WO2015101674A1 - Systeme et procede de localisation d'un objet - Google Patents

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WO2015101674A1
WO2015101674A1 PCT/EP2015/050105 EP2015050105W WO2015101674A1 WO 2015101674 A1 WO2015101674 A1 WO 2015101674A1 EP 2015050105 W EP2015050105 W EP 2015050105W WO 2015101674 A1 WO2015101674 A1 WO 2015101674A1
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WO
WIPO (PCT)
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message
relay
beacon
sensor
enclosure
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/050105
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English (en)
Inventor
Matthieu MUTZ
Stéphane Mutz
Original Assignee
Blinksight
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Publication date
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Priority to EP15700847.5A priority patent/EP3092507A1/fr
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0273—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves using multipath or indirect path propagation signals in position determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/10—Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements

Definitions

  • the context of this invention is that of the location of a mobile object within an area covered by an ad hoc infrastructure.
  • applications requiring the precise localization of an object within an enclosure or a covered building or an open-air site delimited by an enclosure.
  • GPS or mobile phone networks nowadays make it possible to know easily and with a relatively satisfactory accuracy the position of objects on a planetary scale or a very wide geographical area, the use of these technologies are not appropriate for location inside a building or at the scale of a delimited industrial site.
  • Mobile telephone systems such as those known from documents US-A-2009/061899, US-A-2012/208523, WO 2010/123291 and US-A-7 738 836, certainly allow an outside location. of a building, but with a precision of the order of 50 to 100 meters, which is insufficient to locate an object inside a building or enclosure.
  • WO 99/49333 discloses a system employing Ultra Wide Band radio frequency pulse modulation techniques.
  • WO 99/49333 the authors of WO 99/49333 describe a system employing a so-called active receiver associated with the object whose position is desired, which responds to a request from an ultra-wideband pulse transmitter by retransmitting itself a series of pulses. The transmitter then determines the distance between itself and the receiver by first measuring the time delay of the signal retransmitted by the receiver relative to the initially transmitted signal.
  • This first implementation has the defect of requiring a response from the receiver, so an additional complexity of the latter.
  • the use of the ultra wideband radio channel is also extended.
  • Direct flight time measurement systems as presented in WO 99/49333 or in Annexes Dl .3.1 and Dl .3.2 of the IEEE 802.15.4a standard, require the use of transceivers at each end of the IEEE 802.15.4a standard. link. The complexity and the cost of the location function and the amount of energy consumed are thus increased.
  • TDOA systems overcome this constraint, but pose the problem of fine synchronization of receiver timebases to achieve satisfactory accuracy. For example, to achieve a location measurement accuracy of 10 cm, the basics of Several receivers must be maintained at all times in phase with a precision of the order of 100 ps. Such a synchronization is in practice difficult to achieve and requires for example the use of controlled distribution devices of a common clock to all receivers TDOA system, for example in the form of a wired network.
  • At least one beacon transmitting radio messages
  • At least one relay capable of transmitting a second message with a known delay following receipt of a first message from said at least one beacon
  • At least one sensor capable of measuring in its own time base the arrival times of the messages from said at least one beacon and at least one relay;
  • At least one position calculator which can be central or on board with each sensor, capable of determining the position of a mobile from the arrival time information;
  • the mobile element can be a beacon, a relay or a sensor.
  • the invention makes it possible to measure the difference in arrival time between a direct path of a beacon to a sensor and one or more indirect paths involving re-transmission with a known delay by one or more relays.
  • this invention operates in a similar way to that of a TDOA system but does not require a fine alignment of the time bases of several sensors since only one time base is used to perform the measurements of different times. arrival at the same sensor.
  • the present invention Compared to direct flight time measurement systems, the present invention has a reduced complexity of the beacon that requires the use of a transmitter only, and the target that requires the use of a receiver only. For each of these two elements, the complexity is reduced, as well as the necessary expenditure in energy.
  • the present invention allows great flexibility and is also suitable for the case where one seeks to locate an object, for example to determine the position of a pallet in a warehouse.
  • the location system comprises a central sequencer having a radio transmitter and each beacon contains a radio receiver adapted to receive messages transmitted by said central sequencer.
  • the locating system comprises a plurality of sensors all connected by a telecommunication means to a position calculator.
  • the telecommunication means is for example wired Ethernet or WI-FI type and the position calculator is a computer server.
  • the invention relates to a method for locating a mobile element, characterized in that it comprises steps of:
  • the message M l emitted in step (a) by a tag includes in its data the identification of the tag.
  • the message M l emitted in step (a) comprises a time marker for identifying the transmission time in the time base of the beacon and / or the time of reception of the message in the time base of the relay or of the sensor.
  • This marker may for example be a start of packet delimiter or a specific bit in a packet header.
  • the message M2 emitted in step (b) by a relay includes in its data the identification of the relay as well as that of the beacon whose message M1 has triggered the message M2 for this relay.
  • the message M2 emitted in step (b) by a relay includes a time marker for identifying the transmission time in the time base of the relay and / or the time of reception of the message in the time base of the sensor .
  • This marker may for example be a start of packet delimiter or a specific bit in a packet header.
  • the delay between receiving a message M l emitted in step (a) and sending a message M2 emitted in step (b) by a relay is of the same order of magnitude as the processing time messages M l or M2.
  • the invention also relates to beacons, relays and sensors, as such, involved in the implementation of the system and / or process mentioned above.
  • Figure 1 is a diagram of a first embodiment of the invention having a fixed beacon, a fixed relay and a mobile sensor;
  • FIG. 2 is a diagram of a second embodiment of the invention having several fixed beacons, a fixed relay and a mobile sensor;
  • FIG. 3 is a diagram of a message transmitted by a beacon according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 4 is a message transmission and reception diagram implemented by a location system according to the first embodiment of the invention.
  • FIG. 5 is a diagram of a message transmitted by a relay according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 6 is a message transmission and reception diagram according to one embodiment of the invention making it possible to avoid collisions between the beacon and relay messages, and
  • FIG. 7 is a diagram of a third embodiment of the invention having several fixed beacons, a fixed relay and a mobile sensor, synchronized by a central sequencer, in particular to ensure time multiplexing,
  • FIG. 8 is a diagram of an Ultra Wide Band pulse transmitter according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 9 is a diagram of an Ultra Wide Band pulse receiver according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 10 is a diagram of an Ultra Wide Band pulse-transceiver according to an embodiment of the invention.
  • a system for locating a mobile element inside an enclosure characterized in that it comprises: at least one beacon (1, 11, 12, 13) capable of transmitting at least a first radio message (M l, M il, M 12, M 13) inside the enclosure;
  • At least one relay (2, 21, 22) capable of transmitting a second message (M2, M21, M22) inside the enclosure with a known delay (D) following the reception of the first message (M 1, M il, M 12, M 13) from said at least one beacon (1, 11, 12, 13);
  • At least one sensor (3) capable of measuring in a local time base the arrival times of the messages coming from said at least one beacon (1, 11, 12, 13) and at least one relay (2, 21, 22); ) inside the enclosure;
  • At least one position calculator (5) capable of determining the position of a movable element, which is one of the beacon (1, 11, 12, 13), the relay (2, 21, 22) and the sensor (3), from at least arrival time information and positions, known by the computer (5), from the other of the beacon (1, 11, 12, 13), the relay (2, 21 , 22) and the sensor (3);
  • the beacon having at least one ultra-wideband radio pulse transmitter for transmitting the first message (Ml, M il, M 12, M 13), the relay having at least one ultra-wideband radio pulse receiver for receiving the first message ( M l, M il, M 12, M 13) and an Ultra Wide Band radio pulse transmitter for transmitting the second message (M2, M21, M22),
  • the sensor having at least one Ultra Wide Band pulse type radio receiver for receiving the first message (M1, M11, M12, M13) and the second message (M2, M21, M22).
  • a strong temporal accuracy is obtained for measuring the times inside an enclosure.
  • This temporal accuracy can be of the order of 100 ps or less.
  • the location accuracy of the movable element inside an enclosure may be a few centimeters, for example 10 cm or less than 10 cm, or a much better accuracy than mobile phone systems providing a location accuracy greater than 10 meters.
  • mobile telephone systems such as those known from the aforementioned documents US-A-2009/061899, US-A-2012/208523, WO 2010/123291 and US-A-7 738 836, show frames and subframes with a width of about 10 MHz.
  • the communication mode involving, according to the embodiment indicated above, a beacon, a relay and a sensor having Ultra Wide Band pulse transmitters and receivers makes it possible both to obtain a higher bandwidth. or equal to 500 MHz, so that the dimensional accuracy of location is less than or equal to 10 cm, for example greater than or equal to 3 cm and less than or equal to 10 cm.
  • the invention overcomes the need for complicated clock synchronization to be implemented between several sensors or base stations.
  • the invention requires fewer sensors and fewer base stations than the state of the art, especially with respect to systems where the messages transmitted by a mobile transmitter must be received by two or three base stations that determine the location. of the issuer.
  • the relay does not need a high clock accuracy. For example, if the delay D is equal to 1 ms, a clock precision of 0.1 ppm of the relay can introduce less than 100 ps of measurement error.
  • the enclosure may be a closed or delimited or fenced enclosure.
  • the enclosure may be a building, for example a covered building, or a building bounded by walls and a roof.
  • the enclosure can be a warehouse or a store.
  • the enclosure may be an open-air site, bounded horizontally by a physical boundary.
  • the enclosure may be an outdoor facility on a defined geographical area, such as a stadium, a station, an airport, a subway station or an underground transport station or an underground site.
  • the enclosure may be an industrial site or a factory.
  • the movable element is one of the beacon, the relay and the sensor.
  • the mobile element is the beacon or an object carrying the beacon.
  • the mobile element is the relay or an object carrying the relay.
  • the movable element is the sensor or an object carrying the sensor.
  • the system for locating a mobile element inside an enclosure comprises a central sequencer (4) having a radio transmitter and each beacon (1, 11, 12, 13) contains a radio receiver adapted to receive messages transmitted by said central sequencer.
  • the system for locating a mobile element inside an enclosure comprises several sensors (3) all connected by a telecommunication means to the remote position calculator.
  • the telecommunication means is FiiFi Ethernet or WI-FI and the position calculator is a computer server.
  • the computer (5) can be central and remote from each sensor.
  • the computer (5) is embedded on the sensor.
  • said delay (D) is known by the position calculator (5), which is able to determine the position of the mobile element from at least said delay (Di- Next a mode embodiment of the invention, there is provided a method for locating a movable element inside an enclosure, characterized in that it comprises steps of:
  • the beacon having at least one ultra-wideband radio pulse transmitter for transmitting the first message (Ml, M il, M 12, M 13), the relay having at least one ultra-wideband radio pulse receiver for receiving the first message ( M l, M il, M 12, M 13) and an Ultra Wide Band radio pulse transmitter for transmitting the second message (M2, M21, M22),
  • the sensor having at least one Ultra Wide Band pulse type radio receiver for receiving the first message (M1, M11, M12, M13) and the second message (M2, M21, M22).
  • the first message is a first message
  • step (a) transmitted in step (a) comprises a time marker for identifying the transmission time in the time base of the beacon and / or the instant of reception the first message (Ml, M il, M 12, M 13) in the time base of the relay or the sensor.
  • the second message is a first message
  • (M2, M21, M22) transmitted in step (b) comprises a time marker for identifying the transmission instant of the second message (M2, M21, M22) in the time base of the relay and / or the moment of receipt of second message (M2, M21, M22) in the time base of the sensor and / or the delay between the instant of reception of the first message (M l, M il, M 12, M 13) and the instant of emission of the second message (M2, M21, M22) in the relay's own timebase.
  • the marker present in the messages (Ml, M il, M 12, M 13) transmitted in step (a) and / or the marker present in the messages (M2, M21, M22 ) issued in step (b) is a particular field of the message.
  • it may be a field defining the end of a synchronization header or a specific bit of a packet header.
  • the first message (M 1, M 1, M 12, M 13) transmitted in step (a) by the beacon includes in its data the identification of the beacon.
  • the second message (M2, M21, M22) transmitted in step (b) by the relay includes in its data the identification of the relay and that of the tag that triggered the retransmission.
  • the delay (D) between the reception of the first message (M l, M il, M 12, M 13) transmitted in step (a) and the transmission of the second message ( M2, M21, M22) transmitted in step (b) by the relay is at least equal to the processing time of the first and / or second message, and as much as possible of the same order of magnitude as the processing time of the first and / or second message and / or second message.
  • said delay (D) is known by the position calculator (5), which is capable of determining the position of the movable element from at least said delay (D).
  • the delay (D) is programmed in the computer (5) or determined during an initial calibration phase.
  • a radio message transmission beacon for implementing the system as described above and / or the method as described above, characterized in that the tag has at least one Ultra Wide Pulse radio transmitter Band (100) for periodically sending a message (Ml, M il, M 12, M 13) comprising a time marker for identifying the transmission time in a time base of the beacon.
  • a message Ml, M il, M 12, M 13
  • a relay for receiving and transmitting radio messages for implementing the system as described above and / or the method as described above, characterized in that it comprises:
  • At least one ultra-wide band radio pulse receiver (200) for receiving a first message (Ml, M il, M 12, M 13) from a beacon and comprising a time marker making it possible to precisely identify the instant of reception of the message (M l, M il, M 12, M 13) by said ultra wide band radio pulse receiver,
  • the delay between the reception of the first message (M 1, M 1 1, M 12, M 13) and the transmission of the second message (M2, M21, M22) being known to a certain extent in a timebase of the relay.
  • a radio message reception sensor for implementing the system as described above and / or the method as described above, characterized in that it comprises :
  • At least one ultra wide band pulse type radio receiver for receiving a first message (M l, M il, M 12, M 13) transmitted from a beacon and a second message (M2, M21, M22) issued from a relay, and
  • the invention comprises one or more beacons 1, 11, 12 or 13.
  • Each beacon 1, 11, 12 or 13 consists of at least one ultra-wide band radio pulse transmitter. adapted to transmit a first message M l, Mi l, M 12 or M 13.
  • the invention further comprises one or more relays 2, 21 or 22.
  • Each relay comprises at least one ultra-wide band radio pulse receiver, an ultra wide band radio pulse transmitter and a device for triggering the transmission of a second radio message M2, M21 or M22 with a delay D predetermined by report at the instant of reception of the first message M l, M il, M 12 or M 13 by the receiver.
  • the invention comprises at least one sensor 3 which captures the first message M 1, M 1, M 12 or M 13 and the second message M2, M21 or M22.
  • Each sensor 3 is equipped with at least one ultra-wide band pulse radio receiver, a local time base and a device for measuring, according to the local time base, the arrival times of the messages M 1. , Mi1, M12, M13 and / or M2, M21, M22.
  • the invention further comprises one or more position calculation devices 5, diagrammatically in FIGS. 1 and 2. From the data contained in the messages M1, M1, M12 or M13 and M2, M21 or M22. , measured arrival times and data known to be known on the position of the beacons and / or the relays and / or the sensors, a calculator makes it possible to provide an estimate of the position of the mobile to be located, said mobile being able to be a beacon, a relay or a sensor.
  • Each beacon 1, 11, 12 or 13 transmits, via its radio transmitter, a first radio message M l, M il, M 12 or M 13, represented in FIG. 3, comprising among others a time marker allowing a receiver adapted to accurately determine the instant of reception of said marker in the message M l, M il, M 12 or M 13 in a local time base to the receiver when it is received.
  • the message M l, M il, M12 or M 13 may further contain for example a data area containing an identifier making it possible to uniquely determine the identity of the beacon 1, 11, 12 or 13 having transmitted the message Ml, M il, M 12 or M 13.
  • the term “measuring the moment of arrival of the radio message” is used to measure the time, in a local time base, of the device concerned, of the exact moment of reception of the marker contained in the message. received radio message.
  • the message M 1 transmitted by a beacon 1 at a time t 0 is assumed.
  • the message M l is received by a sensor 3 with a delay T B c linked to the flight time of the radio waves between the beacon 1 and the sensor 3.
  • the sensor measures the instant of arrival t 1 of this message M 1 in its own time base.
  • the message M l emitted by the beacon 1 is also received by a relay 2 with a delay T BR linked to the flight time of the radio waves from the beacon 1 to the relay 2.
  • the message M 1 is received by relay 2 at time t2. This reception will then trigger the transmission by relay 2 of a second message M2 after a known delay D with respect to the instant t2 of receiving the message M1 by relay 2.
  • the message M2 comprises among others a time marker to accurately determine the reception time by a receiver.
  • It may also comprise a data zone containing, for example, a first identifier making it possible to uniquely determine the identity of the beacon 1 having sent the first message M1 at the origin of this second message M2, and / or a second identifier to uniquely determine the identity of relay 2, as shown in FIG.
  • the message M2 may further comprise information characterizing the time t 2 for receiving the message M 1 in the time base specific to the relay 2 and / or information characterizing the delay D.
  • the delay D is thus specified so that the marker present in the message M2 emitted by the radio transmitter of the relay 2 is emitted exactly with a delay D with respect to the reception by the receiver Relay radio 2 of the marker present in the message M l.
  • the delay D is expressed relative to the local time base of the relay.
  • the message M2 is received by the sensor 3 with a delay T RC linked to the flight time of the radio waves from the relay 2 to the sensor 3.
  • T RC time of reception
  • the delay D is chosen so that it is greater than the maximum flight time of the radio waves from the beacon 1 to the sensor 3 or from the beacon 1 to the relay 2.
  • the delay D is for example of the same order of magnitude as the duration of reading, writing and transmission messages M l and M2.
  • the duration of the first message M 1 is, for example, 0.6 ms, that of the second message M2 is 1 ms and the duration D is also 1 ms.
  • the maximum range achievable by a radio communication is 60 meters and the maximum measurable flight time is 200 ns.
  • the contribution of relay 2 to the arrival time difference measurement error t3 - t1 is essentially in the delay D. It is not necessary for the time base of relay 2 to be perfectly in phase at every moment with that of the beacon 1 or the sensor 3. It is relatively easy to obtain an accuracy of 100 ps over a delay D of 1 ms, which limits the relative contribution of the relay 2 to a position error of 3 cm.
  • a sensor 3 forms, for each first message M 1 followed by a second message M 2, a pair (t 1, t 3) describing the times of respective arrival of the first message M l and the second message M2 in its local time base.
  • these pairs can be increased to include the identity of beacon 1 and / or that of relay 2, for example as a quadruplet (1; 2; tl; t3).
  • this information t2 may also be retained by the sensor 3, for example in the form of triplets (t1; t2; t3) or quintuplets (1; 2; tl; t2; t3).
  • This information for example the pairs (t1; t3), the triplets (t1; t2; t3), the quadruplets (1; 2; tl; t3) or the quintuplets (1; 2; t1; t2; t3) are transmitted to a position calculation unit 5.
  • the position calculator will use the knowledge of the respective positions of the beacons 1, 1 1, 12, 13 and relays 2, 21, 22 to determine the location of the sensors 3, this case corresponding to the embodiment where the movable element is the sensor or an object bearing the sensor.
  • the calculations performed in the position calculation unit 5 are similar to those performed in a similar unit of a TDOA type system.
  • relays 2 are within range of the same beacon 1, they can each transmit a message M2 consecutively upon receipt of the message M l. Assuming that the sensor 3 is itself within reception range of this plurality of relays 2, it will receive multiple messages M2 and capture a plurality of arrival times t3. It will therefore transmit a plurality of information, for example quintuplets (1; 2; t1; t2; t3), to the position calculator 5, the identity of the relays 2 and the times t2 and t3 being different for each such quintuplet .
  • quintuplets (1; 2; t1; t2; t3
  • an Ultra Wide Band Pulse radio receiver such as that integrated in Relay 2 or Sensor 3 is generally capable of receiving a single radio that time. It is important for the optimal operation of the invention to ensure proper sequencing of operations.
  • TDMA Time Division Multiplex Access
  • a central sequencer 4 is added to the system in order to avoid collisions between the different messages.
  • This central sequencer 4 has a radio transmitter, which may be other than Ultra Wide Band radio pulse.
  • Each beacon 11, 12 and 13 also then contains a radio receiver able to receive messages from the global sequencer 4.
  • the radio transmitter which may be other than Ultra Wide Band radio pulse.
  • Each beacon 11, 12 and 13 also then contains a radio receiver able to receive messages from the global sequencer 4.
  • there are several relays 21 and 22 within the same system as explained in FIG. it is suggested to ensure that messages M21 and M22 do not collide with each other.
  • a different delay D may be assigned statically or dynamically to each relay 21 and 22 of the system so that, if several relays 21 and 22 receive the same message M11, M12 or M13, each message M21 and M22 can be transmitted in turn.
  • the relay 2, 21, 22 can communicate the delay D used in the data area of the message M2.
  • a single relay 21 or 22 has its receiver turned on at a given instant, for example using a TDMA type system as described above. This ensures that a single message M21 or M22 is transmitted following a message Mi l, M 12 or M 13.
  • the coverage area is equipped with at least one beacon 1 whose position is assumed to be known and at least one relay 2 whose position is also assumed to be known.
  • the flight time of a beacon 1 to a relay 2 is therefore also assumed to be known.
  • the latter can be determined by calculation from the positions of the beacon and relay or determined empirically.
  • the sensor 3 is here associated with a moving object whose position in the building or an enclosure is to be determined.
  • the sensor 3 is integrated with a vehicle or a mobile terminal whose position in the building or the enclosure is to be determined.
  • the sensor 3 is assumed within communication range of the beacons 1 and the relays 2. Several moving objects all equipped with a sensor 3 can be in the coverage area, the following description is then generalized for each sensor 3 in the system. .
  • each beacon 1 in turn transmits a radio message M 1 containing at least one single position marker.
  • the message M 1 may further include an identifier for uniquely determining the identity of the tag 1.
  • Each message M l emitted by a beacon 1 is sensed almost simultaneously with the difference in flight time by a sensor 3, which measures the time t1 of receiving the message M 1 in its own time base, and by a relay 2.
  • the relay 2 then transmits with a delay D a second message M2 containing at least one unique marker position.
  • the message M2 may furthermore contain in a data zone a first identifier making it possible to uniquely determine the identity of the tag 1 having transmitted the first message M1 at the origin of the second message M2, and / or a second identifier for uniquely determining the identity of the relay 2 transmitting the second message M2.
  • Each message M2 is picked up by the sensor 3 which determines the time of reception t3 by its receiver in its local time base.
  • the sensor 3 then forms, for each message M 1 followed by a message M2, a pair (t 1, t 3) describing the respective arrival times of the first message M 1 and the second message M 2 in its local time base. If necessary, these pairs can be increased to include the identity of the beacon 1 and / or that of the relay 2, for example in the form of a quadruplet (1; 2; tl; t3).
  • the mobile can also embark a position calculation unit 5.
  • the pairs (t1; t3) or the quadruplets (1; 2; t1; t3) are communicated from the sensor 3 to the position calculation unit 5.
  • the position calculation unit 5 knows an estimate of the time t1 of arrival of first message M l to the sensor 3, an estimate of the time t3 of arrival of the second message M2 to the sensor 3, the position of the beacon 1, the position of the relay 2, an estimation of the flight time of the message M l from 1 to 2 and an estimate of the response time D of relay 2.
  • the measurements t1 and t3 can thus be connected to two unknowns: d (l, 3) the distance from the beacon 1 to the sensor 3, and d (2, 3) the distance from the relay 2 to the sensor 3 If we consider the measurements associated with several beacons 1 for the same sensor 3 and the same relay 2, the position calculation unit 5 can then determine an estimate of the position of the mobile associated with the sensor 3.
  • FIG. 2 For example and without losing in genericity, we present here the case shown in Figure 2 of the location in the plane of a moving object associated with a sensor 3 of unknown position (x; y) from three position markers 11 (xl; yl), 12 position (x2; y2) and 13 position (x3; y3) and a single position relay 2 (0; 0) in any orthonormal frame.
  • the beacon 11 transmits a message Mil received at a time t11 by the sensor 3 and relayed by the relay 2 in a message M21 and received at a time t13 by the sensor 3.
  • the beacon 12 transmits an M12 message received at a moment t21 by the sensor 3 and relayed by the relay 2 into a message M22 received by the sensor 3 at a time t23.
  • the beacon 13 transmits a message M13 received at a time t31 by the sensor 3 and relayed by the relay 2 into a message M23 received by the sensor 3 at a time t33.
  • Relay 2 will be named R and the sensor marked 3 in Figure 2 will be called C.
  • the distance d (Bi, R), for i integer between 1 and 3, between Bi and R is assumed to be known.
  • the flight time T BI R between Bi and R is known for example by construction or by empirical measurement.
  • a system of equations for a larger number of degrees of freedom or for a larger number of beacons can also be derived similarly.
  • the mobile element is the tag or an object bearing the tag.
  • an object which can be an article of a store, which can be other than a telephone, in a building or an enclosure.
  • the aim here is to locate a pallet in a warehouse in order to know its location on a plane.
  • Each object to locate has a tag.
  • the tag is in the form of an active tag attached to the object of interest.
  • Each beacon 1 periodically sends a first message M l.
  • Each beacon therefore includes, in addition to its ultra wide band pulse radio transmitter, a local time base.
  • a tag 1 may be configured to issue a message M 1 twice a second.
  • the message M 1 comprises, in addition to the time stamp for determining the instant of reception, a data zone containing an identifier for uniquely determining the identity of the tag 1 and information allowing to determine the time t0 transmission of the message M l in a time base local to the tag 1.
  • the coverage area for example the warehouse in the illustration given above, is equipped with at least one relay 2 of known position. More precisely, as many relays are installed as necessary to allow each beacon 1 to be within communication range of at least as many relays as degrees of freedom to be solved by the location system. For example, in the case of a location in the plane, it will be ensured that at any possible position a beacon 1 is able to communicate with at least two relays.
  • the messages M 1 from the tags 1 associated with the objects to be located are transformed into messages M2 by the relays 2 as described above.
  • the messages M2 comprise, in addition to the time marker used to determine the arrival time, a first piece of information allowing the identification of the tag 1, a second information to determine the identity of the relay 2, a third piece of information for determining the transmission time t0 of the first message M l in the time base local to the tag 1, and a fourth piece of information making it possible to determine the delay D applied by relay 2 for retransmission of the message M l in the message M2.
  • the coverage area is also equipped with at least one known positional access point.
  • Each access point comprises at least one sensor 3. More particularly, it will install as many access points or sensors 3 as necessary so that in any possible position a beacon 1 can communicate with at least one sensor 3.
  • the position of the relays 2 and sensors 3 is chosen so that when a beacon 1 can communicate with a relay 2 and a sensor 3, then a communication can also be established between the relay 2 and the sensor 3.
  • the flight time of a message M2 from a relay 2 to a sensor 3 is assumed to be known.
  • this flight time can be determined deterministically from the distance from relay 2 to sensor 3 or empirically.
  • the sensors 3 are interconnected by any communication means, for example by a computer network of Ethernet or Wi-Fi type.
  • the system has at least one position calculation unit 5, for example in the form of a computer server connected to the network of the sensors 3.
  • each sensor 3 receives, on successive reception of a first message M 1 and a second message M2 associated with it, the respective arrival times t 1 and t 3 of the first message M 1 and the second message M2. .
  • each sensor 3 For each message pair M 1 followed by an associated message M2, each sensor 3 transmits a reading addressed to the position calculation unit 5.
  • a record includes, for example, among others an identifier making it possible to uniquely determine the identity of sensor 3, the information used to determine the time t0 transmission of the message M l in the time base local to the tag 1, the respective arrival times tl and t3 respective messages M l and M2 to the sensor 3 in its own time base, the identification of the beacon 1 having transmitted the first message M 1 and that of the relay 2 having transmitted the second message M2 in response to the first message M 1 and the delay D used by the relay 2 to transmit the message M2 after receiving the message Ml.
  • the position calculation unit 5 collects the different readings transmitted by the sensors 3.
  • the position of each beacon 1 is determined using an EKF or UKF type Kalman filter associated with the beacon 1.
  • the readings received from the sensors 3 are grouped by beacon identifier. 1 and ordered by tO increasing time. For a message M 1 transmitted at tO given, at least an estimate of the time t1 of reception of the first message M1 by a sensor 3 of identity and known position, the identity and the position of a relay 2 having transmitted an associated message M2, the moment of reception t3 of the message M2 by the same sensor 3, the delay D of retransmission of the message M2 by 2, the flight time of the relay 2 to the sensor 3.
  • the Kalman filter can then be updated to estimate the position of the tag 1 at time t0. Indeed, knowing an estimate (x;) t of the position of the beacon 1 at a time t less than t0 and a model of the evolution of this position between t and tO, the Kalman filter can determine the position ( x; y) t0 likely from beacon 1 to time tO through the observation equation:
  • the preceding embodiments can be generalized in the case of a system that includes at least one assumed position tag. known and at least one position sensor assumed to be known.
  • the system would further include one or more relays whose position is to be determined, which corresponds to the embodiment where the moving element is the relay or an object carrying the relay.
  • the format of the Ultra Wide Band M1 or M2 pulse radio message as shown in FIG. 3 is as follows:
  • Start of packet marker represented by a known sequence of pulses (present or absent, positive or negative) transposed in frequency around a carrier, and easily differentiable from the synchronization header;
  • the time stamp for identifying the exact time of transmission and / or arrival of a message is the boundary between the end of the packet start delimiter and the beginning of the data field.
  • the synchronization header is formed by periodic repetitions of a prescribed symbol, which may itself be formed by a prescribed sequence of pulses (of which for example + 1 denoting a positive pulse, 0 denoting the absence of impulse, and -1 denoting a negative impulse).
  • the synchronization header is for example formed by 1024 periodic repetitions of a symbol formed by the following sequence of pulses: -1 0 0 0 0 + 1 0 -1 0 + 1 + 1 + 1 0 + 1 - 1 0 0 0 + 1 -1 + 1 + 1 + 1 0 0 -1 + 1 0 -1 0 0.
  • the packet start marker may for example be itself formed by a succession of symbols (for example 8 symbols) of identical format to those of ⁇ -synchronization head, but may be present or absent, of normal or inverted polarity.
  • the sequence 0 + 1 0 -1 + 1 0 0 -1 can be used to form such a start marker of packet (+ 1 designating a symbol of format identical to those of ⁇ -head synchronization given previously as for example, 0 denoting a total absence of pulse for the duration of a symbol, and -1 denoting a symbol similar to those used for ⁇ -synchronization head but the polarity of the pulses has been reversed).
  • the data field can for example be made by position modulation of a pulse train in a given time window. For example, if we associate with each bit of a binary message to transmit a time window of for example 100 ns to 10 ms, for example 8 ps, we can determine that a bit at 0 will be represented by the presence of a pulse train in the first half of said window, while a bit at 1 will be identified by the presence of a pulse train in the second half of said window.
  • Said pulse train may for example be formed by a pseudo-random succession of 1 to 512 pulses, for example 128 pulses, positive or negative, at a rate of 100 Mega-imulsions per second to 1 Giga-pulses per second, for example of 500 Mega pulses per second, the pseudo-random sequence being known to the transmitter and receiver and reset at each message start.
  • a transmitter 100 Ultra Wide Pulse Band comprises:
  • a digital modulator 101 for example a digital processor making it possible to form a ternary flux (comprising, for example, ternary frames);
  • a radiofrequency local oscillator 104 supplying a central frequency necessary for the frequency transposition operation of the mixer 103;
  • An antenna 106 for radiating the radio frequency signal Ultra Wide Pulse band sending the message M l or M2
  • This transmitter 100 is for example present in the beacon 1.
  • the transmitter of the relay 2 may include elements similar to those of the transmitter 100 of the beacon 1.
  • the radio frequency oscillator 104 may be generated from the main reference clock 107 through a phase locked loop.
  • the frequency of the radio frequency oscillator 104 is for example 3 to 10 GHz and that of the main reference clock from 100 MHz to 1 GHz, for example 500 MHz.
  • the flow rate of the ternary flux (+ 1, 0 or -1) at the output of the digital modulator 101 is, for example, of a ternary sample every 500 ps at 2 ns, for example 2 ns, ie a flow rate of 100 Mega ternary samples per second to 2 Giga ternary samples per second, for example 500 Mega ternary samples per second.
  • the reconstruction filter of the digital / analog converter 102 is for example of low-pass type with a cutoff frequency of 400 MHz.
  • a Receiver 200 Ultra Wide Pulse Band comprises: An antenna 201 for receiving the radio signal Ultra Wide Band impulse (reception of the message M l or M2),
  • a low noise amplifier (LNA) 202 A low noise amplifier (LNA) 202;
  • a mixer 203 for transforming the output signal 206 of the amplifier 202 into a baseband signal 207 comprising an in-phase component and a quadrature component;
  • a digital signal processing unit 211 comprising for example a digital processor.
  • the analog / digital converter 209 and the digital signal processing unit 211 operate synchronously on a second local reference clock 212.
  • the radio frequency oscillator 204 may be created by multiplication from a second local clock reference 212, for example using a phase locked loop.
  • This receiver 200 is for example present in the sensor 3.
  • the receiver of the relay 2 may comprise elements similar to those of the receiver 200.
  • the steps of receiving in the digital signal processing unit 211 include:
  • the digital processing unit 211 has a permanent counter operating at a rate of 1 increment with each cycle of the second local clock reference 212, and the unit 211 captures the value said counter when receiving the time marker present in the messages M 1 and M2.
  • the value of this counter is then considered as that of the instant t1, t2 or t3 in the local timebase of the receiver 200.
  • the dynamics of the counter can be 32-bits.
  • the digital processing unit 211 integrates channel impulse response analysis capabilities by oversampling and interpolation to enable the arrival time to be identified with a resolution less than that of a sample.
  • Relay 2 implements a reception chain and a transmission chain as described above, that is to say a transmitter 100 and a receiver 200 as described above.
  • reference clocks 107 and 212 and radiofrequency oscillators 104 and 204 may be shared or left independent. There can therefore be a single reference clock 107, 212 for the transmitter 100 and the receiver 200 in the relay 2. There can therefore be a single radio frequency oscillator 104, 204 for the transmitter 100 and the receiver 200 in the relay 2.
  • a counter 213 and / or a delay line 213 may be provided between the digital signal processing unit 211 and the digital modulator 101. This counter 213 and / or this delay line 213 serves, for example, to create the delay D in FIG. the message M2.
  • Relay 2 may have only one antenna 106, 201 if it also has a transmit / receive antenna switch, or two separate antennas 106 and 201.

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Abstract

La présente invention se rapporte à un système de localisation d'un élément mobile caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une balise (1) émettant des messages radios; - au moins un relais (2) capable d'émettre un second message avec un délai connu suite à la réception d'un premier message en provenance de ladite au moins une balise (1); - au moins un capteur (3) capable de mesurer dans une base temps locale les instants d'arrivée des messages provenant desdits au moins une balise (1) et au moins un relais (2); - au moins un calculateur de position, pouvant être central ou embarqué avec chaque capteur, capable de déterminer la position d'un élément mobile à partir des informations de temps d'arrivée; l'élément mobile pouvant être une balise (1), un relais (2) ou un capteur (3).

Description

SYSTEME ET PROCEDE DE LOCALISATION D'UN OBJET
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL
Le contexte de cette invention est celui de la localisation d'un objet mobile au sein d'une zone couverte par une infrastructure ad hoc. On s'intéresse ici en particulier aux applications nécessitant la localisation précise d'un objet à l'intérieur d'une enceinte ou d'un bâtiment couvert ou d'un site à ciel ouvert délimité par une enceinte.
En effet, si le GPS ou les réseaux de téléphonie mobile permettent aujourd'hui de connaître facilement et avec une précision relativement satisfaisante la position d'objets à l'échelle de la planète ou d'une zone géographique très étendue, l'utilisation de ces technologies n'est pas appropriée à la localisation à l'intérieur d'un bâtiment ou à l'échelle d'un site industriel délimité.
On s'intéresse ici tout particulièrement à une solution qui combine un faible encombrement (taille, poids), une bonne précision de localisation, et une consommation énergétique minimale.
ETAT DE L'ART
Les systèmes de téléphonie mobile, tels que ceux connus par les documents US-A-2009/061899, US-A-2012/208523, WO 2010/123291 et US-A-7 738 836, permettent certes une localisation à l'extérieur d'un bâtiment, mais avec une précision de l'ordre de 50 à 100 mètres, ce qui est insuffisant pour localiser un objet à l'intérieur d'un bâtiment ou d'une enceinte.
Le document WO 99/49333 décrit un système employant les techniques de modulation à impulsions radiofréquences Ultra Large Bande.
Les auteurs de WO 99/49333 présentent une solution permettant de connaître la position d'un objet à l'aide de mesures de temps de vol d'un train d'impulsions radio Ultra Large Bande.
Dans une première implémentation, les auteurs de WO 99/49333 décrivent un système employant un récepteur dit actif, associé à l'objet dont on souhaite connaître la position, qui répond à une sollicitation d'un émetteur ultra large bande à impulsions en retransmettant lui-même une série d'impulsions. L'émetteur détermine alors la distance existant entre lui-même et le récepteur en mesurant tout d'abord le retard temporel du signal retransmis par le récepteur par rapport au signal initialement émis. Cette première implémentation présente le défaut de nécessiter une réponse de la part du récepteur, donc une complexité supplémentaire de ce dernier. L'utilisation du canal radio ultra large bande s'en trouve également prolongée.
Les auteurs de WO 99/49333 présentent également une seconde implémentation, dite à récepteur passif, dans laquelle un seul échange est nécessaire et où l'on s'intéresse à l'instant de réception par le récepteur d'un train d'impulsions émis à un instant connu par l'émetteur. Comme indiqué par les auteurs, cette solution présente l'inconvénient majeur de nécessiter l'existence d'une base de temps commune entre l'émetteur et le récepteur.
On trouve également dans la description du standard IEEE 802.15.4a, notamment dans les annexes Dl .3.1, Dl .3.2 et D1.4, des références à des systèmes de localisation. Ces derniers mettent en œuvre des techniques de mesure de distance par estimation du temps de vol aller-retour entre deux dispositifs, tel que présenté dans WO 99/49333, ou de multilatération TDOA par mesure de différence de temps d'arrivée d'un même message radio à une pluralité de récepteurs.
Les systèmes à mesure de temps de vol direct tels que présenté dans le document WO 99/49333 ou dans les annexes Dl .3.1 et Dl .3.2 du standard IEEE 802.15.4a, nécessitent l'utilisation d'émetteurs- récepteurs à chaque extrémité du lien. La complexité et le coût de la fonction de localisation ainsi que la quantité d'énergie consommée s'en trouvent donc accrus.
Les systèmes TDOA s'affranchissent de cette contrainte, mais posent le problème de la synchronisation fine des bases de temps des récepteurs pour atteindre une précision satisfaisante. Par exemple, pour atteindre une précision de mesure de localisation de 10 cm, les bases de temps de plusieurs récepteurs doivent être maintenues à tout moment en phase avec une précision de l'ordre de 100 ps. Une telle synchronisation est en pratique difficile à atteindre et nécessite par exemple le recours à des dispositifs de distribution contrôlée d'une horloge commune à l'ensemble des récepteurs du système TDOA, par exemple sous forme d'un réseau câblé.
De manière à proposer une solution plus adaptée à la problématique posée, on recherche un système et un procédé qui soit apte à localiser un objet à l'intérieur d'une enceinte avec une précision de localisation de l'ordre de 10 cm. En outre, on cherche à obtenir un système qui minimise la complexité de mise en œuvre, qui minimise le nombre d'échanges radio nécessaires, qui ne présente pas les contraintes de synchronisation et/ou de distribution d'horloge des systèmes TDOA et qui soit le plus versatile possible.
PRESENTATION DE L'INVENTION
La présente invention se rapporte à un système de localisation d'un élément mobile caractérisé en ce qu'il comporte :
. au moins une balise émettant des messages radios ;
. au moins un relais capable d'émettre un second message avec un délai connu suite à la réception d'un premier message en provenance de ladite au moins une balise ;
. au moins un capteur capable de mesurer dans sa propre base temps les instants d'arrivée des messages provenant desdits au moins une balise et au moins un relais ;
. au moins un calculateur de position, pouvant être central ou embarqué avec chaque capteur, capable de déterminer la position d'un mobile à partir des informations de temps d'arrivée ;
l'élément mobile pouvant être une balise, un relais ou un capteur.
L'invention permet de mesurer la différence de temps d'arrivée entre un trajet direct d'une balise à un capteur et un ou plusieurs trajets indirects impliquant une re-transmission avec un délai connu par un ou plusieurs relais. De par son principe de fonctionnement, cette invention fonctionne de manière analogue à celle d'un système TDOA mais ne nécessite pas un alignement fin des bases de temps de plusieurs capteurs puisqu'une seule base de temps est utilisée pour effectuer les mesures de différents temps d'arrivée à un même capteur.
Par rapport aux systèmes à mesure directe de temps de vol, la présente invention présente une complexité réduite de la balise qui nécessite l'emploi d'un transmetteur uniquement, et de la cible qui nécessite l'emploi d'un récepteur uniquement. Pour chacun de ces deux éléments, la complexité se trouve réduite, ainsi que la dépense nécessaire en énergie.
Enfin, la présente invention permet une grande flexibilité et convient aussi bien au cas où l'on cherche à localiser un objet, par exemple pour déterminer la position d'une palette dans un entrepôt.
Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention :
. le système de localisation comporte un séquenceur central disposant d'un émetteur radio et que chaque balise contient un récepteur radio apte à recevoir des messages émis par ledit séquenceur central .
. le système de localisation comporte plusieurs capteurs tous reliés par un moyen de télécommunication à un calculateur de position.
. le moyen de télécommunication est par exemple de type Ethernet filaire ou WI-FI et le calculateur de position est un serveur informatique.
Selon un deuxième aspect, l'invention se rapporte à un procédé de localisation d'un élément mobile caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de :
(a) Emission par au moins une balise d'un message Ml ;
(b) Réception dudit message M l par au moins un relais et émission d'un message M2 avec un délai connu par rapport à la réception du message M l par ledit au moins un relais;
(c) Réception desdits messages Ml et M2 par au moins un capteur et
(d) Détermination de la position d'un mobile portant la balise, le relais ou le capteur, à partir des informations de temps d'arrivée. Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention :
. le message M l émis dans l'étape (a) par une balise comporte dans ses données l'identification de la balise.
. le message M l émis dans l'étape (a) comporte un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission dans la base temps de la balise et/ou l'instant de réception du message dans la base temps du relais ou du capteur. Ce marqueur peut par exemple être un délimiteur de début de paquet ou un bit précis dans un en-tête de paquet.
. le message M2 émis dans l'étape (b) par un relais comporte dans ses données l'identification du relais ainsi que celle de la balise dont le message M1 a déclenché le message M2 pour ce relais.
. le message M2 émis dans l'étape (b) par un relais comporte un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission dans la base temps du relais et/ou l'instant de réception du message dans la base temps du capteur. Ce marqueur peut par exemple être un délimiteur de début de paquet ou un bit précis dans un en-tête de paquet.
. le délai entre la réception d'un message M l émis dans l'étape (a) et l'émission d'un message M2 émis dans l'étape (b) par un relais soit du même ordre de grandeur que le temps de traitement des messages M l ou M2.
L'invention concerne également les balises, relais et capteurs, en tant que tels, intervenant dans la mise en œuvre du système et/ou procédé précités.
PRESENTATION DES FIGURES
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation préférentiel. Cette description sera donnée en référence aux dessins annexés dans lesquels : La figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation de l'invention disposant d'une balise fixe, d'un relais fixe et d'un capteur mobile ;
La figure 2 est un schéma d'un second mode de réalisation de l'invention disposant de plusieurs balises fixes, d'un relai fixe et d'un capteur mobile ;
La figure 3 est un schéma d'un message émis par une balise selon un mode de réalisation de l'invention ;
La figure 4 est un diagramme d'émission et de réception de messages mis en œuvre par un système de localisation selon le premier mode de réalisation de l'invention ;
La figure 5 est un schéma d'un message transmis par un relais selon un mode de réalisation de l'invention ;
La figure 6 est un diagramme d'émission et de réception de messages selon un mode de réalisation de l'invention permettant d'éviter les collisions entre les messages des balises et des relais, et
La figure 7 est un schéma d'un troisième mode de réalisation de l'invention disposant de plusieurs balises fixes, d'un relai fixe et d'un capteur mobile, synchronisés par un séquenceur central, notamment pour assurer un multiplexage temporel,
La figure 8 est un schéma d'un émetteur à impulsions Ultra Large Bande suivant un mode de réalisation de l'invention,
La figure 9 est un schéma d'un récepteur à impulsions Ultra Large Bande suivant un mode de réalisation de l'invention,
- La figure 10 est un schéma d'un émetteur-récepteur à impulsions Ultra Large Bande suivant un mode de réalisation de l'invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
Suivant un mode de réalisation de l'invention, il est prévu un système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte, caractérisé en ce qu'il comporte : - au moins une balise (1, 11, 12, 13) capable d'émettre au moins un premier message radio (M l, M i l, M 12, M 13) à l'intérieur de l'enceinte;
- au moins un relais (2, 21, 22) capable d'émettre un second message (M2, M21, M22) à l'intérieur de l'enceinte avec un délai connu (D) suite à la réception du premier message (M l, M i l, M 12, M13) en provenance de ladite au moins une balise (1, 11, 12, 13) ;
- au moins un capteur (3) capable de mesurer dans une base de temps locale les instants d'arrivée des messages provenant desdits au moins une balise (1, 11, 12, 13) et au moins un relais (2, 21, 22) à l'intérieur de l'enceinte ;
- au moins un calculateur de position (5), capable de déterminer la position d'un élément mobile, qui est l'un parmi la balise (1, 11, 12 ,13), le relais (2, 21, 22) et le capteur (3), à partir au moins des informations de temps d'arrivée et des positions, connues par le calculateur (5), des autres parmi la balise (1, 11, 12 ,13), le relais (2, 21, 22) et le capteur (3);
la balise ayant au moins un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le premier message (Ml, M i l, M 12, M 13), le relais ayant au moins un récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour recevoir le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le second message (M2, M21, M22),
le capteur ayant au moins un récepteur radio du type à impulsions Ultra Large Bande pour recevoir le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et le second message (M2, M21, M22).
Grâce à l'invention, on obtient une précision temporelle forte de mesure des temps à l'intérieur d'une enceinte. Cette précision temporelle peut être de l'ordre de 100 ps ou moins. Ainsi, la précision de localisation de l'élément mobile à l'intérieur d'une enceinte peut être de quelques centimètres, par exemple de 10 cm ou moins de 10 cm, soit une précision bien meilleure que les systèmes de téléphonie mobile procurant une précision de localisation supérieure à 10 mètres.
En effet, les systèmes de téléphonie mobile, tels que ceux connus par les documents précités US-A-2009/061899, US-A-2012/208523, WO 2010/123291 et US-A-7 738 836, présentent des trames et sous-trames d'une largeur de 10 MHz environ.
Au contraire, le mode de communication faisant intervenir, suivant le mode de réalisation indiqué ci-dessus, une balise, un relais et un capteur ayant des émetteurs et récepteurs à impulsions Ultra Large Bande permet à la fois d'obtenir une largeur de bande supérieure ou égale à 500 MHz, de telle sorte que la précision dimensionnelle de localisation soit inférieure ou égale à 10 cm, par exemple supérieure ou égale à 3 cm et inférieure ou égale à 10 cm.
En outre, par rapport aux systèmes de l'état de la technique, l'invention s'affranchit de la nécessité d'une synchronisation d'horloge compliquée à mettre en œuvre entre plusieurs capteurs ou stations de base. Ainsi, l'invention nécessite moins de capteurs et moins de stations de base que l'état de la technique, notamment par rapport aux systèmes où les messages émis par un émetteur mobile doivent être reçus par deux ou trois stations de base qui déterminent la localisation de l'émetteur. Grâce à l'invention, le relais n'a pas besoin d'une grande précision d'horloge. Par exemple, si le délai D est égal à 1 ms, une précision d'horloge de 0.1 ppm du relais permet d'introduire moins de 100 ps d'erreur de mesure.
L'enceinte peut être une enceinte fermée ou délimitée ou clôturée. L'enceinte peut être un bâtiment, par exemple un bâtiment couvert, ou un bâtiment délimité par des murs et un toit. L'enceinte peut être un entrepôt ou un magasin. L'enceinte peut être un site à ciel ouvert, délimité horizontalement par une limite physique. L'enceinte peut être une installation extérieure sur une zone géographique délimitée, comme par exemple un stade, une gare, un aéroport, une station de métro ou une station de transport sous-terrain ou un site souterrain. L'enceinte peut être un site industriel ou une usine. Suivant l'invention, l'élément mobile est l'un parmi la balise, le relais et le capteur.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'élément mobile est la balise ou un objet portant la balise.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'élément mobile est le relais ou un objet portant le relais.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'élément mobile est le capteur ou un objet portant le capteur.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte comporte un séquenceur central (4) disposant d'un émetteur radio et chaque balise (1, 11, 12, 13) contient un récepteur radio adapté pour recevoir des messages émis par ledit séquenceur central .
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte comporte plusieurs capteurs (3) tous reliés par un moyen de télécommunication au calculateur de position distant.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le moyen de télécommunication est de type Ethernet fiiaire ou WI-FI et le calculateur de position est un serveur informatique.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le calculateur (5) peut être central et distant de chaque capteur.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le calculateur (5) est embarqué sur le capteur.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, ledit délai (D) est connu par le calculateur de position (5), lequel est capable de déterminer la position de l'élément mobile à partir au moins dudit délai (Di- Suivant un mode de réalisation de l'invention, il est prévu un procédé de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de :
(a) Emission par au moins une balise (1, 11, 12, 13) d'au moins un premier message (M l, M i l, M12, M 13) à l'intérieur de l'enceinte ; (b) Réception dudit premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) par au moins un relais (2, 21, 22) à l'intérieur de l'enceinte et émission, à l'intérieur de l'enceinte, d'un second message (M2, M21, M22) avec un délai connu (D) par rapport à la réception du premier message (Ml, M i l, M12, M13) par ledit au moins un relais (2, 21, 22);
(c) Réception, à l'intérieur de l'enceinte, desdits messages (Ml, M i l, M 12, M 13, M2, M21, M22) par au moins un capteur (3) et mesure, dans une base de temps locale, des instants d'arrivée des messages provenant desdits au moins une balise (1, 11, 12, 13) et au moins un relais (2, 21, 22) à l'intérieur de l'enceinte ;
(d) Détermination, par un calculateur (5) de position de la position de l'élément mobile portant la balise, le relais ou le capteur, à partir au moins des informations de temps d'arrivée et des positions, connues par le calculateur (5), des autres parmi la balise (1, 11, 12 ,13), le relais (2, 21, 22) et le capteur (3),
la balise ayant au moins un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le premier message (Ml, M i l, M 12, M 13), le relais ayant au moins un récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour recevoir le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le second message (M2, M21, M22),
le capteur ayant au moins un récepteur radio du type à impulsions Ultra Large Bande pour recevoir le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et le second message (M2, M21, M22).
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le premier message
(M l, M i l, M 12, M 13) émis dans l'étape (a) comporte un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission dans la base temps de la balise et/ou l'instant de réception du premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) dans la base temps du relais ou du capteur.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le second message
(M2, M21, M22) émis dans l'étape (b) comporte un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission du second message (M2, M21, M22) dans la base temps du relais et/ou l'instant de réception du second message (M2, M21, M22) dans la base temps du capteur et/ou le délai entre l'instant de réception du premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et l'instant d'émission du second message (M2, M21, M22) dans la base de temps propre du relais.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le marqueur présent dans les messages (Ml, M i l, M 12, M13) émis dans l'étape (a) et/ou le marqueur présent dans les messages (M2, M21, M22) émis dans l'étape (b) est un champ particulier du message. Par exemple, il peut s'agir d'un champ délimitant la fin d'un en-tête de synchronisation ou un bit précis d'un en-tête de paquet.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) émis dans l'étape (a) par la balise comporte dans ses données l'identification de la balise.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le second message (M2, M21, M22) émis dans l'étape (b) par le relais comporte dans ses données l'identification du relais et celle de la balise ayant déclenché la retransmission.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, le délai (D) entre la réception du premier message (M l, M i l, M 12, M 13) émis dans l'étape (a) et l'émission du second message (M2, M21, M22) émis dans l'étape (b) par le relais est au moins égal au temps de traitement du premier et/ou second message, et autant que possible du même ordre de grandeur que le temps de traitement du premier et/ou second message.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, ledit délai (D) est connu par le calculateur de position (5), lequel est capable de déterminer la position de l'élément mobile à partir au moins dudit délai (D). Par exemple, le délai (D) est programmé dans le calculateur (5) ou déterminé au cours d'une phase de calibration initiale.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, il est prévu une balise d'émission de message radio pour la mise en œuvre du système tel que décrit ci-dessus et/ou du procédé tel que décrit ci- dessus, caractérisée en ce que la balise comporte au moins un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande (100) pour émettre périodiquement un message (Ml, M i l, M 12, M 13) comportant un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission dans une base temps de la balise.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, il est prévu un relais de réception et d'émission de message radio pour la mise en œuvre du système tel que décrit ci-dessus et/ou du procédé tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comporte :
- au moins un récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande (200) pour recevoir un premier message (Ml, M i l, M 12, M13) provenant d'une balise et comportant un marqueur temporel permettant d'identifier précisément l'instant de réception du message (M l, M i l, M12, M 13) par ledit récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande,
- au moins un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande (100) pour émettre le second message (M2, M21, M22) comportant dans ses données le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et comportant un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission du second message (M2, M21, M22) dans une base temps du relais,
- le délai entre la réception du premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et l'émission du second message (M2, M21, M22) étant connu de manière certaine dans une base de temps du relais.
Suivant un mode de réalisation de l'invention, il est prévu un capteur de réception de message radio pour la mise en œuvre du système tel que décrit ci-dessus et/ou du procédé tel que décrit ci- dessus, caractérisé en ce qu'il comporte :
- au moins un récepteur radio du type à impulsions Ultra Large Bande (200) pour recevoir un premier message (M l, M i l, M 12, M 13) émis d'une balise et un second message (M2, M21, M22) émis d'un relais , et
- une unité permettant de mesurer dans une base temps locale au capteur les instants d'arrivée du premier message (M l, M i l, M 12, M 13) provenant de la balise et/ou du deuxième message (M2, M21, M22) provenant du relais. Comme représenté sur les figures 1 et 2, l'invention comporte une ou plusieurs balises 1, 11, 12 ou 13. Chaque balise 1, 11, 12 ou 13 est constituée d'au moins d'un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande apte à transmettre un premier message M l, Mi l, M 12 ou M 13.
L'invention comporte en outre un ou plusieurs relais 2, 21 ou 22.
Chaque relais comporte au moins un récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande, un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande et un dispositif permettant de déclencher l'émission d'un second message radio M2, M21 ou M22 avec un délai D pré-déterminé par rapport à l'instant de réception du premier message M l, M i l, M 12 ou M 13 par le récepteur.
L'invention comporte au moins un capteur 3 qui capte le premier message M l, M i l, M 12 ou M 13 et le second message M2, M21 ou M22. Chaque capteur 3 est équipé au moins d'un récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande, d'une base de temps locale et d'un dispositif permettant de mesurer, selon la base de temps locale, les instants d'arrivée des messages M l, Mi l, M12, M 13 et/ou M2, M21, M22.
Enfin, l'invention comporte en outre un ou plusieurs dispositifs de calcul de position 5, schématisé sur les figures 1 et 2. A partir des données contenues dans les messages Ml, M i l, M 12 ou M 13 et M2, M21 ou M22, des instants d'arrivée mesurés et de données supposées connues sur la position des balises et/ou les relais et/ou les capteurs, un calculateur permet de fournir une estimation de la position du mobile à repérer, ledit mobile pouvant être une balise, un relais ou bien un capteur.
Chaque balise 1, 11, 12 ou 13 transmet par l'intermédiaire de son émetteur radio un premier message radio M l, M i l, M 12 ou M 13, représenté sur la figure 3, comportant entre autres un marqueur temporel permettant à un récepteur adapté de déterminer avec précision l'instant de réception dudit marqueur dans le message M l, M i l, M 12 ou M 13 dans une base de temps locale au récepteur lors de sa réception. Le message M l, M i l, M12 ou M 13 peut en outre contenir par exemple une zone de données contenant un identificateur permettant de déterminer de manière unique l'identité de la balise 1, 11, 12 ou 13 ayant transmis le message Ml, M i l, M 12 ou M 13.
Dans tout ce qui suit, on désignera par « mesurer l'instant d'arrivée du message radio » l'opération qui consiste à mesurer, dans une base de temps locale au dispositif concerné, l'instant de réception précis du marqueur contenu dans le message radio reçu.
Dans le mode de réalisation représenté dans la figure 4, on suppose le message M l transmis par une balise 1 à un instant tO.
Le message M l est reçu par un capteur 3 avec un retard TBc lié au temps de vol des ondes radio entre la balise 1 et le capteur 3. Le capteur mesure alors l'instant d'arrivée tl de ce message M l dans sa base de temps propre.
De manière quasi-simultanée, le message M l émis par la balise 1 est également reçu par un relais 2 avec un retard TBR lié au temps de vol des ondes radio de la balise 1 au relais 2. Le message M l est reçu par le relais 2 à l'instant t2. Cette réception va alors déclencher l'émission par le relais 2 d'un second message M2 après un délai connu D par rapport à l'instant t2 de réception du message M l par le relais 2. Le message M2 comprend entre autres un marqueur temporel permettant de déterminer avec précision l'instant de réception par un récepteur. Il peut également comporter une zone de données contenant par exemple un premier identifiant permettant de déterminer de manière unique l'identité de la balise 1 ayant émis le premier message M l à l'origine de ce second message M2, et/ou un second identifiant permettant de déterminer de manière unique l'identité du relais 2, comme représenté dans la figure 5.
Dans des modes de réalisation particuliers de l'invention, le message M2 peut en outre comporter une information caractérisant l'instant t2 de réception du message M l dans la base de temps propre au relais 2 et/ou une information caractérisant le délai D.
Le délai D est donc spécifié de sorte à ce que le marqueur présent dans le message M2 émis par le transmetteur radio du relais 2 soit émis exactement avec un délai D par rapport à la réception par le récepteur radio du relais 2 du marqueur présent dans le message M l . Le délai D est exprimé par rapport à la base de temps locale du relais.
Le message M2 est reçu par le capteur 3 avec un retard TRC lié au temps de vol des ondes radio du relais 2 au capteur 3. Ce dernier en détermine l'instant de réception t3 par son récepteur radio dans sa base de temps propre.
Si l'on omet un éventuel décalage en fréquence des bases de temps du relais 2 et du capteur 3, on obtient l'équation suivante :
t3 - tl = TBR + D + TRC - TBC
Le délai D est choisi de telle sorte qu'il soit supérieur au temps de vol maximum des ondes radio de la balise 1 au capteur 3 ou de la balise 1 au relais 2.
Le délai D est par exemple du même ordre de grandeur que la durée de lecture, d'écriture et d'émission des messages M l et M2.
Dans une réalisation particulière de l'invention donnée ici à titre d'exemple dans la figure 4, la durée du premier message M l est par exemple de 0,6 ms, celle du second message M2 est de 1 ms et la durée D est également de 1 ms. Dans cette même réalisation, la portée maximale atteignable par une communication radio est de 60 mètres et le temps de vol maximum mesurable est de 200 ns.
La contribution du relais 2 à l'erreur de mesure de différence de temps d'arrivée t3 - tl intervient essentiellement dans le délai D. Il n'est pas nécessaire que la base de temps du relais 2 soit parfaitement en phase à chaque instant avec celle de la balise 1 ou du capteur 3. On peut obtenir de manière relativement aisée une précision de 100 ps sur un délai D de 1 ms, ce qui limite la contribution relative du relais 2 à une erreur de position de 3 cm .
Consécutivement à la réception d'un premier message M l et d'un second message M2, un capteur 3 forme, pour chaque premier message M l suivi d'un second message M2, une paire (tl ; t3) décrivant les temps d'arrivée respectifs du premier message M l et du second message M2 dans sa base de temps locale. Le cas échéant, ces paires peuvent être augmentées pour inclure l'identité de la balise 1 et/ou celle du relais 2, par exemple sous forme de quadruplet (1 ; 2 ; tl ; t3).
De plus, si le message M2 contient l'information t2 caractérisant l'instant de réception du message M l par le relais 2 selon sa propre base de temps, cette information t2 pourra également être conservée par le capteur 3, par exemple sous forme de triplets ( tl ; t2 ; t3 ) ou de quintuplets ( 1 ; 2 ; tl ; t2 ; t3 ).
Ces informations, par exemple les paires (tl ; t3), les triplets ( tl ; t2 ; t3 ), les quadruplets (1 ; 2 ; tl ; t3) ou les quintuplets ( 1 ; 2 ; tl ; t2 ; t3 ), sont transmises à une unité de calcul de position 5. Celle- ci utilise entre autres les temps tl et t3, la connaissance du délai D, ainsi que des paramètres supposés connus du système pour estimer la position d'un mobile. Par exemple, si la position des balises 1 , 1 1 , 12, 13 et des relais 2, 21 , 22 est connue du système, le calculateur de position utilisera la connaissance des positions respectives des balises 1 , 1 1 , 12, 13 et des relais 2, 21 , 22 pour déterminer la localisation des capteurs 3, ce cas correspondant au mode de réalisation où l'élément mobile est le capteur ou un objet portant le capteur. Les calculs effectués dans l'unité de calcul de position 5 sont similaires à ceux effectués dans une unité similaire d'un système de type TDOA.
Si plusieurs relais 2 sont à portée d'une même balise 1, ils peuvent transmettre chacun un message M2 consécutivement à la réception du message M l . Dans l'hypothèse où le capteur 3 est lui- même à portée de réception de cette pluralité de relais 2, il recevra de multiples messages M2 et capturera une pluralité de temps d'arrivée t3. Il transmettra par conséquent une pluralité d'informations, par exemple des quintuplets ( 1 ; 2 ; tl ; t2 ; t3 ), au calculateur de position 5, l'identité des relais 2 et les temps t2 et t3 étant différents pour chaque tel quintuplet.
Pour permettre une implémentation simple, un récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande tel que celui intégré au relais 2 ou au capteur 3 est généralement capable de recevoir un seul message radio à la fois. Il est important pour le fonctionnement optimal de l'invention de garantir le bon séquencement des opérations.
Dans le cas où il existe dans un même système plusieurs balises 1, 11, 12 ou 13 à portée de communication d'un même relais 2 ou d'un même capteur 3, on suggère de garantir que les messages M l émis par chaque balise 1, 11, 12 ou 13 n'entrent pas en collision les uns avec les autres.
Par exemple, on peut mettre en place une méthode d'accès multiple à multiplexage temporel (TDMA).
Dans le mode de réalisation dont le diagramme est exposé figure
6 et le schéma général est illustré figure 7, un séquenceur central 4 est ajouté au système afin d'éviter les collisions entre les différents messages. Ce séquenceur central 4 dispose d'un émetteur radio, qui peut être autre que radio à impulsions Ultra Large Bande. Chaque balise 11, 12 et 13 contient également alors un récepteur radio apte à recevoir les messages provenant du séquenceur global 4. Dans le cas où il existe plusieurs relais 21 et 22 au sein d'un même système, comme exposé dans le figure 6, on suggère de garantir que les messages M21 et M22 n'entrent pas en collision les uns avec les autres.
Par exemple, on peut affecter de manière statique ou dynamique un délai D différent à chaque relais 21 et 22 du système de sorte à ce que, si plusieurs relais 21 et 22 reçoivent un même message M i l, M12 ou M 13, chaque message M21 et M22 puisse être transmis à son tour. Dans ce cas, le relais 2, 21 , 22 pourra communiquer le délai D utilisé dans la zone de données du message M2.
Dans une autre implémentation de l'invention, on peut s'assurer qu'un seul relais 21 ou 22 a son récepteur allumé a un instant donné, par exemple à l'aide d'un système de type TDMA tel que décrit plus haut. On garantit ainsi qu'un seul message M21 ou M22 est transmis suite à un message Mi l, M 12 ou M 13.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, on s'intéresse à la localisation d'un élément mobile dans un bâtiment ou une enceinte. Par exemple, on souhaite localiser un véhicule ou un terminal mobile dans un entrepôt.
Selon ce mode de réalisation, la zone de couverture est équipée d'au moins une balise 1 dont la position est supposée connue et d'au moins un relais 2 dont la position est également supposée connue.
La position des balises 1 et des relais 2 étant connue, le temps de vol d'une balise 1 à un relais 2 est donc également supposé connu. Par exemple, ce dernier peut être déterminé par calcul à partir des positions de la balise et du relais ou déterminé de manière empirique.
Le capteur 3 est ici associé à un objet mobile dont on cherche à déterminer la position dans le bâtiment ou une enceinte. Par exemple le capteur 3 est intégré à un véhicule ou un terminal mobile dont on souhaite déterminer la position dans le bâtiment ou l'enceinte.
Le capteur 3 est supposé à portée de communication des balises 1 et des relais 2. Plusieurs objets mobiles tous équipés d'un capteur 3 peuvent se trouver dans la zone de couverture, la description qui suit est alors généralisée pour chaque capteur 3 dans le système.
Suivant ce mode de mise en œuvre et le principe général de fonctionnement de l'invention, chaque balise 1 émet à son tour un message radio M l contenant au moins un marqueur de position unique. Le message M l peut en outre inclure un identifiant permettant de déterminer de manière unique l'identité de la balise 1.
Chaque message M l émis par une balise 1 est capté quasi- simultanément -à la différence de temps de vol près- par un capteur 3, qui mesure l'instant tl de réception du message M l dans sa propre base de temps, et par un relais 2. Le relais 2 transmet alors avec un délai D un second message M2 contenant au moins un marqueur unique de position. Le message M2 peut en outre contenir dans une zone de données un premier identifiant permettant de déterminer de manière unique l'identité de la balise 1 ayant transmis le premier message M l à l'origine du second message M2, et/ou un second identifiant permettant de déterminer de manière unique l'identité du relais 2 transmettant le second message M2. Il peut y avoir plusieurs relais 2. Chaque message M2 est capté par le capteur 3 qui en détermine l'instant de réception t3 par son récepteur dans sa base de temps locale. Le capteur 3 forme alors, pour chaque message M l suivi d'un message M2 une paire (tl ; t3) décrivant les temps d'arrivée respectifs des premier message M l et second message M2 dans sa base de temps locale. Le cas échéant, ces paires peuvent être augmentées pour inclure l'identité de la balise 1 et/ou celle du relais 2, par exemple sous forme de quadruplet (1 ; 2 ; tl ; t3).
Selon ce mode de mise en œuvre de l'invention, le mobile peut également embarquer une unité de calcul de position 5. Les paires (tl ; t3) ou les quadruplets (1 ; 2 ; tl ; t3) sont communiquées du capteur 3 à l'unité de calcul de position 5.
Pour chaque paire de premier message M l suivie d'un second message M2 reçue par un capteur 3 en provenance d'une balise 1 via un relais 2, l'unité de calcul de position 5 connaît une estimation du temps tl d'arrivée du premier message M l au capteur 3, une estimation du temps t3 d'arrivée du second message M2 au capteur 3, la position de la balise 1, la position du relais 2, une estimation du temps de vol du message M l de 1 à 2 et une estimation du temps D de réponse D du relais 2.
Selon ce mode de fonctionnement, les mesures tl et t3 peuvent donc être reliées à deux inconnues : d(l, 3) la distance de la balise 1 au capteur 3, et d(2, 3) la distance du relais 2 au capteur 3. Si l'on considère les mesures associées à plusieurs balises 1 pour un même capteur 3 et un même relais 2, l'unité de calcul de position 5 peut alors déterminer une estimation de la position du mobile associé au capteur 3.
Par exemple et sans perdre en généricité, on présente ici le cas exposé dans la figure 2 de la localisation dans le plan d'un objet mobile associé à un capteur 3 de position inconnue ( x ; y ) à partir de trois balises 11 de position ( xl ; yl ), 12 de position ( x2 ; y2 ) et 13 de position ( x3 ; y3 ) et d'un unique relais 2 de position ( 0 ; 0 ) dans un repère orthonormé quelconque. La balise 11 transmet un message Mil reçu à un instant tll par le capteur 3 et relayé par le relais 2 en un message M21 et reçu à un instant tl3 par le capteur 3. De même, la balise 12 transmet un message M12 reçu à un instant t21 par le capteur 3 et relayé par le relais 2 en un message M22 reçu par le capteur 3 à un instant t23. Enfin, la balise 13 transmet un message M13 reçu à un instant t31 par le capteur 3 et relayé par le relais 2 en un message M23 reçu par le capteur 3 à un instant t33.
Pour plus de lisibilité dans les calculs, on nommera les balises 11, 12 et
13 respectivement Bl, B2 et B3 ou Bi, avec i = l, 2 ou 3. Le relais 2 sera nommé R et le capteur repéré 3 sur la figure 2 sera appelé C.
La distance d( Bi, R ), pour i entier entre 1 et 3, entre Bi et R est supposée connue. De même, le temps de vol TBÎR entre Bi et R est connu par exemple par construction ou par mesure empirique.
Alors :
d(Bi, R) = xi2 + yi2 = c. TBiR
On peut écrire de manière similaire :
d(Bi, C = - xi)2 + (y - yi)2 = c. TBiC
Figure imgf000022_0001
On a alors
d(Bl,R) d(R,C) d(Bl,C)
tl3 -tll = + D +
c c
d(B2,R) d(R,C) d(B2,C)
t23 - t21 = + D +
c c c
d(B3,R) d(R,C) d(B3,C)
t33 - t31 = + D +
c c
On pose alors :
Figure imgf000022_0002
Soit, après substitution :
Figure imgf000022_0003
En passant en forme quadratique et en réorganisant, il vient
Figure imgf000023_0001
En procédant par différences successives, on peut alors éliminer les termes en racine carrée :
x.2.x2 + y.2.y2— x22— y22 x.2.xl + y.2.yl— xl2— 0 = c.Atl - c.At2 — — +
c.At2 c.Atl
x, 2.x3 + y.2.y3— x32— y32 x.2.xl + y.2.yl— xl2— yl2
0 = c.Atl - c.At - c.At3 c.Atl
Il vient alors que ( x ;y ) est une solution de :
Figure imgf000023_0002
On peut également dériver de manière similaire un système d'équations pour un nombre plus important de degrés de liberté ou pour un nombre plus important de balises.
De même, on peut généraliser l'exemple précédent au cas de la re-transmission des messages d'une ou plusieurs balises par plusieurs relais.
Il est alors aisé de résoudre un tel système d'équations par des méthodes analytiques ou par des méthodes numériques plus robustes.
Dans une variante du présent mode de réalisation de l'invention, on peut par exemple remplacer la linéarisation qui précède par l'emploi d'un filtre de Kalman de type EKF ou UKF apte à résoudre un système d'équation non-linéaire. Dans un autre mode de mise en œuvre de l'invention, l'élément mobile est la balise ou un objet portant la balise.
Par exemple, on s'intéresse à la localisation d'un objet, pouvant être un article d'un magasin, pouvant être autre qu'un téléphone, dans un bâtiment ou une enceinte. Par exemple et sans perdre en généralité, on vise ici à localiser une palette dans un entrepôt afin d'en connaître la localisation sur un plan.
Chaque objet à localiser comporte une balise. Par exemple, la balise est sous la forme d'une étiquette active attachée à l'objet d'intérêt. Chaque balise 1 émet périodiquement un premier message M l . Chaque balise comporte donc, outre son émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande, une base de temps locale. Par exemple, une balise 1 peut être configurée pour émettre un message M l deux fois par seconde.
Dans ce mode de réalisation, le message M l comporte, outre le marqueur temporel permettant de déterminer précisément l'instant de réception, une zone de données contenant un identificateur permettant de déterminer de manière unique l'identité de la balise 1 et une information permettant de déterminer l'instant tO de transmission du message M l dans une base de temps locale à la balise 1.
La zone de couverture, par exemple l'entrepôt dans l'illustration donnée ci-dessus, est équipée d'au moins un relais 2 de position connue. Plus précisément, on installe autant de relais que nécessaire pour permettre à chaque balise 1 d'être à portée de communication d'au moins autant de relais que de degrés de liberté à résoudre par le système de localisation. Par exemple, dans le cas d'une localisation dans le plan, on s'assurera qu'à toute position possible une balise 1 est en mesure de communiquer avec au moins deux relais.
Les messages M l issus des balises 1 associées aux objets à localiser sont transformés en messages M2 par les relais 2 tel que décrit précédemment. Par exemple, les messages M2 comportent en plus du marqueur temporel servant à déterminer l'instant d'arrivée une première information permettant l'identification de la balise 1, une seconde information permettant de déterminer l'identité du relais 2, une troisième information permettant de déterminer l'instant tO d'émission du premier message M l dans la base de temps locale à la balise 1, et une quatrième information permettant de déterminer le délai D appliqué par le relais 2 pour la retransmission du message M l en le message M2.
La zone de couverture est également équipée d'au moins un point d'accès de position supposée connue. Chaque point d'accès comporte au moins un capteur 3. Plus particulièrement, on installera autant de points d'accès ou de capteurs 3 que nécessaire pour qu'en toute position possible une balise 1 puisse communiquer avec au moins un capteur 3.
Plus précisément, la position des relais 2 et capteurs 3 est choisie de telle sorte que lorsqu'une balise 1 peut communiquer avec un relais 2 et un capteur 3, alors une communication peut également être établie entre le relais 2 et le capteur 3.
Suivant ce mode de fonctionnement, le temps de vol d'un message M2 d'un relais 2 à un capteur 3 est supposé connu. Par exemple, ce temps de vol peut être déterminé de manière déterministe à partir de la distance du relais 2 au capteur 3 ou de manière empirique.
Dans ce mode de mise en œuvre, les capteurs 3 sont reliés entre eux par un moyen de communication quelconque, par exemple par un réseau informatique de type Ethernet ou Wi-Fi.
Toujours suivant ce mode de réalisation, le système dispose d'au moins une unité de calcul de position 5, par exemple sous la forme d'un serveur informatique relié au réseau des capteurs 3.
Conformément à l'invention, chaque capteur 3 relève, à la réception successive d'un premier message M l et d'un second message M2 associé, les temps d'arrivée respectifs tl et t3 du premier message M l et du second message M2.
Pour chaque paire de message M l suivi d'un message M2 associé, chaque capteur 3 transmet un relevé à destination de l'unité de calcul de position 5. Un tel relevé comprend par exemple entre autres un identifiant permettant de déterminer de manière unique l'identité du capteur 3, l'information permettant de déterminer l'instant tO d'émission du message M l dans la base de temps locale à la balise 1, les instants d'arrivée respectifs tl et t3 respectifs des messages M l et M2 au capteur 3 dans sa propre base de temps, l'identification de la balise 1 ayant transmis le premier message M l et celle du relais 2 ayant transmis le second message M2 en réponse au premier message M l et le délai D utilisé par le relais 2 pour transmettre le message M2 suite à sa réception du message Ml .
L'unité de calcul de position 5 collecte les différents relevés transmis par les capteurs 3.
Dans un mode de réalisation possible, la position de chaque balise 1 est déterminée à l'aide d'un filtre de Kalman de type EKF ou UKF associé à la balise 1. Les relevés reçus en provenance des capteurs 3 sont groupés par identifiant de balise 1 et ordonnés par temps tO croissant. Pour un message M l transmis à tO donné, on a au moins une estimation du temps tl de réception du premier message M l par un capteur 3 d'identité et de position connue, l'identité et la position d'un relais 2 ayant transmis un message M2 associé, l'instant de réception t3 du message M2 par le même capteur 3, le délai D de retransmission du message M2 par 2, le temps de vol du relais 2 au capteur 3.
Le filtre de Kalman peut alors être mis à jour pour estimer la position de la balise 1 à l'instant tO. En effet, en connaissant une estimation ( x; )t de la position de la balise 1 à un instant t inférieur à tO et un modèle de l'évolution de cette position entre t et tO, le filtre de Kalman pourra déterminer la position ( x; y )t0 probable de la balise 1 au temps tO par le biais de l'équation d'observation :
d(2; 3) d(l; 2) d(l; 3)
At = £3 - tl - D -— =— -—
c c c
avec d(l ; 2) la distance Euclidienne de la balise 1 au relais 2, d(l ; 3) la distance Euclidienne de la balise 1 au capteur 3, le délai D connu et le temps de vol connu du relais 2 au capteur 3.
On peut généraliser les modes de réalisations précédents au cas d'un système qui comporterait au moins une balise de position supposée connue et au moins un capteur de position supposée connue. Le système comporterait en outre un ou plusieurs relais dont la position est à déterminer, ce qui correspond au mode de réalisation où l'élément mobile est le relais ou un objet portant le relais.
Suivant un mode de réalisation, le format du message radio impulsionnel Ultra Large Bande M l ou M2 tel que présenté sur la figure 3 est le suivant :
- En-tête de synchronisation contenant des répétitions périodiques d'une séquence prédéterminée d'impulsions présentes ou absentes, positives ou négatives transposées en fréquence autour d'une porteuse ;
- Marqueur de début de paquet représenté par une séquence connue d'impulsions (présentes ou absentes, positives ou négatives) transposées en fréquence autour d'une porteuse, et facilement différentiable de l'en-tête de synchronisation ;
- Champ de données sous forme d'un train d'impulsions modulées.
Suivant un mode de réalisation, le marqueur temporel permettant d'identifier le temps exact d'émission et/ou d'arrivée d'un message est la limite entre la fin du délimiteur de début de paquet et le début du champ de données.
Suivant un mode de réalisation, l'en-tête de synchronisation est formé par des répétitions périodiques d'un symbole prescrit, pouvant être lui-même formé par une séquence prescrite d'impulsions (dont par exemple + 1 dénotant une impulsion positive, 0 dénotant l'absence d'impulsion, et -1 dénotant une impulsion négative). L'En-tête de synchronisation est par exemple formé par 1024 répétitions périodiques d'un symbole formé par la séquence d'impulsions suivante : -1 0 0 0 0 + 1 0 -1 0 + 1 + 1 + 1 0 + 1 -1 0 0 0 + 1 -1 + 1 + 1 + 1 0 0 -1 + 1 0 -1 0 0. Les impulsions formant les symboles de Εη-tête de synchronisation donné précédemment à titre d'exemple étant par exemple émises à un débit ternaire de 10 à 500 Méga impulsions par seconde, par exemple de31,25 Méga impulsions par seconde. Le Marqueur de début de paquet peut par exemple être lui-même formé par une succession de symboles (par exemple 8 symboles) de format identiques à ceux de Εη-tête de synchronisation, mais pouvant être présents ou absents, de polarité normale ou inversée. Par exemple, la séquence 0 + 1 0 -1 + 1 0 0 -1 peut être utilisée pour former un tel Marqueur de début de paquet ( + 1 désignant un symbole de format identique à ceux de ΓΕη-tête de synchronisation donné précédemment à titre d'exemple, 0 dénotant une absence totale d'impulsion pour la durée d'un symbole, et -1 désignant un symbole similaire à ceux utilisés pour Εη-tête de synchronisation mais dons la polarité des impulsions a été inversée).
Le Champ de données peut par exemple être réalisé par modulation par position d'un train d'impulsion dans une fenêtre de temps donnée. Par exemple, si l'on associe à chaque bit d'un message binaire à transmettre une fenêtre de temps de par exemple 100 ns à 10 ms, par exemple de 8 ps, on peut déterminer qu'un bit à 0 sera représenté par la présence d'un train d'impulsion dans la première moitié de ladite fenêtre, tandis qu'un bit à 1 sera identifié par la présence d'un train d'impulsion dans la seconde moitié de ladite fenêtre. Ledit train d'impulsion peut par exemple être formé par une succession pseudo-aléatoire de 1 à 512 impulsions, par exemple 128 impulsions, positives ou négatives, à un débit de 100 Méga imulsions par seconde à 1 Giga imulsions par secondes, par exemple de 500 Méga impulsions par seconde, la séquence pseudo-aléatoire étant connue de l'émetteur et du récepteur et réinitialisée à chaque début de message.
Suivant un mode de réalisation, à la figure 8, un émetteur 100 Ultra Large Bande à impulsions comporte :
- Un Modulateur numérique 101 (par exemple un processeur numérique) permettant de former un flux ternaire (comportant par exemple des trames ternaires) ; - Un Convertisseur numérique / analogique 102 de mise en forme des impulsions à partir du flux ternaire en un signal impulsionnel Ultra Large Bande en bande de base ;
- Un Mélangeur 103 pour transposition du signal impulsionnel Ultra Large Bande en bande de base en un signal radiofréquence impulsionnel Ultra Large Bande ;
- Un Oscillateur local radiofréquence 104 fournissant une fréquence centrale nécessaire à l'opération de transposition de fréquence du mélangeur 103;
- Un Amplificateur 105 de puissance du signal radiofréquence Ultra Large Bande impulsionnel ;
- Une Antenne 106 pour rayonner le signal radiofréquence Ultra Large Bande impulsionnel (émission du message M l ou M2),
- Une première horloge 107 de référence.
Cet émetteur 100 est par exemple présent dans la balise 1.
L'émetteur du relais 2 peut comporter des éléments analogues à ceux de l'émetteur 100 de la balise 1.
L'oscillateur radiofréquence 104 peut être généré à partir de l'horloge de référence principale 107 par le biais d'une boucle à verrouillage de phase. La fréquence de l'oscillateur radiofréquence 104 est par exemple de 3 à 10 GHz et celle de l'horloge de référence principale de 100 MHz à 1 GHz, par exemple 500 MHz.
Le débit du flux ternaire ( + 1, 0 ou -1) en sortie du Modulateur numérique 101 est par exemple d'un échantillon ternaire toutes les 500 ps à 2 ns, par exemple 2 ns, soit un débit de 100 Méga échantillons ternaires par seconde à 2 Giga échantillons ternaires par seconde, par exemple 500 Méga échantillons ternaires par seconde.
Le filtre de reconstruction du Convertisseur numérique / analogique 102 est par exemple de type passe-bas avec une fréquence de coupure pouvant être de 400 MHz.
Suivant un mode de réalisation, à la figure 9, un Récepteur 200 Ultra Large Bande à impulsions comporte: - Une Antenne 201 pour recevoir le signal radiofréquence Ultra Large Bande impulsionnel (réception du message M l ou M2),
- Un amplificateur faible bruit (LNA) 202;
- Un mélangeur 203 pour transformer le signal de sortie 206 de l'amplificateur 202 en un signal 207 en bande de base comprenant une composante en phase et une composante en quadrature ;
- Un oscillateur radiofréquence 204 pour fournir le signal de référence 205 au mélangeur 203 ;
- Un amplificateur 208 en bande de base pour chacune des composantes en phase et en quadrature du signal 207 de sortie du mélangeur 203;
- Un convertisseur 209 analogique / numérique pour chacune des sorties 210 en phase et en quadrature de l'amplificateur 208 en bande de base ;
- Une unité 211 de traitement numérique du signal, comportant par exemple un processeur numérique.
Suivant un mode de réalisation, le convertisseur 209 analogique / numérique et l'unité 211 de traitement numérique du signal fonctionnent de manière synchrone sur une deuxième horloge locale de référence 212.
L'oscillateur radiofréquence 204 peut être créé par multiplication à partir d'une deuxième référence locale d'horloge 212, par exemple à l'aide d'une boucle à verrouillage de phase.
Ce récepteur 200 est par exemple présent dans le capteur 3. Le récepteur du relais 2 peut comporter des éléments analogues à ceux du récepteur 200.
Suivant un mode de réalisation, les étapes de la réception dans l'unité 211 de traitement numérique du signal comprennent :
- Synchronisation fréquentielle des horloges du récepteur avec celles de l'émetteur ;
- Synchronisation symbole par corrélation avec la séquence connue de l'en-tête de synchronisation ;
- Acquisition d'une réponse impulsionnelle de canal ; - Recherche du délimiteur de début de trame ;
- Recherche du marqueur temporel permettant d'identifier le temps exact d'arrivée des messages
Suivant un mode de réalisation de l'invention, l'unité 211 de traitement numérique disposé d'un compteur permanent fonctionnant au rythme de 1 incrément à chaque cycle de la deuxième référence d'horloge locale 212, et l'unité 211 capture la valeur dudit compteur lors de la réception du marqueur temporel présent dans les message M l et M2. La valeur de ce compteur est alors considérée comme celle de l'instant tl, t2 ou t3 dans la base de temps locale du récepteur 200. Par exemple, la dynamique du compteur peut être de 32-bits.
Suivant un mode possible de réalisation de l'invention, l'unité 211 de traitement numérique intègre des capacités d'analyse de la réponse impulsionnelle de canal par suréchantillonnage et interpolation pour permettre d'identifier l'instant d'arrivée avec une résolution inférieure à celle d'un échantillon.
Le relais 2 implémente une chaîne de réception et une chaîne d'émission telles que décrit précédemment, c'est-à-dire un émetteur 100 et un récepteur 200 tels que décrits précédemment.
Les fonctionnalités d'horloges de référence 107 et 212 et d'oscillateurs radiofréquences 104 et 204 peuvent être mutualisées ou laissées indépendantes. Il peut donc y avoir une seule horloge de référence 107, 212 pour l'émetteur 100 et le récepteur 200 dans le relais 2. Il peut donc y avoir un seul oscillateur radiofréquence 104, 204 pour l'émetteur 100 et le récepteur 200 dans le relais 2.
Un compteur 213 et/ou une ligne à retard 213 peut être prévue entre l'unité 211 de traitement numérique du signal et le Modulateur numérique 101. Ce compteur 213 et/ou cette ligne à retard 213 sert par exemple à créer le délai D dans le message M2.
Le relais 2 peut ne disposer que d'une seule antenne 106, 201 s'il dispose en outre d'un commutateur d'antenne en émission / réception, ou de deux antennes distinctes 106 et 201.

Claims

Revendications
1. Système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte, caractérisé en ce qu'il comporte :
- au moins une balise (1, 11, 12, 13) capable d'émettre au moins un premier message radio (M l, M i l, M 12, M 13) à l'intérieur de l'enceinte;
- au moins un relais (2, 21, 22) capable d'émettre un second message (M2, M21, M22) à l'intérieur de l'enceinte avec un délai connu (D) suite à la réception du premier message (M l, M i l, M 12, M13) en provenance de ladite au moins une balise (1, 11, 12, 13) ;
- au moins un capteur (3) capable de mesurer dans une base temps locale les instants d'arrivée des messages provenant desdits au moins une balise (1, 11, 12, 13) et au moins un relais (2, 21, 22) à l'intérieur de l'enceinte ;
au moins un calculateur de position (5), capable de déterminer la position d'un élément mobile, qui est l'un parmi la balise (1, 11, 12 ,13), le relais (2, 21, 22) et le capteur (3), à partir au moins des informations de temps d'arrivée et des positions, connues par le calculateur (5), des autres parmi la balise (1, 11, 12 ,13), le relais (2, 21, 22) et le capteur (3);
la balise ayant au moins un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le premier message (M l, M i l, M12, M13), le relais ayant au moins un récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour recevoir le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le second message (M2, M21, M22),
le capteur ayant au moins un récepteur radio du type à impulsions Ultra Large Bande pour recevoir le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et le second message (M2, M21, M22).
2. Système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un séquenceur central (4) disposant d'un émetteur radio et en ce que chaque balise (1, 11, 12, 13) et/ou chaque relais (2, 21, 22) contient un récepteur radio adapté pour recevoir des messages émis par ledit séquenceur central.
3. Système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs capteurs (3) tous reliés par un moyen de télécommunication au calculateur de position distant.
4. Système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de télécommunication est de type Ethernet filaire ou WI-FI et que le calculateur de position est un serveur informatique.
5. Système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le calculateur (5) est embarqué sur le capteur.
6. Système de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit délai (D) est connu par le calculateur de position (5), lequel est capable de déterminer la position de l'élément mobile à partir au moins dudit délai (D).
7. Procédé de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de :
(a) Emission par au moins une balise (1, 11, 12, 13) d'au moins un premier message (M l, Mi l, M 12, M13) à l'intérieur de l'enceinte ;
(b) Réception dudit premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) par au moins un relais (2, 21, 22) à l'intérieur de l'enceinte et émission, à l'intérieur de l'enceinte, d'un second message (M2, M21, M22) avec un délai connu (D) par rapport à la réception du premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) par ledit au moins un relais (2, 21, 22);
(c) Réception, à l'intérieur de l'enceinte, desdits messages (Ml, M i l, M 12, M 13, M2, M21, M22) par au moins un capteur (3) et mesure, dans une base de temps locale, des instants d'arrivée des messages provenant desdits au moins une balise (1, 11, 12, 13) et au moins un relais (2, 21, 22) à l'intérieur de l'enceinte ;
(d) Détermination, par un calculateur (5) de position de la position de l'élément mobile portant la balise, le relais ou le capteur, à partir au moins des informations de temps d'arrivée et des positions, connues par le calculateur (5), des autres parmi la balise (1, 11, 12 ,13), le relais (2, 21, 22) et le capteur (3),
la balise ayant au moins un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le premier message (Ml, M i l, M 12, M 13), le relais ayant au moins un récepteur radio à impulsions Ultra Large
Bande pour recevoir le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le second message (M2, M21, M22),
le capteur ayant au moins un récepteur radio du type à impulsions Ultra
Large Bande pour recevoir le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et le second message (M2, M21, M22).
8. Procédé de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) émis dans l'étape (a) comporte un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission dans la base temps de la balise et/ou l'instant de réception du premier message (M l, Mi l, M 12, M 13) dans la base temps du relais ou du capteur.
9. Procédé de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon l'une des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le second message (M2, M21, M22) émis dans l'étape (b) comporte un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission du second message (M2, M21, M22) dans la base temps du relais et/ou l'instant de réception du second message (M2, M21, M22) dans la base temps du capteur et/ou le délai entre l'instant de réception du premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) et l'instant d'émission du second message (M2, M21, M22) dans la base de temps propre du relais.
10. Procédé de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon la revendication 7, caractérisé en ce que le premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) émis dans l'étape (a) par la balise comporte dans ses données l'identification de la balise.
11. Procédé de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que le second message (M2, M21, M22) émis dans l'étape (b) par le relais comporte dans ses données l'identification du relais et celle de la balise ayant déclenché la retransmission.
12. Procédé de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le délai (D) entre la réception du premier message (Ml, M i l, M 12, M13) émis dans l'étape (a) et l'émission du second message (M2, M21, M22) émis dans l'étape (b) par le relais est au moins égal au temps de traitement du premier et/ou second message, et autant que possible du même ordre de grandeur que le temps de traitement du premier et/ou second message.
13. Procédé de localisation d'un élément mobile à l'intérieur d'une enceinte selon l'une des revendications 7 à 12, caractérisé en ce que ledit délai (D) est connu par le calculateur de position (5), lequel est capable de déterminer la position de l'élément mobile à partir au moins dudit délai (D).
14. Balise d'émission de message radio pour la mise en œuvre du système conforme à l'une des revendications 1 à 6 et/ou du procédé conforme à l'une des revendications 7 à 13, caractérisée en ce que la balise comporte au moins un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre périodiquement un message (Ml, M i l, M 12, M 13) comportant un marqueur temporel permettant d'identifier l'un instant d'émission dans une base temps de la balise.
15. Relais de réception et d'émission de message radio pour la mise en œuvre du système conforme à l'une des revendications 1 à 6 et/ou du procédé conforme à l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte :
- au moins un récepteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour recevoir un premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) provenant d'une balise,
- au moins un émetteur radio à impulsions Ultra Large Bande pour émettre le second message (M2, M21, M22) comportant dans ses données le premier message (M l, M i l, M 12, M 13) et comportant un marqueur temporel permettant d'identifier l'instant d'émission du second message (M2, M21, M22) dans une base temps du relais,
- le délai entre la réception du premier message (M l, M i l, M 12, M13) et l'émission du second message (M2, M21, M22) étant connu de manière certaine dans une base de temps du relais.
16. Capteur de réception de message radio pour la mise en œuvre du système conforme à l'une des revendications 1 à 6 et/ou du procédé conforme à l'une des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte :
- au moins un récepteur radio du type à impulsions Ultra Large Bande pour recevoir un premier message (M l, M i l, M 12, M 13) émis d'une balise et un second message (M2, M21, M22) émis d'un relais , et
- une unité permettant de mesurer dans une base temps locale les instants d'arrivée du premier message (Ml, M i l, M 12, M 13) provenant de la balise et/ou du deuxième message (M2, M21, M22) provenant du relais.
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