN) only according to the results of the step c) of the sequence (SQ) those whose value of the quality indicators is insufficient c) make it possible to constitute a sorted list of ordered devices (DCNs) that responded, sorting the list from the values of one or more of these indicators
  • the following quality indicators (the highest values correspond to a better signal received): a) amplitude of the signal received on a given frequency; this indicator makes it possible to discriminate with a good probability the controlled devices (DCN) which are significantly far from the axis (AU) of the directionally significant antenna (AD) b) amplitude of the signal received over a frequency range (calculated by example as the average in dB of amplitudes over the frequency range); the same applies as for the previous indicator, with a better probability of discrimination c) constancy of the signal over a frequency range (calculated for example as the average value in dB of amplitudes received over a frequency range minus one value in dB representing the variation of the amplitudes received over the frequency range, or as the opposite of the variation in dB of the amplitudes received over the frequency range); this indicator makes it possible to eliminate with a good probability the received radio signals which correspond to reflections d) signal-to-noise ratio of
  • the amplitude can be:
  • sequence of operations will be performed a number of times adapted to a good measure of the quality indicator (s) used for the filtering operation.
  • the presentation to the user (U) of this list can be an important element of comfort for the user.
  • an appreciable number of controlled devices (DCN) have been pre-selected (for example more than four or five)
  • the order in which they are presented to the user (U) becomes important, the objective being to present first those which are a priori most relevant to the user.
  • this order it is for example possible to use one or more of the following methods: a) first place the controlled devices (DCN) that the user (U) has selected last and / or for a period of more than N seconds b) use the same criteria as those used for the filtering of controlled devices (DCN): the ordered devices having obtained the best values of the quality indicators are presented first; in this case, indeed, the probability that these controlled devices (DCN) are closest to the axis (AU) used by the user (U) to designate the area to be illuminated is appreciable
  • the user device (DU) can enter, after the pre-selection of a controlled device (DCN), into a selective dialogue with this controlled device (DCN).
  • This dialogue can notably make it possible to carry out the following sequence of actions: a) the transmission by the selected controlled device (DCN) to the user device (DU) of information enabling the user (U) to better control this controlled device ( DCN), such as:
  • the controlled device (DCN) possible choices for the user (U), for example in the form of information which enables the user device (DU) to constitute a menu of choice for the user (U) - information on the current state of the controlled device ( DCN) b) the presentation by the user device (DU) to the user (U) of this information, for example in the form of a menu of choice and / or information messages c) the command of the controlled device (DCN) by the user (U) using the information presented in point b) above
  • the general operation of the invention is therefore as follows: a) the user (U) orients the axis (AU) of the significantly directional antenna (AD) of the user device (DU) substantially in the direction of a (DCN) it wishes to select b) the user device (DU) transmits radio messages to the various controlled devices (DCN) present c) the different controlled devices (DCN) present having detected the radio messages transmitted by the user device (DU) during step b) above in turn emit radio waves to the user device (DU) d) the device user (DU) listens for a predetermined time radio messages issued by the various devices controlled (DCN) in step c) above e) at least one of the steps b) or d) above is performed by the user device (DU) using the significantly directive antenna (AD) f) the user device (DU) creates a list of controlled systems (DCN ) pre-selected from the list of controlled devices (DCNs) that responded in step d
  • the user device (DU) uses information relating to the amplitude of the radio waves received from the controlled devices (DCN) during step d) above to constitute the list of pre-selected controlled systems (DCN), for example to present to the user (U) a sorted list of controlled devices
  • the user device (DU) uses information relating to the signal-to-noise ratio of the radio waves received from the controlled devices (DCN) in step d) above to constitute the list of pre-selected controlled systems (DCNs); c) the user device (DU) uses information relating to radio waves received on several different frequencies of the part of the controlled devices (DCN) during step d) above to constitute the list of pre-selected controlled systems (DCN), for example by measuring amplitude or signal-to-noise ratio information over several different frequencies d) the user (U) has the possibility to navigate in the list of pre-selected controlled systems (DCN) and to make selection operations in this list, for example by being able to move forward or backward in this list and by being able to select the controlled device (DCN) current e) the controlled systems (DCN) have a sensory feedback device (VN) and use this sensory feedback device (VN) and use this sensory feedback device (VN) and use this sensory feedback device (VN) and use this sensory feedback device (VN
  • the possibility for the user device (DU) to be able to communicate with the user (U) supposes the existence of a user interface (UI), and a dialogue between this user interface (UI) with the electronic, arithmetic and logical means (LU), who:
  • the device (IU) may typically comprise: a) a sensory rendering device (VU), which may typically be a display device (with a display and / or indicator lights) and / or a sound reproduction device b) an information acquisition device (INU) which can typically be a set of keys, joysticks, rotary knobs, touch screen, any positively actuatable means or voice recognition
  • VU sensory rendering device
  • INU information acquisition device
  • I / user interface type “personal assistant” (PDA)
  • PDA personal assistant
  • the invention can be used with a personal assistant interface (PDA) in which:
  • the display is made by means of a screen, in character mode or in graphic mode
  • the input of information by the user (U) is carried out by means of a menu of choice, with for example a touch screen, or a keyboard, typically a virtual keyboard b) I / user interface of minimum type
  • the user interface (UI) that can be used in the context of the present invention for assisting in the selection of an electronic device can be reduced to a minimum, then it can be composed of a single button, preferably accompanied by but not necessarily by a single indicator light.
  • the use by the user (U) of such an interface will be described below.
  • an accelerometer (AC) a) Within the framework of a user interface of the "personal assistant” (PDA) type: to detect the inclination of the user device ( DU) and allow a simpler choice within a vertical list of choices
  • These two types of detection can be performed with an accelerometer with at least two axes, and part of these detections can be performed with a single-axis accelerometer.
  • the arithmetic and logical part of the electronic, arithmetic and logical (LU) and (LN) means can be realized in a particularly simple way from a micro-controller 8 bits of a very moderate cost
  • Microelectroncis or an 8051 compatible microcontroller. These microcontrollers are equipped with significant computing power, and are capable of generating control pulses and measuring the moment of occurrence of pulses with a precision of the order of the microsecond. Some of these microcontrollers are equipped with analog / digital converters for converting an analog signal into a digital signal in microseconds or tens of microseconds and with an accuracy of 8 or 10 bits. When these analog / digital converters are preceded by peak detectors, they can measure the amplitude an analog signal transmitted by electronic means.
  • the analog signal that may be presented to the analog-to-digital converter of the microcontroller has typically been amplified according to conventional amplification and bandpass filtering techniques based on transistors or operational amplifiers.
  • microcontrollers are equipped with radio transmitters / receivers, especially in the band of 432 Mz, which allows to integrate in a single physical component the microcontroller and the transmitter and / or the radio receiver.
  • microcontrollers also have fast serial links allowing them to interface with other components with such links, such as for example the Chipcon 2.4 Ghz CC2420 transceiver.
  • microcontrollers typically have read-only memory, so-called “flash memory” or electrically reprogrammable memory (so-called “EEPROM” memory) for storing programs or permanent data.
  • flash memory electrically reprogrammable memory
  • EEPROM electrically reprogrammable memory
  • the available RAM sizes are very variable and can therefore be adapted to the needs relating to the implementation of the present invention.
  • the electronic part of these electronic, arithmetic and logical means depends on the details of implementation and only uses conventional electronic techniques such as: power supplies, amplification, threshold detection, band pass filtering. . .
  • I / user device user interface In its minimum version, the user interface is reduced to one or more buttons, possibly with one or more indicator lights. These buttons and these LEDs can be directly interfaces with the microcontroller. In a more ergonomic version for the user means of display and data entry can be used such as:
  • the user device (DU) of the invention can easily be incorporated into an existing device such as: traditional remote control, personal assistant (commonly called "PDA”), mobile phone
  • the optional accelerometer provides electrical signals representative of the accelerations experienced by the component in 1, 2 or 3 axes. These representative signals may be provided in the form of DC voltages or periodic logic signals whose cycle time is representative of the acceleration undergone. Given the fact that it is to detect movements made by a consumer human user, a sampling frequency of the order of 10 to 15 values per axis and per second appears sufficient.
  • manufacturers of such accelerometers include: St Microelectronics, Analog Devices and Memsic. As an example, the notes Memsic 's website (www.memsic.com) describes techniques for using accelerometers.
  • the vertical displacement can be detected by comparing the value of the gravity measured by the accelerometer with the average value known in advance of the accelerometer. earth's gravity the horizontal displacement can be detected by measuring the significant accelerations in a horizontal axis corresponding to the expected movement on the part of the user (U)
  • the sensory restitution device (VN) makes it possible to warn the user (U) by means of a sensory echo, typically visual and / or auditory and / or by vibration.
  • This sensory rendering device (VN) can therefore typically be achieved by any combination of means such as: a) indicator light illuminated, fixed or flashing, with visual effects that may vary over time, for example achieved by means LEDs controlled by electronic, arithmetical and logical means (LN) b) audible indicators, such as piezo vibrators c) vibrators, which allow to provide a serious sound d) all sound and / or visual effects that can be realized by the controlled device (DCN) B.3) RADIO COMPONENTS
  • the radio components may be integrated circuits or pre-assembled modules. Among the manufactures of radio integrated circuits, mention may be made of: Chipcon, Frescale, Oki, Microchip.
  • the CC2500 transceiver components (which handle packets including error correction) and CC2420 (which has more high level of package management). These two components provide amplitude information in digital form and are designed to be very easily coupled to a conventional microcontroller.

Abstract

La présente invention est relative à l'utilisation d'ondes radio haute fréquence, pour permettre à un utilisateur de sélectionner à distance un dispositif électronique parmi plusieurs dispositifs présents simultanément et physiquement proches, et cela en exécutant des gestes simples de désignation du dispositif à sélectionner avec un dispositif d'apparence usuelle et de taille réduite, telle que celle d'une télécommande ou d'un assistant personnel (couramment appelé « PDA ») . La présente invention utilise un dispositif utilisateur, muni d'une antenne significativement directive pour communiquer de manière sélective avec les différents dispositifs commandés parmi lesquels l'utilisateur souhaite en désigner un, ainsi que d'une possibilité de navigation parmi une liste de dispositifs commandés pré-sélectionnés pour permettre à l'utilisateur de désigner le dispositif commandé qu'il souhaite sélectionner. La navigation est typiquement réalisée au moyen d'un dispositif d'affichage de la liste des dispositifs commandés pré-sélectionnés et de touches permettant de sélectionner un élément de la liste.

Description

SYSTEME PERMETTANT D'AIDER UN UTILISATEUR A SELECTIONNER DE MANIERE SIMPLE UN DISPOSITIF ELECTRONIQUE AVEC DES ONDES
RADIO
La présente invention est relative à l'utilisation d'ondes radio haute fréquence, pour permettre à un utilisateur de sélectionner à distance un dispositif électronique parmi plusieurs dispositifs présents simultanément et physiquement proches, et cela en exécutant des gestes simples de désignation du dispositif à sélectionner avec un dispositif d' apparence usuelle et de taillé réduite, telle que celle d'une télécommande ou d'un assistant personnel (couramment appelé « PDA ») .
La présente invention utilise un dispositif utilisateur, muni d'un antenne significativement directive pour communiquer de manière sélective avec les différents dispositifs commandés parmi lesquels l'utilisateur souhaite en désigner un, ainsi que d'une possibilité de navigation parmi une liste de dispositifs commandés pré-sélectionnés pour permettre à l'utilisateur de désigner le dispositif commandé qu'il souhaite sélectionner. La navigation est typiquement réalisée au moyen d'un dispositif d'affichage de la liste des dispositifs commandés pré sélectionnés et de touches permettant de sélectionner un élément de la liste. L'invention s'applique en particulier à la sélection de dispositifs électroniques à l'intérieur d'une pièce d'un local d'habitation ou de travail, par exemple pour permettre à un utilisateur debout ou assis, situé à une distance qui est typiquement de l'ordre de 2 à 4 mètres, de sélectionner un dispositif électronique parmi les dispositifs électroniques présents, qui peuvent être par exemple : un téléviseur, un lecteur de CD, un lecteur de DVD, un magnétoscope, une chaîne hi-fi, ou même une fonction ou un sous-ensemble au sein d'un dispositif électronique complexe tel qu'un amplificateur audio vidéo multicanal habituellement désigné par le sigle « 5.1 » ou « 7.1 », si ceux ci peuvent être télécommandés au moyen d'ondes radio.
Les dispositifs actuels de commande à distance permettent en effet de sélectionner un dispositif parmi plusieurs, ou des groupes de fonctions (tels que la sélection d'une source d'un ampli audio vidéo) mais nécessitent de la part de l'utilisateur une opération de sélection réalisée sur le dispositif de commande, par exemple l'appui d'un bouton associé au dispositif ou à l'objet choisi, ou des choix sur un menu affiché sur un écran. Un tel mode de sélection est adapté à la sélection d'un dispositif parmi un nombre réduit de dispositifs, mais devient de plus en plus lourd et complexe au fur et à mesure que le nombre de dispositifs pouvant être sélectionnés augmente. Or une telle augmentation a déjà été constatée avec la diffusion et la diversité croissantes des dispositifs proposés sur le marché, et devrait continuer ou s'amplifier dans le futur avec l'amélioration des techniques électroniques et l'apparition de réseaux locaux radio grand public et de faible coût (par exemple au standard WiFi ou Zigbee)
On remarquera aussi qu'une communication par ondes radio entre le dispositif utilisateur d'une part et les divers dispositifs commandés d'autre part ne permet pas, en général, de distinguer entre les dispositifs commandés géographiquement proches, par exemple parmi tous les dispositifs commandés présents dans une même partie de la pièce dans laquelle se situe l'utilisateur. L' invention permet donc à un utilisateur d' aider à sélectionner un dispositif électronique parmi un ou plusieurs en fournissant un moyen simple et intuitif pour définir par un geste simple de pointage un ensemble réduit de dispositifs commandés proches entre eux, parmi lesquels l'utilisateur pourra facilement naviguer et faire des choix.
L' invention permet aussi de découpler la sélection physique d'un dispositif électronique parmi plusieurs d'une part et d'autre part la connaissance détaillée des caractéristiques de celui-ci : a) La sélection du dispositif sélectionné est d'abord réalisée de manière simple à l'aide du système et des dispositifs d'aide objets de la présente invention b) Le dispositif sélectionné peut ensuite décrire son interface utilisateur de manière détaillée au moyen d'un protocole de description défini à l'avance et indépendant des aspects spécifiques de cette interface utilisateur
Par rapport aux solutions précédentes, la présente invention apporte les avantages suivants : - Opération de sélection d'un dispositif électronique assistée de manière simple et intuitive, peu dépendante du nombre de dispositifs électroniques pouvant être sélectionnés
- Possibilité de sélectionner puis télécommander des dispositifs dont les caractéristiques de l'interface utilisateur ne sont pas connues à l'avance.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en fournissant un système et des dispositifs d'interface qui permettent une sélection aisée d'un dispositif électronique et ce, par des moyens simples, efficaces et peu coûteux. PRESENTATION DES FIGURES
La Figure 1 décrit une situation typique dans laquelle l'utilisation de l'invention apporte un plus à l'utilisateur (U) : celui-ci dispose d'un dispositif utilisateur (DU), tel qu'une télécommande ou un assistant personnel (PDA) et est face à plusieurs dispositifs électroniques commandés (DCl) à (DC6) , dont certains sont dans la même pièce que lui et d'autres non. Ces dispositifs commandés peuvent être typiquement des lecteurs de CD, de
DVD ou des magnétoscopes, ou tout autre dispositifs pouvant être télécommandé.
Les dispositifs commandés (DCl) à (DC4) sont dans la même pièce que l'utilisateur. L'utilisateur se trouve dans ce cas typiquement à une distance de l'ordre de 2 à 4 mètres des dispositifs commandés.
Les dispositifs commandés (DC5) et (DC6) sont dans une autre pièce que l'utilisateur et ne sont donc pas visibles par lui. , La Figure 2 résume les éléments essentiels qui composent le système.
La Figure 3 décrit les principaux éléments qui sont inclus dans le dispositif utilisateur (DU) et le dispositif commandé (DCN) . La Figure 4 et la Figure 5 décrivent des variantes de l'invention dans lesquelles un dispositif commandé (DCN) est réalisé sous la forme de deux éléments physiques distincts .
La Figure 7 décrit un exemple classique de réalisation d' antenne significativement directive : une antenne en forme d'hélice fonctionnant en mode axial. Dans cette figure : - (HLG) représente l'hélice proprement dite
(HLP) représente le plan de masse associé à l' hélice
(HLR) représente un diagramme de rayonnement typique de cette forme d'antenne, caractérisé par les éléments suivants :
. un lobe principal étroit et correspondant à un gain élevé des lobes secondaires séparés de manière nette du lobe principal et d'amplitude significativement inférieure à celle du lobe principal
Pour cette antenne, l'axe (AU) est la demi droite verticale orientée vers le haut.
La Figure 6 décrit une situation dans laquelle : - il existe plusieurs dispositifs commandés (DC13), (DC24), (DC46) et (DC57) l'utilisateur (U) peut déplacer le dispositif utilisateur (DU) de la position (DUl) à la position (DU2) en pointant successivement sur les différents dispositifs commandés (DC13) , (DC24), (DC46) et (DC57)
Dans ce contexte, si le dispositif utilisateur (DU) est doté d'un émetteur d'ondes (EU) significativement directif, par exemple un émetteur d'ondes radio utilisant une antenne significativement directive (AD) , par exemple une antenne aux caractéristiques de directivité de l'antenne de la Figure 7, les différents dispositifs commandés (DC13) , (DC24), (DC46) et (DC57) seront successivement éclairés en ondes radio par le dispositif utilisateur (DU) , avec la possibilité que, à un instant donné, le dispositif utilisateur (DU) éclaire en ondes radio plus d'un dispositif commandé (DCN) parmi les dispositifs commandés (DC13), (DC24), (DC46) et (DC57). La Figure 8 représente une variante du dispositif utilisateur (DU) qui contient en plus de la variante présentée en Figure 3 un accéléromètre (AC) en au moins un axe qui fournit aux moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LU) un signal électrique (LU) représentatif des accélérations mesurées par l' accéléromètre (AC). Le signal électrique (AU) peut être utilisé par les moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LN) pour détecter le début et la fin des mouvements que l'utilisateur (U) impose au dispositif utilisateur (DU) . Cette possibilité peut notamment être utilisée pour détecter le début et la fin des déplacements du dispositif utilisateur (DU) effectués dans le cadre de situations telles que celles. décrites en Figure 6.
EXPOSE DE L' INVENTION A.l) LA SITUATION A TRAITER
La Figure 1 montre la difficulté de procéder, dans un cas typique, à la désignation d'un dispositif commandé parmi plusieurs à l'aide d'un simple pointage du dispositif. Les dimensions typiques d'un appareil électronique grand public sont de 40 centimètres en largeur et 5 à 10 centimètres pour un appareil de type lecteur de CD, de DVD ou magnétoscope, et l'utilisateur se trouve typiquement à une distance située entre 2 et 4 mètres de ces dispositifs. A 4 mètres une hauteur de 5 centimètres apparaît sous un angle inférieur à 1° (1 degré d'angle), et une largeur de 40 centimètres apparaît sous un angle d'environ 7°. Pour un utilisateur grand public, distinguer un' angle inférieur à 1° est une action peu facile, et de plus la dimension vue sous un angle de 7° introduit une incertitude sur la partie du dispositif qui doit être désignée. Une assistance à l'utilisateur s'avère donc nécessaire pour que cette action de désignation puisse être réalisée de manière simple et naturelle. La présente invention définit une telle assistance, qui peut être réalisée avec des moyens simples et peu coûteux.
A.2) VUE D'ENSEMBLE DES ELEMENTS DE L'INVENTION La Figure 2 donne une vue d' ensemble de haut niveau des principaux éléments qui interviennent dans le fonctionnement de l'invention : a) l'utilisateur (U), qui manipule le dispositif utilisateur (DU), qui est muni au moins d'une antenne significativement directive (AD), dont l'axe (AU) indique la direction de plus grand gain de cette antenne significativement directive (AD) b) au moins un dispositif électronique commandé (DCN) c) un canal bidirectionnel (KN) de transmission d' informations numériques au moins occasionnel entre le dispositif utilisateur (DU) d'une part et chacun des au moins un dispositif (s) commandés (DCN) d'autre part.
Concernant ces éléments, on remarquera que : a) la présence de l'antenne significativement directive (AD) dans le dispositif utilisateur (DU) n'empêche pas la présence éventuelle d'une autre antenne
(AO) , par exemple significativement omnidirectionnelle, sur ce même dispositif utilisateur (DU) . b) Lorsque l'émission ou la réception des ondes radio par le dispositif utilisateur (DU) requiert une directivité significative pour le fonctionnement de l'invention, cette émission ou cette réception est réalisée au moyen de l'antenne significativement directive (AD). c) Lorsque une directivité significative n'est pas nécessaire, cette émission ou cette réception peut être réalisée au moyen de l'antenne significativement directive (AD) ou bien d'une autre antenne (AO), par exemple significativement omnidirectionnelle . d) II n' est fait aucune hypothèse particulière sur l'antenne utilisée pour l'émission ou la réception des ondes radio du dispositif commandé (DCN), et l'antenne utilisée peut en particulier être une antenne omnidirectionnelle . e) Le canal de transmission (KN) n'est pas nécessairement un canal permanent ; par exemple, et de manière typique, tout ou partie des dispositif (s) commandé (s) (DCN) peu(ven)t être à l'écoute de manière non permanente, périodique ou occasionnelle, par exemple une écoute de 10 millisecondes 10 fois par seconde, qui permet à un dispositif commandé (DCN) de décider s'il doit passer à un état de communication plus active en fonction de ce qu'il a détecté durant une écoute. f) le canal de transmission (KN) n'est pas nécessairement un canal direct ; par exemple des protocoles de réseaux locaux radio, tel que le protocole Zigbee autorisent des communications directes entre deux nœuds d'un même réseau ou, si nécessaire, le passage d'une information à travers un coordinateur du réseau local (un « PAN coordinator») et, dans ce cas, seules les communications avec le dispositif utilisateur (DU) qui requièrent une directivité significative pour le fonctionnement de l' invention sont réalisées directement entre le dispositif utilisateur (DU) au moyen de l'antenne significativement directive (AD) et le ou les dispositif (s) commandé (s) (DCN) concerné (s).
A.3) LE DISPOSITIF UTILISATEUR (DU) ET LE DISPOSITIF COMMANDE (DCN)
Les Figures 3, 4 et 5 détaillent les divers éléments qui peuvent composer le dispositif utilisateur (DU) et les différents dispositif (s) commandé (s).
La Figure 3 décrit les principaux éléments qui sont inclus dans le dispositif utilisateur (DU) :
- un émetteur d'ondes radio (EU), commandé par des informations sous forme numérique (FU) , émettant un faisceau d'ondes radio (OEU) un récepteur d'ondes directives (RU) recevant un faisceau d'ondes radio (ORU) et fournissant en sortie des informations numériques (RU) - des moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LU) dotés de mémoire et de capacités de calcul
- un dispositif d'interface utilisateur (IU) recevant de la part des moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LU) des commandes (CU) de restitution à l'utilisateur, et transmettant aux moyens (LU) des commandes et informations saisies par l'utilisateur, le dispositif (IU) pouvant lui même comprendre :
. un dispositif de restitution sensorielle (VU) , qui peut typiquement être un dispositif d'affichage (avec un écran et/ou des voyants lumineux) et/ou un dispositif de restitution sonore . un dispositif de saisie d'information (INU) qui peut typiquement être un ensemble de touches, de manettes, de boutons rotatifs, de tous moyens positivement actionnables ou de reconnaissance vocale
La Figure 3 décrit aussi les principaux éléments qui sont inclus dans le dispositif commandé (DCN) : un émetteur d'ondes directives (EN) émettant un faisceau d'ondes radio (OEN) et commandé par des informations sous forme numérique (FN)
- un récepteur d'ondes directives (RN) recevant un faisceau d'ondes radio (ORN) et fournissant en sortie des informations numériques (RN)
- des moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LN) dotés de mémoire et de capacités de calcul
- un dispositif optionnel de restitution sensorielle (VN), qui peut typiquement être un dispositif d'affichage (avec un écran et/ou des voyants lumineux) et/ou un dispositif de restitution sonore, commandé par les moyens arithmétiques et logiques (LN) au moyen d'un canal de transmission (CVN)
Le dispositif commandé (DCN) figurant dans la Figure 3 peut aussi comporter un dispositif optionnel de restitution sensorielle (VN) , qui peut typiquement être un dispositif d'affichage (avec un écran et/ou des voyants lumineux) et/ou un dispositif de restitution sonore, commandé par les moyens arithmétiques et logiques (LN) au moyen d'un canal de transmission (CVN) .
Le dispositif commandé (DCN) figurant dans la Figure 3 peut être réalisé selon la manière représentée dans la Figure 3, ou au contraire réalisée selon d'autres variantes, dont deux sont représentées en Figure 4 et en Figure 5.
En Figure 3, le dispositif commandé (DCN) comprend l'intégralité des éléments qui sont nécessaires à son dialogue avec le dispositif utilisateur (DU) et à sa commande par ce dernier
En Figure 4 et en Figure 5, le dispositif commandé (DCN) est réalisé en deux parties, selon les modalités suivantes : i) un dispositif commandé passif (DCP) , qui peut être un dispositif électronique classique tel qu'un récepteur de télévision, un lecteur de DVD ou un magnétoscope, qui a par exemple la capacité d'être télécommandé par une télécommande à infra rouges conventionnelle ii) un dispositif de commande (DN) qui est un dispositif séparé, qui communique avec le dispositif utilisateur (DU) au moyen du canal de transmission (KN) iii) pour commander le dispositif commandé passif (DCP), le dispositif de commande (DN) utilise un canal de transmission (CN) , qui peut :
- utiliser un support de transmission différent de celui du canal (KN) , par exemple émet des ondes infra rouges selon un format et un protocole qui est compris par le dispositif commandé passif (DCP)
- être constitué par la succession de plusieurs canaux de transmission, par exemple un canal de transmission par radio, dont les ondes radio sont converties en ondes infra rouge par un dispositif supplémentaire situé à proximité du dispositif commandé passif (DCP) iv) le dispositif de commande (DN) peut, dans ce cas de mise en œuvre, être placé à distance du dispositif commandé passif (DCP)
La différence entre la Figure 4 et la Figure 5 réside dans l'emplacement du dispositif de restitution sensorielle (VN), qui, dans la Figure 5, est situé sur le dispositif de commande (DN) et, sur la Figure 6, est situé sur le dispositif commandé passif (DCP) . Lorsque le dispositif de restitution sensorielle (VN) est situé le dispositif de commande (DN) , il peut être commandé directement par les moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LN)
Lorsque le dispositif de restitution sensorielle (VN) est situé dans le dispositif commandé passif (DCP) , il peut typiquement être constitué par tout moyen visuel ou sonore permettant d' indiquer que le dispositif commandé passif
(DCP) a été sélectionné. Par exemple, la restitution sensorielle peut être réalisée par une variation d'une caractéristique quelconque de l'affichage lumineux ou des effets sonores du dispositif commandé» passif (DCP) , par exemple un clignotement de voyant lumineux ou une modification de l'affichage d'un tableau d'affichage. Cette variation peut être native au dispositif commandé passif (DCP) , en ce sens que le dispositif commandé passif (DCP) peut disposer d'une capacité d'effectuer une telle variation en réponse à une commande ou à une indication qui lui est transmise par le canal de transmission (CN) .
Le dispositif utilisateur (DU) et les dispositifs de commande (DN) disposent d'un émetteur (EU) et d'un récepteur (RU) d'ondes radio. Les dispositifs commandés (DCN) disposent d'un émetteur (EN) et d'un récepteur (RN) d'ondes radio.
L'émetteur (EU) et le récepteur (EU) utilisent comme antenne radio : - au moins une antenne significativement directionnelle (AD)
- optionnellement et sans intervention dans le fonctionnement de l'invention une autre antenne (AO)
L'utilisation de plus d'une antenne dans des dispositifs radio émetteurs/récepteurs de faible puissance est une technique bien connue :
- il est dans certains cas nécessaire, selon les composant radio utilisés, de disposer d'une antenne pour l'émission et d'une antenne pour la réception l'émetteur et/ou le récepteur peuvent choisir l'antenne à utiliser en fonction du type d'émission ou de réception à réaliser ; dans ce cas, la sélection de l'antenne peut par exemple être réalisé avec des commutateurs à diodes dites « PIN »
A la fois le dispositif utilisateur (DU) et les dispositifs commandés (DCN) disposent de moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LU) et (LN) qui : i) fournissent aux émetteurs (EU) et (EN) des signaux binaires (FU) et (FN) qui seront transmis par le canal de transmission (KN) sous la forme d'ondes directives émises (OEU) et (OEN) ii) reçoivent des récepteurs (RU) et (RN) des signaux binaires (SU) et (SN) qui ont été reçus par le canal de transmission (KN) sous la forme d'ondes directives reçues (ORU) et (ORN) A.2) LES NOTIONS PRINCIPALES DE L'INVENTION
Les notions principales relatives au fonctionnement de l'invention est le suivant : a) Les fréquences et la directivité des ondes radio b) Les composants pour gérer les communications radio c) Les protocoles pour la gestion des transmissions radio d) La notion de canal de transmission (KN) e) L'utilisation d'une antenne significativement directive (AD) dans le dialogue entre un dispositif utilisateur (DU) et au moins un dispositif commandé (DCN) f) La notion d'éclairage par l'utilisateur (U) d'une zone au moyen d'ondes radio émises par le dispositif utilisateur (DU)
A.2.1) Les fréquences et la directivité des ondes radio
Dans le cadre de la présente invention, on pourra notamment utiliser les types suivants de telles ondes directives : a) on s'intéressera plus particulièrement aux bandes de fréquences utilisables sans licence préalable, telles que les fréquences à usage industriel, scientifique et médical (ISM), et réservée à une utilisation par des dispositifs dont les caractéristiques d'émission (et en particulier la puissance d'émission) sont réglementées. Ces bandes de fréquences sont en général voisines (mais pas identiques) entre l'Union Européenne, les USA et le Japon. On citera notamment les bandes de fréquences suivantes de type ISM dont l'utilisation est avantageuse dans le cadre de la présente invention : - 315 MHz, 418 à 433 Mhz
- 868 et 915 Mhz
- 2,4 Ghz (les standards IEEE 802, parmi lesquels figurent les standards Bluetooth, Wifi et Zigbee, utilisent cette bande de fréquence de 2,4 Gigahertz)
- 5 Ghz et 60 Ghz (ces bandes de fréquences sont déjà réservées pour un usage de type ISM, mais ne font pas encore l'objet d'utilisations largement diffusées)
b) A ces fréquences, la propagation des ondes radio se fait principalement en ligne droite, avec des réflexions possibles sur les surfaces métalliques, qui jouent un rôle analogue à celui des miroirs en optique c) Un accent plus particulier sera placé sur la gamme dite 2,4 Ghz (en fait 2.400 à 2.483 Mhz) pour les raisons suivantes : i) il existe des composants radio intégrés qui rendent simple et économique la réalisation d'émetteurs et de récepteurs performants et pilotables par des microcontrôleurs ii) la fréquence est suffisamment haute pour qu'il soit possible de réaliser des antennes significativement directives dont l'encombrement ne soit pas excessif iii) à cette fréquence, une antenne en forme d'hélice telle que décrite dans la Figure 7 possède un gain de l'ordre de 10 dB et des dimensions de l'ordre de 12 cm dans la longueur et 6 cm de diamètre pour le plan de masse iv) des antennes de taille plus réduite pourront être avantageusement utilisées, si leur directivité est suffisante
A.2.2) Les composants pour gérer les communications radio Différents constructeurs (Chipcon, Freescale, Oki,...) produisent des circuits intégrés ou des modules pour gérer :
- l'émission et la réception des ondes radio au niveau physique - des fonctions de plus haut niveau de gestion de communications radio
Dans le cadre de la présente invention, il sera nécessaire de disposer de l'information d'amplitude du signal reçu. Cette information d'amplitude : a) servira à mesurer l'amplitude moyenne du signal reçu, et, lorsque nécessaire, le rapport signal / bruit du signal reçu b) pourra être disponible sous forme numérique ou sous forme d'une tension électrique ; dans les deux cas, les moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LU) (et seront adaptés pour traiter les informations d' amplitude
Dans le cadre de la présente invention, la technique de modulation utilisée pour les transmissions radio est donc indifférente, dans la mesure où les composants qui gèrent la partie radio fournissent une information suffisamment représentative de l'amplitude des ondes radio reçues.
Par ailleurs, des fonctions de plus haut niveau telles que : écoute d'une fréquence pour déterminer s'il est possible d'émettre, assemblage/désassemblage de paquets, détection d'erreurs sur les paquets reçus (et donc détection des collisions entre messages transmis simultanément) : en principe ne sont pas nécessaires car elles peuvent être recrées
- en pratique sont très utiles car elles simplifient considérablement la réalisation Compte tenu de l'existence de composants qui gèrent ces fonctions et de la possibilité de les recréer, on supposera que ces fonctions sont disponibles dans le cadre de la présente invention.
A.2.3) Les protocoles pour la gestion des transmissions radio
II existe divers protocoles publics de gestion des transmissions radio, en particulier sur la bande ISM des 2,4 Ghz. On citera notamment les protocoles suivants ; Bluetooth, Wi-Fi, IEEE 802.15.4, Zigbee.
En ce qui concerne plus particulièrement les protocoles IEEE 802.15.4 (pour le niveau physique et accès à la transmission radio) , Zigbee (pour le niveau gestion du réseau et application) , on remarquera que :
- une grande diversité d' architectures de réseau est possible
- des communications sont possibles entre le coordinateur et les différents nœuds, mais aussi entre les différents nœuds entre eux des réseaux peuvent être créés de manière dynamique sur demande d' un nœud du réseau le débit maximum relativement important (250 kilobits/seconde) permet d'avoir des temps de transmission courts pour des messages courts (dont la longueur est de l'ordre d'une dizaine d'octets)
- les temps de réponse relatifs à ces opérations de création de réseau ont été étudiés pour être brefs
L'utilisation d'un protocole quelconque n'est toutefois pas nécessaire dans le cadre de la présente invention, une gestion des transmissions radio au niveau physique, avec la notions de messages sous forme de paquets et la notion de détection d'erreurs étant suffisante.
A.2.4) La notion de canal de transmission (KN) La notion de canal de transmission (KN) dans la présente invention correspond à la possibilité pour le dispositif utilisateur (DU) de pouvoir échanger des données avec un dispositif commandé (DCN) .
Ce canal de transmission peut être occasionnel ou périodique, par exemple si le dispositif commandé (DCN) est en écoute périodique et ne devient actif que s'il détecte une activité radio qui le concerne. Ce canal de transmission
(KN) peut aussi être direct (avec un échange direct d'informations) ou, dans certains cas, indirect (avec un échange d' information qui peut passer par un dispositif tiers) . Le canal peut être indirect lorsque la notion de directivité de la transmission n'intervient pas.
A.2.5) L'utilisation d'une antenne significativement directive (AD) dans le dialogue entre un dispositif utilisateur (DU) et au moins un dispositif commandé (DCN)
La gestion des communications radio à courte distance, et en particulier la gestion de réseaux radio locaux, repose dans la plupart des cas sur l'utilisation d'antennes significativement omnidirectionnelles, puisque l'objectif est de s'affranchir de la nation de localisation exacte des différents nœuds ou dispositifs intervenants.
La présente invention suppose en revanche l'utilisation, au moins pour certaines actions, d'une antenne significativement directionnelle, puisque la localisation des différents nœuds ou dispositifs intervenants est un élément important pour la présélection des dispositifs commandés (DCN) .
La Figure 7 décrit un exemple classique d' antenne significativement directive, l'antenne hélice fonctionnant en mode axial.
L'utilisation d'une telle antenne, ou même d'une antenne dont la directivité est inférieure mais comparable, permet, par exemple, d'éliminer en pratique toute transmission d'information à 90 ° ou 180° de l'axe (AU) de l'antenne. Une antenne directive, en fonction de la position que lui a donné l'utilisateur (U) en manipulant le dispositif utilisateur (DU) : a) effectue un premier filtrage des dispositifs commandés (DCN) avec lesquels le dispositif utilisateur (DU) pourra communiquer b) permet d'introduire des différences significatives d'amplitude (toutes choses étant égales par ailleurs) reçues des différents dispositifs commandés (DCN) suivant qu'ils sont proches ou éloignés de l'axe (AU) de l'antenne significativement directionnelle (AD)
A.2.6) La notion d'éclairage par l'utilisateur (U) d'une zone au moyen d' ondes radio émises par le dispositif utilisateur (DU) L'éclairage par l'utilisateur (U) d'une zone au moyen d' ondes radio émises par le dispositif utilisateur
(DU) repose sur les éléments suivants : a) l'utilisateur (U) oriente l'axe (AU) de l'antenne significativement directionnelle (AD) dans la direction d'une zone dans laquelle se situe le (ou un des) dispositif (s) commandé (s) (DCN) qu'il souhaite sélectionner b) au moins une partie des échanges radio entre le dispositif utilisateur (DU) et les dispositifs commandés (DCN) utilise l'antenne significativement directionnelle (AD)
A.3) LE FONCTIONNEMENT DE L'INVENTION
A.3.1) Le geste de l'utilisateur (U) pour désigner au moins un dispositif commandé (DCN) qu'il souhaite désigner L'utilisateur (U) éclaire la zone dans laquelle se situe le (ou un des) dispositif (s) commandé (s) (DCN) qu'il souhaite sélectionner au moyen d' ondes radio émises par le dispositif utilisateur (DU) ; pour cela, il oriente l'axe (AU) de l'antenne significativement directionnelle (AD) dans la sensiblement dans la direction de cette zone .
Cette orientation peut être réalisée au moyen d'un geste statique (un pointage) ou au moyen d'un geste dynamique (balayage). L'important est que l'instant de début (IND) et l'instant de fin (INF) de cet éclairage soient connus ; pour cela, il est par exemple possible de procéder en utilisant une ou plusieurs des techniques suivantes : a) l'utilisateur (U) appuie sur un bouton pour indiquer l'instant de début et appuie à nouveau sur un bouton pour indiquer l'instant de fin (ou bien l'utilisateur (U) appuie continûment sur un bouton entre l'instant de début et l'instant de fin) b) utilisation d'un accéléromètre pour déterminer l'instant de début et l'instant de fin d'un geste de balayage A.3.2) Les actions du dispositif utilisateur (DU) et des dispositifs commandés (DCN)
Durant un délai qui commence à l'instant de début
(IND) et qui se termine au plus tôt à l'instant de fin (INF), le dispositif utilisateur (DU) et les dispositifs commandés (DCN) effectuent la séquence (SQ) suivante d'opérations, par exemple après que l'utilisateur (U) ait placé l'axe de l'antenne significativement directionnelle
(AD) sensiblement dans la direction d'un dispositif commandé (DCN) qu'il souhaite sélectionner : a) le dispositif utilisateur (DU) émet des messages radio vers les différents dispositifs commandés (DCN) présents demandant aux dispositifs commandés (DCN) de répondre b) les différents dispositifs commandés (DCN) présents ayant détecté les messages radio émis par le dispositif utilisateur (DU) au cours de l'étape a) ci-dessus émettent à leur tour des ondes radio vers le dispositif utilisateur (DU) c) le dispositif utilisateur (DU) écoute pendant une durée pré-déterminée les messages radio émis par les différents dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape b) ci-dessus d) au moins une des étapes a) ou c) ci-dessus est réalisée par le dispositif utilisateur (DU) en utilisant l'antenne significativement directive (AD), la directivité obtenue étant meilleure si les deux étapes sont réalisées avec cette antenne e) à partir des messages reçus au cours de l'étape © ci-dessus, le dispositif utilisateur (DU) crée une liste des dispositifs commandés (DCN) qui ont répondu La séquence (SQ) peut être réalisée une ou plusieurs fois, notamment pour permettre au dispositif utilisateur (DU) de : gérer les éventuelles collisions résultant d' envois simultanés de signaux radio par les différents dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape b) ci-dessus
- obtenir des mesures d' amplitudes et de rapport signal sur bruit relatifs aux signaux radio émis par les différents dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape b) ci-dessus, en particulier si ces mesures doivent être obtenues en utilisant plusieurs fréquences différentes
Le contenu des messages radio échangés dans la séquence (SQ) est adapté à la réalisation de la séquence
(SQ) . Il peut être spécifique à la réalisation de cette séquence, ou alors la séquence (SQ) peut être réalisée en utilisant une séquence de messages utilisée par ailleurs.
A.3.3) Les signaux reçus par le dispositif utilisateur (DU) Le dispositif utilisateur (DU) ne reçoit au cours de l'étape c) de la séquence ci-dessus que des messages provenant de dispositifs commandés (DCN) qui ne sont pas trop éloignés de l'axe (AU) de l'antenne significativement directive (AD) . Avec une antenne telle que celle décrite dans la
Figure 7, il est possible d'estimer l'ordre de grandeur de la zone dans laquelle les dispositifs commandés (DCN) auront répondu à l'étape c) comme étant de 90° centré autour de l'axe (AU) (soit 45 ° de part et d'autre de l'axe (AU) ; une telle estimation est par nature très approximative car elle dépend de très nombreux paramètre (caractéristiques exactes de l'antenne, sensibilité des dispositifs commandés (DCN),
Par ailleurs, le dispositif utilisateur (DU) peut disposer d' informations complémentaires sur les ondes radio correspondant aux messages reçus au cours de l'étape c) de la séquence ci-dessus de la part de chaque dispositif commandé (DCN), et notamment les informations de:
- amplitude (obtenues par exemple en effectuant des moyennes sur différentes mesures d' amplitude des ondes radio reçues)
- rapport signal sur bruit (obtenues par exemple en calculant une information relative à la variation entre différentes mesures d' amplitude des ondes radio reçues et en la comparant à la valeur moyenne calculée sur ces mêmes mesures)
A.3.4) La pré-sélection des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU)
La pré-sélection des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU) concerne uniquement les dispositifs commandés (DCN) ayant répondu à l'étape c) de la séquence décrite ci-dessus et se décompose en trois parties : a) L'identification des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU) b) Le filtrage des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU) c) La présentation à l'utilisateur (U) des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU)
Ces trois parties sont examinées successivement ci- dessous . A.3.5) L' identification des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU)
L'identification des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU) consiste pour le dispositif utilisateur (DU) à connaître ou à attribuer un identifiant unique à chaque (DCN) afin de pouvoir ultérieurement dialoguer de manière sélective avec chacun des dispositifs commandés (DCN) . Lorsque les dispositifs commandés (DCN) et le dispositifs utilisateur (DU) font partie d'un réseau local dans lequel chacun de ces dispositifs dispose d'un identifiant unique dans ce réseau local, cet identifiant unique peut être utilisé comme identifiant par le dispositif utilisateur (DU) dans le cadre de la présente invention.
Lorsqu'un tel identifiant unique n'existe pas, le dispositif utilisateur (DU) peut créer un identifiant adapté à la présente invention, par exemple en utilisant une des méthodes suivantes : a) un identifiant spécifique à chaque dispositif commandé (DCN) qu'il sera possible de pré sélectionner aura été attribuée au préalable (identification statique préalable) b) les outils de gestion des collisions permettent de gérer des identifiants dynamiques : i) la gestion des collisions permet de s'assurer que les messages radio reçus des différents dispositifs commandés (DCN) sont reçus en séquence ii) aussi bien le dispositif utilisateur (DU) que chaque dispositif utilisateur (DCN) peut connaître l'instant d'envoi d'un message avec une précision de l'ordre de 100 microsecondes, par exemple en : - utilisant une référence de temps à quartz
- si le dispositifs utilisateur (DU) fournit une référence de temps, par exemple en envoyant périodiquement des messages, les différents dispositifs commandés (DCN) se synchronisent sur cette référence de temps iii) en réponse à chaque premier message reçu d'un dispositif commandé (DCN) spécifique, le dispositif utilisateur (DU) répond par un message qui contient :
- l'indication de l'instant d'arrivée du message - l'identifiant attribué par le dispositif utilisateur (DU) à ce dispositif commandé (DCN)
On remarquera que les deux méthodes indiquées ci- dessus ne supposent l'utilisation d'aucun protocole particulier .
A.3.7) Le filtrage des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU)
Dans un environnement réel d'utilisation de l'invention (un local d'habitation ou de bureau par exemple) , les réflexions des ondes radio à haute fréquence sont un phénomène extrêmement fréquent et qui peut perturber de manière significative le fonctionnement de l'invention si les précautions adaptées ne sont pas prises.
Dans la très grande majorité des cas, on constate que les ondes qui parviennent à un dispositif utilisateur (DU) muni d'une antenne significativement directive (AD) après au moins une réflexion sur obstacle ont par rapport aux ondes qui arrivent sans réflexion : - une amplitude significativement inférieure un rapport signal sur bruit significativement inférieur (c'est à dire moins favorable) Cette constatation suppose que les différences d' amplitude dues à la différence de distance aient une influence qui ne soit pas déterminante (le niveau transmis décroit de 6 dB lorsque la distance double) , ce qui est le cas dans la très grande majorité des cas si les dispositifs commandés (DCN) sont à une distance de quelques mètres du dispositif utilisateur (DU) ; à plus courte distance, toutefois, les différences d'angle deviennent très significatives et la directivité de l'antenne significativement directive (AD) suffit à discriminer en grande partie les différents dispositifs commandés (DCN) .
Concernant l'amplitude, on remarque en pratique que : - la différence d'amplitude n'est pas toujours significative lorsqu'elle concerne une fréquence donnée la différence d' amplitude est nettement plus significative lorsqu'elle concerne plusieurs fréquences, et notamment une gamme continue de fréquences (par exemple la gamme de fréquences ISM à 2,4 Ghz) en particulier, il est très rare qu'un signal radio ayant subi au moins une réflexion présente une amplitude constante sur une gamme de fréquences telle que la gamme de fréquences ISM à 2,4 Ghz (en supposant que les amplitudes des émises sur les différentes fréquences de la gemme soient constantes)
II est donc possible de définir des critères de filtrage qui : a) sont associés à des indicateurs de qualité du signal radio reçu par le dispositif utilisateur (DU) au cours de l'étape c) de la séquence d'opérations (SQ) b) permettent d' éliminer de la liste des dispositifs commandés pré sélectionnés (DCN) seulement en fonction des résultats de l'étape c) de la séquence (SQ) ceux dont la valeur des indicateurs de qualité est insuffisante c) permettent de constituer une liste triée des dispositifs commandés (DCN) ayant répondu, le tri de la liste étant effectué à partir des valeurs de un ou plusieurs de ces indicateurs
II sera notamment possible d'utiliser les indicateurs de qualité suivants (les valeurs les plus fortes correspondent à un meilleur signal reçu) : a) amplitude du signal reçu sur une fréquence donné ; cet indicateur permet de discriminer avec une bonne probabilité les dispositifs commandés (DCN) qui se situent significativement loin de l'axe (AU) de l'antenne significativement directive (AD) b) amplitude du signal reçu sur une gamme de fréquence (calculé par exemple comme la moyenne en dB des amplitudes sur la gamme de fréquences) ; la même remarque s'applique que pour l'indicateur précédent, avec une meilleure probabilité de discrimination c) constance du signal sur une gamme de fréquences (calculé par exemple comme la valeur moyenne en dB des amplitudes reçues sur une gamme de fréquence moins une valeur en dB représentant la variation des amplitudes reçues sur la gamme de fréquences, ou bien comme l'opposé de la variation en dB des amplitudes reçues sur la gamme de fréquences) ; cet indicateur permet d'éliminer avec une bonne probabilité les signaux radio reçus qui correspondent à des réflexions d) rapport signal/bruit du signal repu sur une fréquence donnée ; à amplitude égale ou comparable des signaux reçus de deux dispositifs commandés (DCN) différents, une différence significative du rapport signal/bruit signifiera avec une bonne probabilité que l'un est un signal direct et l'autre un signal ayant subi une réflexion e) rapport signal/bruit du signal reçu sur une gamme de fréquences (calculé par exemple comme la moyenne en dB des rapports signal/bruit sur la gamme de fréquences) ; même remarque que précédemment, avec une meilleure probabilité de discrimination
Dans ce qui précède, l'amplitude peut être :
- soit la valeur mesurée de l'amplitude
- soit l'amplitude mesurée rapportée à une amplitude minimum qui est liée au niveau de bruit minimum du système et/ou à une amplitude minimum qui assure une réception raisonnablement fiable des messages radio soit la valeur de l'amplitude si elle est supérieure à un seuil pré défini, et une valeur conventionnelle telle que zéro sinon
Par ailleurs, la séquence d'opérations (SQ) sera réalisée un nombre de fois adapté à une bonne mesure du ou des indicateurs de qualité utilisés pour l'opération de filtrage.
A.3.8) La présentation à l'utilisateur (U) des dispositifs commandés (DCN) par le dispositif utilisateur (DU)
Lorsque la liste des dispositifs commandés (DCN) a été établie, la présentation à l'utilisateur (U) de cette liste peut être un élément important de confort pour l' utilisateur. En particulier, lorsque un nombre appréciable de dispositifs commandés (DCN) ont été pré sélectionnés (par exemple plus de quatre ou cinq), l'ordre dans lequel ils sont présentés à l'utilisateur (U) devient important, l'objectif étant de présenter en premier ceux qui sont a priori les plus pertinents pour l'utilisateur.
Pour définir cet ordre, il est par exemple possible d'utiliser une ou plusieurs des méthodes suivantes : a) placer en premier les dispositifs commandés (DCN) que l'utilisateur (U) aura sélectionné en dernier et/ou pendant une durée de plus de N secondes b) utiliser les mêmes critères que ceux utilisables pour le filtrage des dispositifs commandés (DCN) : les dispositifs commandés ayant obtenus les meilleures valeurs des indicateurs de qualité sont présentés en premier ; dans ce cas, en effet, la probabilité que ces dispositifs commandés (DCN) soient les plus proches de l'axe (AU) utilisé par l'utilisateur (U) pour désigner la zone à éclairer est appréciable
Par ailleurs, le dispositif utilisateur (DU) peut entrer, après la pré-sélection d'un dispositif commandé (DCN) , dans un dialogue sélectif avec ce dispositif commandé (DCN) . Ce dialogue peut notamment permettre de réaliser la séquence suivante d'actions : a) la transmission par le dispositif commandé (DCN) sélectionné au dispositif utilisateur (DU) d'informations permettant à l'utilisateur (U) de mieux commander ce dispositif commandé (DCN) , telles que :
- caractéristiques détaillées du dispositif commandé (DCN) choix possibles pour l'utilisateur (U), par exemple sous la forme d' informations qui permettent au dispositif utilisateur (DU) de constituer un menu de choix pour l'utilisateur (U) - informations sur l'état courant du dispositif commandé (DCN) b) la présentation par le dispositif utilisateur (DU) à l'utilisateur (U) de ces informations, par exemple sous forme de menu de choix et/ou de messages d' information c) la commande du dispositif commandé (DCN) par l'utilisateur (U) à l'aide des informations présentées au point b) ci-dessus
A.3.9) Le fonctionnement général de l'invention En fonction des éléments exposés ci-dessus, le fonctionnement général de l' invention est donc le suivant : a) l'utilisateur (U) oriente l'axe (AU) de l'antenne significativement directive (AD) du dispositif utilisateur (DU) sensiblement dans la direction d'un (DCN) qu'il souhaite sélectionner b) le dispositif utilisateur (DU) émet des messages radio vers les différents dispositifs commandés (DCN) présents c) les différents dispositifs commandés (DCN) présents ayant détecté les messages radio émis par le dispositif utilisateur (DU) au cours de l'étape b) ci-dessus émettent à leur tour des ondes radio vers le dispositif utilisateur (DU) d) le dispositif utilisateur (DU) écoute pendant une durée pré-déterminée les messages radio émis par les différents dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape c) ci-dessus e) au moins une des étapes b) ou d) ci-dessus est réalisée par le dispositif utilisateur (DU) en utilisant l'antenne significativement directive (AD) f) le dispositif utilisateur (DU) crée une liste de systèmes commandés (DCN) pré sélectionnés à partir de la liste des dispositifs commandés (DCN) qui ont répondu au cours de l'étape d) ci-dessus
Par ailleurs, et de manière avantageuse : a) le dispositif utilisateur (DU) utilise des informations relatives à l'amplitude des ondes radio reçues de la part des dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape d) ci-dessus pour constituer la liste des systèmes commandés (DCN) pré-sélectionnés, par exemple pour présenter à l'utilisateur (U) une liste triée de dispositifs commandés
(DCN), cette liste étant par exemple triée par amplitude décroissante des signaux reçus de la part des dispositifs commandés (DCN) b) le dispositif utilisateur (DU) utilise des informations relatives au rapport signal sur bruit des ondes radio reçues de la part des dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape d) ci-dessus pour constituer la liste des systèmes commandés (DCN) pré-sélectionnés c) le dispositif utilisateur (DU) utilise des informations relatives aux ondes radio reçues sur plusieurs fréquences différentes de la part des dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape d) ci-dessus pour constituer la liste des systèmes commandés (DCN) pré-sélectionnés, par exemple en mesurant des informations d' amplitude ou de rapport signal sur bruit sur plusieurs fréquences différentes d) l'utilisateur (U) a la possibilité de naviguer dans la liste des systèmes commandés (DCN) pré-sélectionnés et de faire des opérations de sélection dans cette liste, par exemple en pouvant avancer ou reculer dans cette liste et en pouvant sélectionner le dispositif commandé (DCN) courant e) les systèmes commandés (DCN) disposent d'un dispositif de retour sensoriel (VN) et utilisent ce dispositif de retour sensoriel (VN) pour montrer à l'utilisateur (U) qu'ils sont pré-sélectionnés, par exemple en produisant un effet lumineux et/ou sonore f) au moins un des canaux de transmission (KN) utilisent des ondes radio hautes fréquences dans la bande de fréquences dite ISM à 2,45 gigahertz et est compatible avec au moins une des normes IEEE 802 g) au moins un des canaux de transmission (KN) transmet (tent) des informations entre le dispositif utilisateur (DU) et au moins un dispositif commandé (DCN) en utilisant des dispositifs intermédiaires autres, lorsque une directivité significative dans la transmission n' est pas nécessaire pour le fonctionnement de l'invention h) au moins un des dispositifs commandés (DCN) est constitué de deux éléments physiques distincts : (a) un dispositif commandé passif (DCP) et (b) un dispositif de commande (DN) , et tels que le dispositif utilisateur (DU) adresse sélectivement, sélectionne et commande le dispositif de commande (DN) , et le dispositif de commande (DN) commande en conséquence le dispositif commandé passif (DCP) i) à la suite de la présélection d'un dispositif commandé (DCN) par le dispositif utilisateur (DU) , le dispositif commandé (DCN) transmet au dispositif utilisateur
(DU) des informations relatives à ce dispositif commandé (DCN) , et le dispositif utilisateur (DU) transmet ces informations à l'utilisateur (U) au moyen de l'interface utilisateur (IU)
A.4) L'INTERFACE UTILISATEUR
A.4.1) Les composants de l'interface utilisateur
La possibilité pour le dispositif utilisateur (DU) de pouvoir dialoguer avec l'utilisateur (U) suppose l'existence d'un interface utilisateur (IU), et un dialogue entre cet interface utilisateur (IU) avec les moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LU), qui :
- transmettent à cet interface utilisateur (IU) des commandes (CU) de restitution d'information à l'utilisateur,
- reçoivent de cet interface utilisateur (IU) des commandes et informations (NU) saisies par l'utilisateur.
Le dispositif (IU) peut typiquement comprendre : a) un dispositif de restitution sensorielle (VU) , qui peut typiquement être un dispositif d'affichage (avec un écran et/ou des voyants lumineux) et/ou un dispositif de restitution sonore b) un dispositif de saisie d'information (INU) qui peut typiquement être un ensemble de touches, de manettes, de boutons rotatifs, d'écran tactile, de tous moyens positivement actionnables ou de reconnaissance vocale
A.4.2) Les différents types possibles d' interface utilisateur
Différents types d' interface utilisateur sont utilisables dans le cadre de la présente invention. On citera notamment les types suivants : a) I/interface utilisateur de type « assistant personnel » (PDA)
L' invention peut être utilisée avec un interface de type « assistant personnel » (PDA) dans lequel :
- l'affichage est réalisé au moyen d'un écran, en mode caractère ou en mode graphique
- la saisie d'information par l'utilisateur (U) est réalisée au moyen de menu de choix, avec par exemple un écran tactile, ou d'un clavier, typiquement un clavier virtuel b) I/interface utilisateur de type minimum
L'interface utilisateur (IU) utilisable dans le cadre de la présente invention pour l'aide à la sélection d' un dispositif électronique peut être réduit au strict minimum, puis qu'il peut être composé d'un seul bouton, accompagné de préférence mais non nécessairement par un seul voyant lumineux. L'utilisation par l'utilisateur (U) d'un tel interface sera décrit ci-dessous.
A.4.3) L'utilisation possible d'un accéléromètre pour simplifier l'utilisation de l'invention
Pour faciliter l'action de l'utilisateur, il est possible d'utiliser un accéléromètre (AC) a) Dans le cadre d'un interface utilisateur de type « assistant personnel » (PDA) : pour détecter l'inclinaison du dispositif utilisateur (DU) et permettre un choix plus simple à l'intérieur d'une liste verticale de choix
b) Dans le cadre d'un interface utilisateur dans lequel les déplacements par l'utilisateur (U) du dispositif utilisateur (DU) sont significatifs : pour définir de manière implicite et sans geste particulier de l'utilisateur (U) avec un accéléromètre :
- le début et la fin d' un déplacement peut être détecté par l' accéléromètre (AC) - le caractère vertical ou horizontal du déplacement peut être détecté par l' accéléromètre (AC)
Ces deux types de détection peuvent être effectuées avec un accéléromètre à au moins deux axes, et une partie de ces détections peut être effectuée avec un accéléromètre à un axe.
EXEMPLES DETAILLES DE MISE EN OEUVRE B.l) LES MOYENS ELECTRONIQUES, ARITHMETIQUES ET LOGIQUES
La partie arithmétique et logique des moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LU) et (LN) peuvent être réalisées de manière particulièrement simple à partir d'un micro contrôleur 8 bits d'un coût très modéré
(gamme PIC de Microchip ou gammes ST6 ou ST7 de ST
Microelectroncis) ou d'un micro contrôleur compatible 8051. Ces microcontrôleurs sont dotés d'une puissance de calcul significative, et sont capables de générer des impulsions de commande et de mesurer l'instant d'apparition d'impulsions avec une précision de l'ordre de la microseconde . Certains de ces microcontrôleurs sont équipés de convertisseurs analogique / numérique permettant de réaliser des conversions d'un signal analogique en un signal numérique en quelques microsecondes ou dizaines de microsecondes et avec une précision de 8 ou 10 bits. Lorsque ces convertisseurs analogique / numérique sont précédés par des détecteurs de crête, ils peuvent mesurer l'amplitude d'un signal analogique transmis par des moyens électroniques .
Le signal analogique qui est peut être présenté au convertisseur analogique vers numérique du microcontrôleur aura typiquement été amplifié selon des techniques classiques d' amplification et de filtrage passe bande à base de transistors ou d'amplificateurs opérationnels.
Certains de ces microcontrôleurs sont équipés de émetteurs / récepteurs radio, notamment dans la bande des 432 Mz, ce qui permet d'intégrer en un seul composant physique le microcontrôleur et l'émetteur et/ou le récepteur radio .
Ces microcontrôleurs disposent aussi de liens série rapides leur permettant de s'interfacer avec d'autres composants dotés de tels liens, tels que par exemple l'émetteur-récepteur Chipcon à 2,4 Ghz CC2420.
Ces microcontrôleurs disposent typiquement de mémoire morte, de mémoire dite « flash » ou de mémoire électriquement reprogrammable (moire dite « EEPROM ») pour la conservation des programmes ou des données permanentes.
Les tailles de mémoire vive disponibles sont très variables et peuvent donc être adaptés aux besoins relatifs à la mise en œuvre de la présente invention.
La partie électronique de ces moyens électroniques, arithmétiques et logiques dépend des détails de mise en œuvre et ne fait appel qu'à des techniques classiques d'électronique telles que : alimentations, amplification, détection de seuils, filtrage passe bande. . .
B.2) L' INTERFACE UTILISATEUR
B.2.1) I/ interface utilisateur du dispositif utilisateur (DU) Dans sa version minimum, l'interface utilisateur se réduit à un ou des boutons, avec éventuellement un ou des voyants lumineux. Ces boutons et ces voyants peuvent être directement interfaces avec le microcontrôleur. Dans une version plus ergonomique pour l'utilisateur des moyens d' affichage et de saisie de données peuvent être utilisés tels que :
- écrans d'affichage, en mode caractère ou en mode point - manches à balai, écran tactile, reconnaissance vocale
Ces moyens peuvent être classiquement interfaces au microcontrôleur .
Par ailleurs, le dispositif utilisateur (DU) de l'invention peut facilement être incorporée à un dispositif existant tel que : télécommande traditionnelle, assistant personnel (couramment appelé « PDA ») , téléphone mobile
B.2.2) L' accéléromètre (AC) optionnel Les accéléromètres fournissent des signaux électriques représentatifs des accélérations subies par le composant selon 1, 2 ou 3 axes. Ces signaux représentatifs peuvent être fournis sous la forme de tensions continues ou de signaux logiques périodiques dont le temps de cycle est représentatif de l'accélération subie. Compte tenu du fait qu'il s'agit de détecter des mouvements réalisés par un utilisateur humain grand public, une fréquence d'échantillonnage de l'ordre de 10 à 15 valeurs par axes et par seconde apparaît suffisante. Parmi les constructeurs de tels accéléromètres, on peut citer : St Microélectronique, Analog Devices et Memsic. A titre d'exemple, les notes d' application du site du fabricant Memsic (www.memsic . com) décrivent des techniques pour utiliser des accéléromètres .
Pour simplifier l'interprétation des signaux électriques fournis par l' accéléromètre, on pourra remarquer que : le déplacement vertical peut être détecté en comparant la valeur de la gravité mesurée par l' accéléromètre par rapport à la valeur moyenne connue à l'avance de la gravité terrestre le déplacement horizontal peut être détecté en mesurant les accélérations significatives dans un axe horizontal correspondant au mouvement attendu de la part de l'utilisateur (U)
B.2.3) Le dispositif de restitution sensorielle (VN)
Le dispositif de restitution sensorielle (VN) permet d'avertir l'utilisateur (U) au moyen d'un écho sensoriel, typiquement visuel et/ou auditif et/ou par vibration. Ce dispositif de restitution sensorielle (VN) peut donc typiquement être réalisé par une combinaison quelconque de moyens tels que : a) voyant lumineux allumés, de manière fixe ou clignotante, avec des effets visuels qui peuvent varier dans le temps, par exemple réalisés au moyen de diodes lumineuses (LEDs) pilotées par les moyens électroniques, arithmétiques et logiques (LN) b) indicateurs sonores, tels que des vibreurs piézo électriques c) vibreurs, qui permettent de fournir un son grave d) tous effets sonores et/ou visuels qui peuvent être réalisés par le dispositif commandé (DCN) B.3) LES COMPOSANTS RADIO
Les composants radio peuvent être des circuits intégrés ou des modules pré assemblés. Parmi les fabrications de circuits intégrés radio, on peut citer : Chipcon, Frescale, Oki, Microchip.
Dans la gamme des circuits du constructeur Chipcon pour la gamme de fréquences ISM de 2,4 Ghz on peut citer les composants émetteurs-récepteurs CC2500 (qui gère les paquets et notamment la correction d'erreurs) et CC2420 (qui possède des fonctions de plus haut niveau de gestion des paquets) . Ces deux composants fournissent une information d' amplitude sous formé numérique et sont conçus pour être très facilement couplés à un microcontrôleur clasique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système permettant d'aider un utilisateur (U) à sélectionner un dispositif électrique commandé (DCN) parmi au moins un dispositif commandé (DCN) , caractérisé en ce qu' il comprend les éléments suivants : a) un dispositif utilisateur (DU) , manipulé par l'utilisateur (U), doté de :
- une interface utilisateur (IU) - un émetteur (EU) et un récepteur (RU) d'ondes radio, utilisant comme antenne au moins une antenne significativement directive (AD) moyens électroniques (LU) dialoguant avec l'interface utilisateur (IU), l'émetteur (EU) et le récepteur (RU) d'ondes radio b) au moins un dispositif (s) commandé (s) (DCN), doté de:
- un émetteur (EN) et un récepteur (RN) d'ondes radio - moyens électroniques (LN) dialoguant avec l'émetteur (EN) et le récepteur (RN) d'ondes radio c) pour chacun des au moins un dispositif (s) commandé (s) (DCN), un canal de transmission (KN) bidirectionnel, au moins occasionnel, ayant comme émetteurs les émetteurs (EU) et (EN) et comme récepteurs les récepteurs (RU) et (RN) , adapté à la transmission bidirectionnelle d' informations binaires entre le dispositif utilisateur (DU) et le dispositif de commande (DN) associé au canal de transmission (KN) et en ce que ces éléments coopèrent de la manière suivante : a) lorsque l'axe (AU) de l'antenne significativement directive (AD) du dispositif utilisateur (DU) est sensiblement dans la direction d'un dispositif commandé (DCN) que l'on souhaite sélectionner b) le dispositif utilisateur (DU) émet des messages radio vers les différents dispositifs commandés (DCN) présents c) les différents dispositifs commandés (DCN) présents ayant détecté les messages radio émis par le dispositif utilisateur (DU) au cours de l'étape b) ci-dessus émettent à leur tour des messages radio vers le dispositif utilisateur (DU) d) le dispositif utilisateur (DU) écoute pendant une durée pré-déterminée les messages radio émis par les différents dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape c) ci-dessus e) au moins une des étapes b) ou d) ci-dessus est réalisée par le dispositif utilisateur (DU) en utilisant l'antenne significativement directive (AD) f) le dispositif utilisateur (DU) crée une liste de systèmes commandés (DCN) pré-sélectionnés à partir de la liste des dispositifs commandés (DCN) qui ont répondu au cours de l'étape d) ci-dessus.
2. Système selon la revendication 1, dans lequel le dispositif utilisateur (DU) utilise des informations relatives à l'amplitude des ondes radio reçues de la part des dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape d) ci- dessus pour constituer la liste des systèmes commandés (DCN) pré-sélectionnés
3. Système selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif utilisateur (DU) utilise des informations relatives au rapport signal sur bruit des ondes radio reçues de la part des dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape d) ci-dessus pour constituer la liste des systèmes commandés (DCN) pré-sélectionnés
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif utilisateur (DU) utilise des informations relatives aux ondes radio reçues sur plusieurs fréquences différentes de la part des dispositifs commandés (DCN) au cours de l'étape d) ci-dessus pour constituer la liste des systèmes commandés (DCN) présélectionnés
5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif utilisateur (DU) est adapté pour offrir à l'utilisateur la possibilité de naviguer dans la liste des systèmes commandés (DCN) présélectionnés et de faire des opérations de sélection dans cette liste 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des systèmes commandés
(DCN) dispose d'un dispositif de retour sensoriel (VN) et utilise ce dispositif de retour sensoriel (VN) pour montrer à l'utilisateur (U) qu'il a été pré sélectionné
7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des canaux de transmission (KN) utilise des ondes radio hautes fréquences dans la bande de fréquences dite ISM à 2,4 gigahertz
8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des canaux de transmission (KN) transmet des informations entre le dispositif utilisateur (DU) et au moins un dispositif commandé (DCN) en utilisant des dispositifs intermédiaires autres, lorsqu'une directivité significative dans la transmission n'est pas nécessaire pour le fonctionnement de 1' invention
9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des dispositifs commandés (DCN) est constitué de deux éléments physiques distincts : (a) un dispositif commandé passif (DCP) et (b) un dispositif de commande (DN) , et tels que : - le dispositif utilisateur (DU) dialogue avec le dispositif de commande (DN) et a la capacité de transmettre des commandes au dispositif commandé passif (DCP) le dispositif de commande (DN) transmet des commandes au dispositif commandé passif (DCP) en fonction de son dialogue avec le dispositif utilisateur (DU)
10. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel : au moins un dispositif commandé (DCN) présélectionné transmet au dispositif utilisateur (DU) des informations relatives à ce dispositif commandé (DCN) le dispositif utilisateur (DU) transmet ces informations à l'utilisateur (U) au moyen de l'interface utilisateur (IU) afin que l'utilisateur (U) puisse utiliser ces informations transmises pour effectuer ses choix
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