WO2021048513A1 - Système et dispositif de localisation et/ou de chronomètrage - Google Patents

Système et dispositif de localisation et/ou de chronomètrage Download PDF

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WO2021048513A1
WO2021048513A1 PCT/FR2020/051590 FR2020051590W WO2021048513A1 WO 2021048513 A1 WO2021048513 A1 WO 2021048513A1 FR 2020051590 W FR2020051590 W FR 2020051590W WO 2021048513 A1 WO2021048513 A1 WO 2021048513A1
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lps
gps
pgi
dlij
mobile
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Application number
PCT/FR2020/051590
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Pierre-Arnaud COQUELIN
Victor BUISSON
Original Assignee
Mac-Lloyd Sas
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    • G07C1/00—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people
    • G07C1/22—Registering, indicating or recording the time of events or elapsed time, e.g. time-recorders for work people in connection with sports or games
    • G07C1/24—Race time-recorders

Definitions

  • the invention relates to the field of location and / or timing systems, capable of tracking and / or timing a set of mobiles.
  • a location system is a system capable of following at least one mobile during its evolution, advantageously in real time, in order to know its position at any moment, possibly its speed, and thus to be able to follow its trajectory.
  • a timing system is a system for determining, at a given location (start, checkpoint, finish) a lap time. Such tracking systems are widely used in the sports world to track players, athletes, horses, boats, cyclists, etc. during a race, a team sport meeting, mainly to improve the broadcast of the event or to assist in the refereeing. They can still be used to manage vehicle fleets. Timing systems are widely used in the sports world to establish performance and classification, at intermediate checkpoints and especially at the finish.
  • GPS technology For localization it is known to use GPS technology. Each mobile is then equipped with at least one GPS receiver.
  • a conventional GPS receiver makes it possible to know the position of the mobile with an accuracy of the order of 2 to 5 m and an average robustness of 95% of the time. The other 5% of the time the position may not be known, but most often is known but with degraded accuracy.
  • a conventional GPS receiver has a sufficiently small size to be able to be comfortably integrated on a person, such as an athlete or his equipment (jersey, bike, etc.) or even on an animal (dog, horse, etc.) or his harness. . Improvements in high precision GPS or GPS technology are still known.
  • High-precision GPS uses correction devices (RTK, DGPS, SBAS, etc.) to improve accuracy up to a few centimeters for RTK and of the order of 50 cm for DGPS and SBAS.
  • High-precision GPS has at least three drawbacks, however. The measurement is much more easily disturbed: the robustness is reduced. Robustness is reduced 70% of the time. The other 30% of the time the position may not be known, but most often is known but with degraded accuracy. The weight of a high precision GPS receiver is multiplied by 5, which makes its integration impractical on a person and most often on an animal.
  • LPS technology from the English “Local Positonning System” meaning local positioning system.
  • a mobile is equipped with an LPS sensor capable of determining by transmission and / or reception of radio signals, eg. UWB, (ultra) sound or light, and measurement of an outward propagation time, we then speak of TdoA (from English “Time difference of Arrivai” time difference on arrival) or round trip, we speak then ToF (from the English “Time of Flight” time of flight), a distance between the mobile and at least one beacon.
  • a beacon is substantially equipped with the same transmission and / or reception equipment as the mobile. The position of a beacon is known precisely.
  • a mobile with the positions of beacons and its distance to at least 3 beacons can, by triangulation, determine its position.
  • Such a system can advantageously be used including indoors, unlike GPS. It detrimentally requires deploying the beacon infrastructure.
  • Another drawback, depending on the type of signal used, is the sensitivity to masking: a distance can only be obtained with a direct view between the mobile and the beacon.
  • RFID technology is still known.
  • Each mobile: runner, cyclist / bicycle, rider / horse is equipped with an RFID "chip” or transponder.
  • Each chip can be individually identified and dated when passing a barrier, such as a strip on the ground, or two stakes on either side of the passage.
  • This technology is advantageously inexpensive, especially for the chip, which makes it possible, for example, to equip many runners with a running or cycling race.
  • This technology requires an infrastructure: installation of the barrier. It also has a drawback of poorly differentiating chips crossing the barrier almost simultaneously. Time is only available where a barrier is installed, which limits the number of split times.
  • the invention proposes to offer a location and / or timing technology, which can be embarked on mobiles, offering better precision, better robustness than existing technologies and advantageously better temporal precision in order to be able to carry out localization or timing. or jointly both.
  • the invention relates to a system comprising at least two portable devices capable of being each carried by a mobile, such as an athlete, where each device comprises at least one GPS receiver capable of determining a GPS position of the device and at least an LPS sensor capable of determining an LPS distance separating the device from each of the other devices.
  • the system also comprises a processing means capable of determining a position for each of the devices, by minimizing a cost function as a function of GPS positions and LPS distances,
  • the processing means periodically determines a position for each of the devices at each periodic instant from the measurements taken between a half horizon interval before said periodic instant and a half horizon interval after said periodic instant,
  • the system also comprises a processing means capable of determining a passage time at a given position for a device, - the system also comprises at least one beacon, where a beacon is a device whose position is known with precision,
  • - a beacon includes a high precision GPS receiver
  • a beacon carries a battery, in order to be autonomous,
  • At least one beacon is placed at a timing point, preferably two beacons,
  • TB with TB the time of passage to a given position of a moving body, T an instant of measurement of a position of the moving part before the given position, dt a time interval separating the instant T of measurement of the position of the moving part before the given position of an instant T + dt of measurement of a position of the mobile after the given position, D_ before a distance between the position of the mobile before the given position and the given position and D_ after a distance between the position of the mobile after the position given and given position.
  • a portable device suitable for use with such a system, for a horse-type mobile comprises a flexible strip integrating a processing means and a battery preferably disposed substantially in the middle of the flexible strip. and at least one GPS receiver and at least one LPS sensor disposed substantially at each end of the flexible strip.
  • a portable device suitable for use with such a system for a human-type mobile, comprises a jersey incorporating processing means and a battery preferably arranged substantially in the middle of the back of the jersey and at least one GPS receiver and at least one LPS sensor disposed substantially on each front shoulder and on each rear shoulder.
  • FIG. 1 illustrates a use of the tracking system in a horse race
  • FIG. 2 illustrates a use of the localization system in a team sport
  • FIG. 3 illustrates a use of the tracking system in a cycling race
  • FIG. 4 illustrates a use of the tracking system in an autonomous vehicle system
  • FIG. 5 illustrates a use of the timing system in a horse race
  • FIG. 6 illustrates one embodiment of a device for a horse
  • FIG. 7 illustrates the device of Figure 6 in position on a horse
  • FIG. 8 illustrates, in front view, an embodiment of a device for humans
  • FIG. 9 illustrates, in rear view, the device of FIG. 8,
  • FIG. 10 illustrates a use of the timing system.
  • the invention relates to a system 1 for locating and / or timing mobile 3.
  • the system 1 comprises at least two devices 2, portable so as to be able to be carried each by one.
  • mobile 3, such as a vehicle: bicycle, car, boat, plane, ..., an athlete, an animal: dog or racehorse, etc.
  • FIG. 1 illustrates more particularly an application to horse racing.
  • FIG. 2 more particularly illustrates an application to a team sport meeting.
  • FIG. 3 more particularly illustrates an application to a cycling race.
  • FIG. 4 more particularly illustrates an application to a vehicle fleet or to a system of autonomous vehicles.
  • FIG. 5 more particularly illustrates an application to timing for a horse race.
  • a letter P designates a position, that is to say the latitude, longitude coordinates of a point.
  • a letter D denotes a distance, for example in two positions.
  • a letter E denotes a precision.
  • a letter l denotes a coefficient.
  • a letter G refers to the GPS system.
  • a letter L refers to the LPS system.
  • An index i, respectively j runs through the set of devices 2, i.e. from 1 to N, where N is the number of devices 2.
  • An index k runs through the set of unique pairs i, j, i.e. all pairs i, j with i ⁇ j, ie an upper or lower triangle of the matrix i, j.
  • each mobile unit 3 in order to be able to locate each mobile unit 3, its associated device 2 comprises at least one GPS receiver 4.
  • This GPS receiver 4 is able, in cooperation with a satellite constellation S, to determine a position GPS, PGi, of device 2, which is therefore indicative of the position Pi of device 2 and therefore of the position of mobile 3.
  • Each device 2 further comprises at least one LPS 5 sensor.
  • An LPS sensor for local positioning system, in English "Local Positioning System” or LPS, is able to determine a distance DLij separating an i th device 2 from each of the other j th devices 2.
  • the distances DLij are typically measured, in a known manner, by measuring a propagation time of a wave (sound, light, radiofrequency, etc.) along an outward or round trip.
  • Each transmitter of such a wave accurately determines the date of transmission and each receiver precisely determines the date of reception.
  • the difference related to the known propagation speed, indicates the distance DLij (or its double in the case of a round trip.
  • the system 1 advantageously comprises a communication network that it uses to communicate the data between the different devices 2 and the processing means 6.
  • the processing means 6 can be centralized or distributed, in one or more dedicated units, and / or combined with one or more devices 2.
  • the communication network is advantageously wireless. It may be a dedicated radiofrequency device, or based on an existing network, such as a GSM network.
  • At each measurement cycle at least one GPS position PGi and at least N-1 distances DLij per device 2 are determined, ie at least N GPS positions PGi and N (N-1) distances DLij.
  • a position Pi for each device 2 is determined, at each cycle, a position Pi for each device 2 as a function of the data PGi, DLij.
  • This position Pi which takes into account all the information from the various GPS and LPS sensors, has markedly improved precision and robustness relative to the sole GPS position PGI or to the position which could be obtained from the distances DLij alone by triangulation.
  • GPS and LPS technologies are different in principle and their reciprocal qualities and / or failures do not occur at the same time or under the same conditions. Also the two technologies complement each other and significantly improve precision and robustness.
  • the position Pi for each device 2 is determined, for example by a processing means 6, by minimizing a cost function C as a function of the data available: GPS positions PGi and distances LPS DLij.
  • the cost function C is expressed in the form of a weighted distance between the position Pi and the GPS position PGi and of a weighted difference between the distance Dij and the distance LPS DLij, according to the formula:
  • C is the cost to be minimized.
  • AG is a weighting coefficient assigned to the first term, concerning the GPS measurement, with PGi the vector of GPS positions, with in i th component the value respectively measured for and by the i th GPS receiver 4 and Pi the vector of positions, unknown that one wishes to determine, with in i th component the value for the i th device 2. It is calculated a sum, for all the devices 2 of the distances, noted by a double vertical bar, between PGi and Pi. Each term of the sum is related to the precision EGi of the corresponding GPS position measurement PGi. This precision EGi is provided by the GPS receiver 4 which is able to indicate the precision of its measurement, for example in the form of a covariance or of its square root. The sum is further related to the sum of the precisions EGi for the sake of consistency and homogeneity, in particular with the second term of the formula.
  • a sum is calculated, for all devices 2, of the absolute values of the differences between measured distances DLij and distances Dij.
  • Each term of the sum is related to the precision ELij of the corresponding distance measurement LPS DLij.
  • the sum is still related to the sum of the details ELij for the sake of consistency and homogeneity, in particular with the first term of the formula.
  • the resolution of this minimization, to determine the unknown vector Pi, 1 ⁇ i ⁇ N, can be carried out by any method.
  • the so-called digital gradient descent method can thus be applied.
  • the GPS has a recurrence, typically of 100 ms, at which it determines a GPS position PGi for a device 2. This recurrence is not necessarily synchronous with that at which the position of another device 2 is determined. . Likewise, the determinations of the distances DLij are not necessarily synchronous with each other and with the GPS measurements.
  • the wave propagated by the different LPS 5 sensors is generally the same. Also in order not to disturb each other, it is preferentially used a temporal division of the cycle into at least N slots, one slot being assigned in transmission to each of the N LPS 5 sensors. However, when an LPS 5 sensor transmits, all the times. other LPS 5 sensors can receive. Numerous distance measurements DLij are thus obtained, but at non-synchronous instants.
  • the system divides time into periodic intervals, of period To, for example of 100 ms.
  • a position Pi with all its components, that is to say for each of the devices 2.
  • the length To of an interval is at least long enough for it to include at least one measure PGi for all its components and at least one measure DLij for all its components.
  • a horizon interval of length H centered on a periodic instant T, ie from TH / 2 to T + H / 2, all the position measurements PGi and distance DLij falling in this horizon interval H are considered.
  • H is at least equal to 1s.
  • an averaging is applied to all the measurements falling within said horizon interval H.
  • this averaging is carried out by an exponential weighting, applying to a quantity Xi a weight e _ (T tk) 2 that is all the greater as the date tk of the quantity Xi is close to the central instant T, according to a Gaussian.
  • This weight can also be modulated by an Atx coefficient.
  • This Atx coefficient determines the extent to which a data is taken into account in the averaging. The greater the Atx coefficient, the wider the Gaussian and the more a given is taken into account.
  • This averaging is applied to the GPS position PGi, to its precision EGi, to the distance DLij and to its precision ELij, according to the general formula:
  • weighting Another type of weighting can be used.
  • the GPS system is capable, for each measurement, of indicating by means of the covariance (or its square root), the precision EGij of the measurement.
  • An LPS system does not have this function.
  • the precision ELij is taken equal to a constant arbitrary value, for example 20 cm, for all the measurements, ie for all the i, j and at all the measurement dates.
  • the passage time TB is determined for example by a processing means 6.
  • the given position can be a point, or even a line, for example a passage or arrival barrier, advantageously defined by two points.
  • the passage can be validated by a distance to the given position less than a threshold or in the case of a line, by its crossing.
  • the system 1 can further comprise at least one beacon 7.
  • a beacon 7 is a device 2, comprising at least one LPS sensor 5 and the possible means of communication with the communication network.
  • a beacon 7 is particularized in that its position Pi is known with precision. This knowledge being precise and certain, the precision of a position determined by the system is markedly improved, mainly near the position of the beacon 7. The principle of determining the positions Pi benefits from this precise knowledge to improve the positions Pi which are then determined by relying significantly on the position of the beacon 7. It is understood that the precision field of the position measurements Pi is thus markedly improved near the position Pi of said beacon 7.
  • a beacon 7 can be placed at a fixed position. Its position can then be determined and provide information by any means: for example a geodetic survey. In such a configuration, such a beacon 7 may not include a GPS receiver.
  • a beacon 7 is mobile, such as a beacon 7 for a cycling race, advantageously placed in a following car, or in a case where a beacon 7 is stationary but where autonomy and / or a versatility of the beacon 7, the beacon 7 comprises its own means of determining its position, in real time, and with great precision.
  • a beacon 7 comprises a high precision GPS receiver 8, such as an RTK or DGPS GPS receiver.
  • a device 2 on board a player or a horse cannot generally include such a high-precision GPS 8 because of the increased weight and bulk of such equipment and the more capture conditions.
  • unfavorable and a GPS receiver 5, for a device 2 carried by a mobile 3 is most often a conventional GPS receiver, with average precision.
  • a beacon 7 can generally tolerate such an increase in weight and / or bulk.
  • generally stationary, advantageously placed on a high mast the conditions for capturing a beacon are improved, allowing it to pass and remain substantially permanently in high precision mode.
  • such a beacon 7 comprises and advantageously embeds a battery 10. This facilitates the installation of the beacons that it just place / drop, before the start of the event.
  • a beacon 7 can also advantageously comprise a solar energy charging system. Thus its autonomy is increased and it is advantageously not necessary to move the beacon 7 to proceed with its loading.
  • the increased precision of the position of a beacon 7 increases, in its proximity, the precision of the position measurements of the 2 / mobile devices 3. This has the further effect of increasing the precision of the time measurements. Also, while the location systems of the prior art did not achieve the performance expected for a timing system by a factor of 10, the increased precision of the system according to the invention makes it possible to claim also to carry out timing, advantageously. with a single system also carrying out a localization.
  • At least one beacon 7 is placed near a timing point, such as an intermediate crossing point or a finish line.
  • a timing point can also preferably include two beacons 7, for example on either side of the timing line / finish line.
  • the system according to the invention repeatedly provides a position of a mobile 3.
  • this recurrence is such that the position thus provided does not necessarily correspond to the passage of the given position / barrier of timing.
  • a mobile 3, here a horse has its position P (T) determined at the instant T, when it has not yet crossed the line / barrier, and is at a distance D_avant from it.
  • This distance D_avant is known by comparison of the position P (T) of the mobile 3 relative to the position of the barrier, advantageously, but not necessarily, known by the presence of at least one beacon 7.
  • This same mobile 3, sees to again its position P (T + dt) determined at the instant T + dt, when it has just crossed the line / barrier, and that it is at a distance D_apres.
  • This distance D_apres is known by comparing the position P (T + dt) of the mobile 3 relative to the position of the barrier, advantageously known by the presence of at least one beacon 7.
  • the instant of crossing the barrier TB is advantageously determined, here by linear interpolation, by the formula
  • the invention relates as much to a tracking system as to a timing system and of course a system capable of both functions.
  • the technology developed provides access to better location accuracy.
  • it offers a timing capacity of the order of a hundredth of a second, with a light and very light infrastructure.
  • the invention can be exploited for a location system only, for a timing system only, or for a system combining location and timing.
  • a device 2 is advantageously implemented by means of a flexible strip 11.
  • This flexible strip 11 is advantageously symmetrical so as to be able to be placed on the back of the horse, a of its ends resting on each of the sides of the horse, as illustrated in FIG. 8.
  • a processing means 6 and a battery 10 arranged for example substantially in the middle of the flexible strip 11.
  • 11 is also integrated, in a substantially symmetrical manner in each of the ends of the flexible strip 11, at least one GPS receiver 4 and at least one LPS sensor 5.
  • the problem with horses running side by side is that they mask each other. This is detrimental for the GPS receivers 4, but especially for the LPS 5 sensors.
  • At least one such receiver 4 / sensor 5 is placed on each of the sides of the horse 3. , thus increasing its chance of escaping masking, at least by the horse itself.
  • a GPS receiver 4 which takes advantage of a view of the sky is advantageously placed higher, ie closer to the center of the flexible strip 11, in order to have a more vertical field of view.
  • an LPS sensor 5 which takes advantage of a view of the other devices 2 is advantageously placed lower, ie closer to the end of the flexible strip 11, in order to have a more horizontal field of vision.
  • a device 2 is advantageously integrated in a jersey 12.
  • a jersey 12 made of textile, is advantageously of the type usually worn by the mobile 3.
  • a processing means 6 and a battery 10. They are preferably arranged substantially in the middle of the back of the jersey 12.
  • at least one GPS receiver 4 and at least one LPS sensor 5 are arranged substantially on each front shoulder and on each back shoulder.
  • the various electrical connections are advantageously made with flexible wires integrated into the jersey 12.
  • a GPS receiver 4 which takes advantage of a view of the sky is advantageously placed higher up, ie closer to the neck, in order to have a field of view. more vertical vision.
  • an LPS sensor 5 which takes advantage of a view of the other devices 2 is advantageously placed lower, either further from the neck, or towards the sides, or towards the front or the rear, in order to have a field of view. more horizontal vision.
  • the left and right and front and rear arrangement allows diversity increasing the chances for the receiver 4 / sensor 5 to receive / transmit a signal.
  • the front GPS receivers 4 have little chance of seeing the sky and the satellites.
  • the rear GPS receivers are ideally placed. Front / rear diversity and left / right diversity complement each other to improve measurement accuracy and robustness.
  • a device 2 comprises more than one GPS receiver 4 or more than one LPS 5 sensor
  • their proximity makes it possible to approximate that the different position and / or distance measurements apply to the same point / center representative of the mobile 3.
  • all the measurements from the various GPS 4 receivers / LPS 5 sensors of the same type are supplied to the processing as if they emanated from a single GPS 4 receiver / LPS 5 sensor having produced more of measurements.
  • These superabundant measurements are integrated as described previously by filtering / averaging.
  • the GPS receiver 4 arranged on the left side and the GPS receiver 4 placed on the right side are treated as a single sensor and their measurements are processed jointly.

Abstract

Système (1) comprenant au moins deux dispositifs (2) portatifs aptes à être emportés chacun par un mobile (3), tel un sportif, où chaque dispositif (2) comprend au moins un récepteur GPS (4) apte à déterminer une position GPS du dispositif (2) et au moins un capteur LPS (5) apte à déterminer une distance LPS séparant le dispositif (2) de chacun des autres dispositifs (2).

Description

SYSTEME ET DISPOSITIF DE LOCALISATION ET/OU DE CHRONOMETRAGE
Domaine technique
L’invention concerne le domaine des systèmes de localisation et/ou de chronométrage, aptes à suivre et/ou à chronométrer un ensemble de mobiles.
Technique antérieure
Un système de localisation est un système apte à suivre au moins un mobile au cours de son évolution, avantageusement en temps réel, afin de connaître à tout instant sa position, éventuellement sa vitesse, et de pouvoir ainsi suivre sa trajectoire. Un système de chronométrage est un système permettant de déterminer, à un endroit donné (départ, point de contrôle, arrivée) un temps de passage. De tels systèmes de localisation sont très utilisés dans le monde sportif pour suivre les joueurs, athlètes, chevaux, bateaux, cyclistes, etc. au cours d’une course, d’une rencontre de sport collectif, principalement pour améliorer la retransmission de l’évènement ou encore pour assister l’arbitrage. Ils peuvent encore être utilisés pour gérer des flottes de véhicules. Les systèmes de chronométrages sont très utilisés dans le monde sportif pour établir les performances et le classement, en des points de contrôle intermédiaires et surtout à l’arrivée.
Actuellement les deux mondes, de la localisation d’une part et du chronométrage d’autre part, sont bien distincts, du fait des performances attendues, qui conduisent à des technologies différentes.
Pour la localisation il est connu d’utiliser la technologie GPS. Chaque mobile est alors équipé d’au moins un récepteur GPS. Un récepteur GPS classique permet de connaître la position du mobile avec une précision de l’ordre de 2 à 5 m et une robustesse moyenne de 95% du temps. Les autres 5% du temps, la position peut ne pas être connue, mais le plus souvent est connue mais avec une précision dégradée. Un récepteur GPS classique présente une taille suffisamment réduite pour pouvoir confortablement être intégré sur une personne, tel un sportif ou son équipement (maillot, vélo, ...) ou encore sur un animal (chien, cheval, ...) ou son harnachement. Il est encore connu des améliorations de la technologie GPS ou GPS haute précision. Le GPS haute précision utilise des dispositifs de correction (RTK, DGPS, SBAS, ...) permettant d’améliorer la précision jusqu’à quelques centimètres pour RTK et de l’ordre de 50 cm pour DGPS et SBAS. Le GPS haute précision présente cependant au moins trois inconvénients. La mesure est beaucoup plus facilement perturbée : la robustesse est diminuée. La robustesse est réduite à 70% du temps. Les autres 30% du temps, la position peut ne pas être connue, mais le plus souvent est connue mais avec une précision dégradée. Le poids d’un récepteur GPS haute précision est multiplié par 5, ce qui rend impraticable son intégration sur une personne et le plus souvent sur un animal.
Il est encore connu d’utiliser la technologie LPS (de l’anglais « Local Positonning System » signifiant système de positionnement local). Dans cette technologie un mobile est équipé d’un capteur LPS apte à déterminer par émission et/ou réception de signaux radios, par ex. UWB, (ultra)sonores ou lumineux, et mesure d’un temps de propagation aller, on parle alors de TdoA (de l’anglais « Time différence of Arrivai » différence de temps à l’arrivée) ou aller/retour, on parle alors de ToF (de l’anglais « Time of Flight » temps de vol), une distance entre le mobile et au moins une balise. Une balise est sensiblement équipée des mêmes équipements d’émission et/ou réception que le mobile. La position d’une balise est connue avec précision. Aussi, à l’instar du GPS, un mobile disposant des positions des balises et de sa distance à au moins 3 balises peut, par triangulation, déterminer sa position. Un tel système peut avantageusement être employé y compris en intérieur, contrairement au GPS. Il nécessite de manière préjudiciable de déployer l’infrastructure des balises. Un autre inconvénient, selon le type de signal utilisé, est la sensibilité au masquage : une distance ne peut être obtenue qu’avec une vue directe entre le mobile et la balise.
Ces systèmes, adaptés à la localisation, manquent de précision temporelle (1/100ème), généralement d’un facteur 10, pour atteindre les performances requises (1/1000ème) par le chronométrage.
Pour le chronométrage, il est connu des barrières, par exemple lumineuses, la rupture du faisceau peut être datée avec grande précision. Une telle technologie ne permet de déterminer les temps que du ou des premiers. Il est encore connu l’analyse de photo ou de vidéo haute fréquence d’image datée, dit « photofinish » pour déterminer le chronométrage et/ou le classement au passage d’un point/arrivée. Cette technique présente l’avantage d’être très précise (1ms pour une vidéo 1000 i/s) mais présente l’inconvénient de nécessiter une intervention humaine et de ne pas être temps réel.
Il est encore connu la technologie RFID. Chaque mobile : coureur, cycliste/vélo, cavalier/cheval est équipé d’une « puce » ou transpondeur RFID. Chaque puce peut individuellement être identifiée et datée au passage d’une barrière, tel un bandeau au sol, ou deux piquets de part et d’autre du passage. Cette technologie est avantageusement peu coûteuse, notamment pour la puce, ce qui permet, par ex., d’équiper les nombreux coureurs d’une course à pied ou à vélo. Cette technologie nécessite une infrastructure : mise en place de la barrière. Elle présente encore un inconvénient de mal différencier des puces franchissant la barrière en quasi simultané. Un temps n’est disponible que là où une barrière est installée, ce qui limite le nombre des temps intermédiaires.
Il est clair que les technologies classiques de chronométrage ne peuvent pas être envisagées pour réaliser de la localisation.
Résumé de l'invention
L’invention se propose d’offrir une technologie de localisation et/ou de chronométrage, embarquable sur des mobiles, offrant une meilleure précision, une meilleure robustesse que les technologies existantes et avantageusement une meilleure précision temporelle afin de pouvoir réaliser la localisation ou le chronométrage ou conjointement les deux.
Pour cela, l’invention a pour objet un système comprenant au moins deux dispositifs portatifs aptes à être emportés chacun par un mobile, tel un sportif, où chaque dispositif comprend au moins un récepteur GPS apte à déterminer une position GPS du dispositif et au moins un capteur LPS apte à déterminer une distance LPS séparant le dispositif de chacun des autres dispositifs.
Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont :
- le système comprend encore un moyen de traitement apte à déterminer une position pour chacun des dispositifs, par minimisation d’une fonction de coût en fonction des positions GPS et des distances LPS,
- la fonction de coût s’exprime selon la formule :
[Math 1]
Figure imgf000006_0001
avec C le coût à minimiser, KG un coefficient de pondération affecté à la mesure GPS, PGi une position GPS mesurée par le ième récepteur GPS, EGi une précision de la position PGi, Pi une position inconnue du ième dispositif, AL un coefficient de pondération affecté à la mesure LPS, DLij une distance LPS mesurée entre le ième capteur LPS et le jème capteur LPS, ELij une précision de la distance LPS DLij et Dij une distance entre le ième dispositif et le jème dispositif, égale à la distance entre la ième position Pi et la jème position Pj,
- le moyen de traitement détermine périodiquement une position pour chacun des dispositifs à chaque instant périodique à partir des mesures réalisées entre un demi- intervalle horizon avant ledit instant périodique et un demi-intervalle horizon après ledit instant périodique,
- le calcul de la position, pour chacun des dispositifs, est réalisé à partir des grandeurs exponentiellement pondérées, selon la formule :
[Math 2]
Figure imgf000006_0002
avec T un instant périodique de calcul selon une période To, tk un instant compris entre T-H/2 et T+H/2 où est réalisée une mesure, avec H un horizon de filtrage, Xi la grandeur PGi, EGi, DLij, ELij au choix, XiT ladite grandeur à l’instant T utilisée dans la fonction de coût C, Xitk ladite grandeur à l’instant tk, et Atx un coefficient de pondération associé à la grandeur Xi : Atc pour les grandeurs PGi et EGi, et AIL pour les grandeurs DLij et ELij,
- le système comprend encore un moyen de traitement apte à déterminer un temps de passage à une position donnée pour un dispositif, - le système comprend encore au moins une balise, où une balise est un dispositif dont la position est connue avec précision,
- une balise comprend un récepteur GPS haute précision,
- une balise embarque une batterie, afin d’être autonome,
- au moins une balise est disposée à un point de chronométrage, préférentiellement deux balises,
- un temps de passage à une position donnée est déterminé par la formule :
[Math
TB =
Figure imgf000007_0001
avec TB le temps de passage à une position donnée d’un mobile, T un instant de mesure d’une position du mobile avant la position donnée, dt un intervalle de temps séparant l’instant T de mesure de la position du mobile avant la position donnée d’un instant T+dt de mesure d’une position du mobile après la position donnée, D_avant une distance entre la position du mobile avant la position donnée et la position donné et D_apres une distance entre la position du mobile après la position donnée et la position donnée.
Dans un deuxième aspect de l’invention, un dispositif portatif apte à être utilisé avec un tel système, pour un mobile de type cheval, comprend une bande souple intégrant un moyen de traitement et une batterie disposée de préférence sensiblement au milieu de la bande souple et au moins un récepteur GPS et au moins un capteur LPS disposés sensiblement à chaque extrémité de la bande souple.
Dans un troisième aspect de l’invention, un dispositif portatif apte à être utilisé avec un tel système, pour un mobile de type humain, comprend un maillot intégrant un moyen de traitement et une batterie disposés de préférence sensiblement au milieu du dos du maillot et au moins un récepteur GPS et au moins un capteur LPS disposés sensiblement sur chaque épaule avant et sur chaque épaule arrière.
Brève description des dessins L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d’exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles :
[Fig. 1] illustre une utilisation du système à la localisation dans une course hippique,
[Fig. 2] illustre une utilisation du système à la localisation dans un sport collectif,
[Fig. 3] illustre une utilisation du système à la localisation dans une course cycliste,
[Fig. 4] illustre une utilisation du système à la localisation dans un système de véhicules autonomes,
[Fig. 5] illustre une utilisation du système au chronométrage dans une course hippique,
[Fig. 6] illustre un mode de réalisation d’un dispositif pour cheval,
[Fig. 7] illustre le dispositif de la figure 6 en position sur un cheval,
[Fig. 8] illustre, en vue de face, un mode de réalisation d’un dispositif pour humain, [Fig. 9] illustre, en vue de dos, le dispositif de la figure 8,
[Fig. 10] illustre une utilisation du système au chronométrage.
Description des modes de réalisation
Tel qu’illustré aux figures 1 à 5, l’invention concerne un système 1 de localisation et/ou de chronométrage de mobiles 3. Le système 1 comprend au moins deux dispositifs 2, portatifs afin d’être aptes à être emportés chacun par un mobile 3, tel un véhicule : vélo, voiture, bateau, avion, ..., un sportif, un animal : chien ou cheval de course, etc.
La figure 1 illustre plus particulièrement une application à une course hippique. La figure 2 illustre plus particulièrement une application à une rencontre de sport collectif. La figure 3 illustre plus particulièrement une application à une course cycliste. La figure 4 illustre plus particulièrement une application à une flotte de véhicule ou à un système de véhicules autonomes. La figure 5 illustre plus particulièrement une application au chronométrage pour une course hippique.
Dans toute la présente, il est utilisé des symboles pour désigner les grandeurs. Une lettre P désigne une position, soit des coordonnées latitude, longitude d’un point. Une lettre D désigne une distance, par exemple en deux positions. Une lettre E désigne une précision. Une lettre l désigne un coefficient. Une lettre G fait référence au système GPS. Une lettre L fait référence au système LPS. Un indice i, respectivement j, parcourt l’ensemble des dispositifs 2, soit de 1 à N, où N est le nombre de dispositifs 2. Un indice k parcourt l’ensemble des couples i, j uniques, soit tous les couples i, j avec i<j, soit un triangle supérieur ou inférieur de la matrice i, j. Ainsi par exemple PGi est un ensemble/vecteur comprenant N composantes, de positions obtenues par GPS, avec '\ <= i<=N et ELij est un ensemble/matrice des précisions des distances DLij, entre les ième et jème dispositifs 2 comprenant N(N-1 )/2 (ou N2) composantes, avec '\<= i<=N et 1 <= j<=N.
Tel que plus particulièrement illustré à la figure 1 , afin de pouvoir localiser chaque mobile 3, son dispositif 2 associé comprend au moins un récepteur GPS 4. Ce récepteur GPS 4 est apte, en coopération avec une constellation de satellite S, à déterminer une position GPS, PGi, du dispositif 2, qui est donc indicative de la position Pi du dispositif 2 et donc de la position du mobile 3.
Chaque dispositif 2 comprend encore au moins un capteur LPS 5. Un capteur LPS, pour système de localisation locale, en anglais « Local Positionning System » ou LPS, est apte à déterminer une distance DLij séparant un ième dispositif 2 de chacun des autres jème dispositifs 2. Les distances DLij sont typiquement mesurées, de manière connue, par mesure d’un temps de propagation d’une onde (sonore, lumineuse, radiofréquence, ...) selon un trajet aller ou aller/retour. Chaque émetteur d’une telle onde détermine avec précision la date d’émission et chaque récepteur détermine avec précision la date de réception. La différence, rapportée à la vitesse de propagation connue, indique la distance DLij (ou son double dans le cas d’un trajet aller/retour.
Il apparaît que les données : date d’émission, date de réception, ou distance DLij sont produites au niveau de dispositifs 2 différents. Les différents traitements de ces données utilisent le plus souvent plusieurs telles données. Aussi le système 1 selon l’invention, comprend avantageusement un réseau de communication qu’il utilise pour communiquer les données entre les différents dispositifs 2 et le moyen de traitement 6. Le moyen de traitement 6 peut être centralisé ou réparti, en une ou plusieurs unités dédiées, et/ou confondu avec un ou plusieurs dispositifs 2. Le réseau de communication est avantageusement sans fil. Il peut s’agir d’un dispositif radiofréquence dédié, ou s’appuyant sur un réseau existant, tel un réseau GSM.
Pour N dispositifs 2, à chaque cycle de mesure, il est déterminé au moins une position GPS PGi et au moins N-1 distances DLij par dispositif 2, soit au moins N positions GPS PGi et N(N-1 ) distances DLij.
Selon une caractéristique, il est déterminé, à chaque cycle, une position Pi pour chaque dispositif 2 en fonction des données PGi, DLij. Cette position Pi qui tient compte de toutes les informations des différents capteurs GPS et LPS, présente une précision et une robustesse nettement améliorées relativement à la seule position GPS PGI ou à la position qui pourrait être obtenue à partir des seules distances DLij par triangulation. Les technologies GPS et LPS sont différentes dans leur principe et leur qualités et/ou défaillances réciproques ne se produisent pas en même temps ou pour les mêmes conditions. Aussi les deux technologies se complètent et permettent de nettement améliorer la précision et la robustesse.
La position Pi pour chaque dispositif 2, est déterminée, par exemple par un moyen de traitement 6, par minimisation d’une fonction de coût C en fonction des données disponibles : positions GPS PGi et distances LPS DLij.
Selon un mode de réalisation, la fonction de coût C s’exprime sous forme d’une distance pondérée entre la position Pi et la position GPS PGi et d’une différence pondérée entre la distance Dij et la distance LPS DLij, selon la formule :
[Math 4]
Figure imgf000010_0001
Dans cette formule, C est le coût à minimiser. KG et AL sont des coefficients de pondération respectifs du GPS et du LPS. Leur valeur relative dépend de l’importance relative ou de la confiance que l’on accorde respectivement au GPS ou au LPS. Dans un environnement où le GPS fonctionne bien, Le GPS est privilégié et il est affecté un coefficient KG élevé relativement. Au contraire pour un environnement où le GPS pose des problèmes de précision et/ou de robustesse, par exemple par masquage des récepteurs du fait de leur utilisation ou par masquage des satellites, le LPS est privilégié et il est affecté un coefficient AL élevé relativement. Sans connaissance a priori, il est possible de considérer AG = AL = 1 . Il est encore possible d’améliorer ces valeurs dans une configuration donnée, par exemple par essais et erreurs. Il est encore possible d’optimiser les valeurs des coefficients AG, AL en jouant un scénario donné pour lequel toutes les positions sont connues. Il est alors possible d’optimiser les valeurs des coefficients qui permettent d’obtenir les meilleures positions.
AG est un coefficient de pondération affecté au premier terme, concernant la mesure GPS, avec PGi le vecteur des positions GPS, avec en ième composante la valeur respectivement mesurées pour et par le ième récepteur GPS 4 et Pi le vecteur des positions, inconnues que l’on souhaite déterminer, avec en ième composante la valeur pour le ième dispositif 2. Il est calculé une somme, pour tous les dispositifs 2 des distances, notées par une double barre verticale, entre PGi et Pi. Chaque terme de la somme est rapporté à la précision EGi de la mesure de position GPS PGi correspondante. Cette précision EGi est fournie par le récepteur GPS 4 qui est en mesure d’indiquer la précision de sa mesure, sous forme par exemple d’une covariance ou de sa racine carrée. La somme est encore rapportée à la somme des précisions EGi par souci de cohérence et d’homogénéité, notamment avec le deuxième terme de la formule.
AL est un coefficient de pondération affecté au deuxième terme, concernant la mesure LPS, avec DLij la matrice des distances LPS, avec en ième, jème composante la valeur respectivement mesurée entre le ième capteur LPS 5 et le jème capteur LPS 5 et Dij la matrice correspondante des distances inconnues que l’on remplace par la distance entre la ième position Pi et la jème position Pj ou par la distance entre la ième position PGi et la jème position PGj. Il peut être noté ici que les matrices des distances DLij et Dij sont théoriquement symétriques (Dij = Dji) et présentent une diagonale nulle. Ceci permet de simplifier les calculs pour ne considérer qu’un triangle inférieur ou qu’un triangle supérieur de la matrice, soit i<j. Il est calculé une somme, pour tous les dispositifs 2 des valeurs absolues des différences entre distances mesurées DLij et distances Dij. Chaque terme de la somme est rapporté à la précision ELij de la mesure de distance LPS DLij correspondante. La somme est encore rapportée à la somme des précisions ELij par souci de cohérence et d’homogénéité, notamment avec le premier terme de la formule.
La résolution de cette minimisation, pour déterminer le vecteur inconnu Pi, 1 <i<N, peut être réalisée par toute méthode. Il peut ainsi être appliqué la méthode dite de descente de gradient numérique.
Dans la pratique, le GPS présente une récurrence, typiquement de 100 ms, à laquelle il détermine une position GPS PGi pour un dispositif 2. Cette récurrence n’est pas nécessairement synchrone avec celle à laquelle la position d’un autre dispositif 2 est déterminée. Et de même, les déterminations des distances DLij ne sont pas nécessairement synchrones entre elles et avec les mesures GPS.
Au contraire, pour les mesures de distances DLij, l’onde propagée par les différents capteurs LPS 5 est généralement la même. Aussi afin de ne pas se perturber mutuellement, il est préférentiellement utilisé un découpage temporel du cycle en au moins N créneaux, un créneau étant affecté en émission à chacun des N capteurs LPS 5. Cependant, lorsqu’un capteur LPS 5 émet, tous les autres capteurs LPS 5 peuvent recevoir. Il est ainsi obtenu de nombreuses mesures de distance DLij, mais à des instants non synchrones.
Aussi, le système découpe le temps en intervalles périodiques, de période To, par exemple de 100 ms. Dans chaque intervalle il est calculé, à l’instant T, une position Pi avec toutes ses composantes, soit pour chacun des dispositifs 2. Pour cela la longueur To d’un intervalle est au moins assez longue pour qu’il comprenne au moins une mesure PGi pour toutes ses composantes et au moins une mesure DLij pour toutes ses composantes.
Avantageusement, pour le calcul, il est utilisé, pour assurer un certain lissage/filtrage, un intervalle horizon de longueur H, centré sur un instant périodique T, soit de T-H/2 à T+H/2, toutes les mesures de position PGi et de distance DLij tombant dans cet intervalle horizon H sont considérées. Selon une caractéristique, H est au moins égal à 1s.
Afin de compiler les contributions de chaque mesure et aussi de réduire l’influence des éventuelles non synchronicités, il est appliqué un moyennage à toutes les mesures tombant dans ledit intervalle horizon H. Selon un mode de réalisation possible et préférentiel, ce moyennage est réalisé par une pondération exponentielle, appliquant à une grandeur Xi un poids e_(T tk)2 d’autant plus grand que la date tk de la grandeur Xi est proche de l’instant T central, selon une gaussienne. Ce poids peut encore être modulé par un coefficient Atx. Ce coefficient Atx détermine la mesure dans laquelle une donnée est prise en compte dans le moyennage. Plus le coefficient Atx est grand, plus la gaussienne est large et plus une donnée est prise en compte. Ce moyennage est appliqué à la position GPS PGi, à sa précision EGi, à la distance DLij et à sa précision ELij, selon la formule générale :
[Math 5]
Figure imgf000013_0001
avec T un instant périodique de calcul selon une période To centre de l’intervalle horizon H de calcul, tk un instant où est réalisée une mesure et compris dans l’intervalle horizon H centré autour de T, soit entre T-H/2 et T+H/2, Xi la grandeur PGi, EGi, DLij, ELij au choix, XiT ladite grandeur moyennée à l’instant T, soit la valeur qui est utilisée dans la fonction de coût C, Xitk ladite grandeur à l’instant tk, soit une donnée à l’instant tk et Atx un coefficient de pondération associé à la grandeur X : Atc pour les grandeurs GPS : PGi et EGi, et AIL pour les grandeurs LPS : DLij et ELij. Comme précédemment, les coefficients AtG et Ati_ peuvent, sans connaissance a priori, être pris égaux à 1 , Atc = AIL = 1 . Il est ensuite possible d’optimiser ces valeurs dans une configuration donnée, par toute méthode.
Cette formule se décline pour la position GPS PGi :
Figure imgf000013_0002
Pour sa précision EGi :
[Math 7]
Figure imgf000014_0001
pour la distance DLij :
Figure imgf000014_0003
pour sa précision ELij :
Figure imgf000014_0002
Un autre type de pondération peut être utilisé.
Le système GPS est capable, à chaque mesure, d’indiquer au moyen de la covariance (ou de sa racine carrée), la précision EGij de la mesure. Un système LPS ne dispose pas de cette fonction. Aussi, selon une caractéristique, la précision ELij est prise égale à une valeur arbitraire constante, par exemple 20 cm, pour toutes les mesures, soit pour tous le i, j et à toutes les dates de mesure.
Selon une autre caractéristique, il est déterminé, un temps de passage TB à une position donnée pour un dispositif 2.
Le temps de passage TB est déterminé par exemple par un moyen de traitement 6. La position donnée peut être un point, ou encore une ligne, par exemple une barrière de passage ou d’arrivée, avantageusement définie par deux points. Le passage peut être validé par une distance à la position donnée inférieure à un seuil ou encore dans le cas d’une ligne, par son franchissement.
Selon une autre caractéristique, le système 1 peut comprendre encore au moins une balise 7. Une balise 7 est un dispositif 2, comprenant au moins un capteur LPS 5 et les éventuels moyens de communication avec le réseau de communication. Une balise 7 se particularise en ce que sa position Pi est connue avec précision. Cette connaissance étant précise et certaine, la précision d’une position déterminée par le système est nettement améliorée, principalement à proximité de la position de la balise 7. Le principe de détermination des positions Pi bénéficie de cette connaissance précise pour améliorer les positions Pi qui sont alors déterminées en s’appuyant de manière importante sur la position de la balise 7. Il se comprend que le champ de précision des mesures de position Pi est ainsi nettement amélioré à proximité de la position Pi de ladite balise 7.
Plusieurs cas d’usage d’une balise 7 sont possibles. Si l’ensemble des mobiles 3 évolue dans un espace immobile (hippodrome, terrain de football ou rugby,...) une balise 7 peut être disposée à poste fixe. Sa position peut alors être déterminée et renseigner par tout moyen : par exemple un relevé géodésique. Dans une telle configuration, une telle balise 7 peut ne pas comprendre de récepteur GPS. Alternativement, dans un cas où une balise 7 est mobile, telle qu’une balise 7 pour une course cycliste, avantageusement disposée dans une voiture suiveuse, ou dans un cas où une balise 7 est immobile mais où l’on souhaite une autonomie et/ou une versatilité de la balise 7, la balise 7 comprend un moyen propre de déterminer sa position, en temps réel, et avec une grande précision.
Pour cela, selon une autre caractéristique, une balise 7 comprend un récepteur GPS 8 haute précision, tel qu’un récepteur GPS RTK ou DGPS. Il est à noter qu’un dispositif 2 embarqué sur un joueur ou un cheval, ne peut généralement pas comprendre un tel GPS 8 de haute précision en raison du poids et de l’encombrement augmentés d’un tel équipement et des conditions de captation plus défavorables et un récepteur GPS 5, pour un dispositif 2 porté par un mobile 3, est le plus souvent un récepteur GPS classique, à la précision moyenne. Au contraire une balise 7 peut généralement tolérer une telle augmentation de poids et/ou d’encombrement. De par sa disposition : généralement immobile, avantageusement placée sur un mat en hauteur, les conditions de captation d’une balise sont améliorées, lui permettant de passer et de rester sensiblement en permanence en mode haute précision.
Afin de permettre l’autonomie, une telle balise 7 comprend et embarque avantageusement une batterie 10. Ceci facilite la mise en place des balises qu’il suffit de placer/déposer, avant le début de l’évènement. Une balise 7 peut encore avantageusement comprendre un système de charge par énergie solaire. Ainsi son autonomie est augmentée et il n’est avantageusement pas nécessaire de déplacer la balise 7 pour procéder à son chargement.
Il est apprécié qu’un système de localisation et/ou de chronométrage ne nécessite pas une infrastructure importante nécessitant un temps de mise en place et de démontage toujours trop important.
La précision augmentée de la position d’une balise 7 augmente, à sa proximité, la précision des mesures de position des dispositifs 2 / mobiles 3. Ceci a encore pour effet d’augmenter la précision des mesures de temps. Aussi, alors que les systèmes de localisation de l’art antérieur, n’atteignaient pas les performances attendues pour un système de chronométrage d’un facteur 10, la précision augmentée du système selon l’invention permet de prétendre réaliser aussi un chronométrage, avantageusement avec un unique système réalisant aussi une localisation.
Ceci est d’autant plus vrai que la mesure de temps à réaliser pour le chronométrage est réalisée proche d’une balise 7. Aussi selon une autre caractéristique, il est disposé au moins une balise 7 à proximité d’un point de chronométrage, tel qu’un point de passage intermédiaire ou encore une ligne d’arrivée. Un point de chronométrage peut encore préférentiellement comprendre deux balises 7, par exemple de part et d’autre de la ligne de chronométrage / ligne d’arrivée.
En référence à la figure 10, va maintenant être détaillée une méthode de détermination d’un temps de passage à une position donnée, avec une grande précision. Ici la position donnée est celle, linéaire, d’une barrière de chronométrage.
En effet, le système selon l’invention fournit de manière récurrente une position d’un mobile 3. Cependant notamment du fait du Gps, cette récurrence est telle que la position ainsi fournie ne correspondant pas nécessairement au passage de la position donnée/barrière de chronométrage. Cependant, selon le cas le plus fréquent, il existe une mesure de position du mobile 3 avant la position donnée/la barrière et une mesure de position du mobile 3 après le franchissement de la position donnée/la barrière. Un mobile 3, ici un cheval, voit sa position P(T) déterminée à l’instant T, alors qu’il n’a pas encore franchi la ligne/barrière, et qu’il s’en trouve à une distance D_avant. Cette distance D_avant est connue par comparaison de la position P(T) du mobile 3 relativement à la position de la barrière, avantageusement, mais pas nécessairement, connue par la présence d’au moins une balise 7. Ce même mobile 3, voit à nouveau sa position P(T+dt) déterminée à l’instant T+dt, alors qu’il vient de franchir la ligne/barrière, et qu’il s’en trouve à une distance D_apres. Cette distance D_apres est connue par comparaison de la position P(T+dt) du mobile 3 relativement à la position de la barrière, avantageusement connue par la présence d’au moins une balise 7. L’instant de franchissement de la barrière TB est avantageusement déterminé, ici par interpolation linéaire, par la formule
[Math 10]
D_avant
TB = T + - - dt
D_avant + D_apres
Il peut être noté que l’invention concerne tout autant un système de localisation qu’un système de chronométrage et bien sûr un système capable des deux fonctions. La technologie développée donne accès à une meilleure précision de localisation. De plus elle offre une capacité de chronométrage de l’ordre du centième de seconde, avec une infrastructure légère et très peu contraignante.
Aussi l’invention peut être exploitée pour un système de localisation seulement, pour un système de chronométrage seulement, ou pour un système couplant localisation et chronométrage.
Il va maintenant être décrit, plusieurs modes de réalisation d’un dispositif 2.
En référence à la figure 7, pour un mobile 3 de type cheval, un dispositif 2 est avantageusement implémenté au moyen d’une bande souple 11. Cette bande souple 11 est avantageusement symétrique de manière à pouvoir être disposée sur le dos du cheval, une de ses extrémités reposant sur chacun des flancs du cheval, telle qu’illustrée à la figure 8. Dans cette bande souple 11 sont intégrés un moyen de traitement 6 et une batterie 10, disposés par exemple sensiblement au milieu de la bande souple 11. 11 est encore intégré, de manière sensiblement symétrique dans chacune des extrémités de la bande souple 11 , au moins un récepteur GPS 4 et au moins un capteur LPS 5. Le problème avec les chevaux courants côte à côte, est qu’ils se masquent mutuellement. Ceci est préjudiciable pour les récepteurs GPS 4, mais surtout pour les capteurs LPS 5. En redondant ces récepteurs 4 / capteurs 5 dans la conformation du dispositif 2, au moins un tel récepteur 4 / capteur 5 est disposé sur chacun des flancs du cheval 3, augmentant ainsi sa chance d’échapper au masquage, au moins par le cheval lui-même. Un récepteur GPS 4 qui profite d’une vision du ciel est avantageusement disposé plus haut, soit plus près du centre de la bande souple 11 , afin d’avoir un champ de vision plus vertical. Au contraire, un capteur LPS 5 qui profite d’une vision des autres dispositifs 2 est avantageusement disposé plus bas, soit plus près de l’extrémité de la bande souple 11, afin d’avoir un champ de vision plus horizontal.
En référence aux figures 9 et 10, pour un mobile 3 de type humain, un dispositif 2 est avantageusement intégré dans un maillot 12. Un tel maillot 12, en textile, est avantageusement du type habituellement porté par le mobile 3. Dans ce maillot 12 sont intégrés un moyen de traitement 6 et une batterie 10. Ils sont de préférence disposés sensiblement au milieu du dos du maillot 12. Sont encore intégrés au moins un récepteur GPS 4 et au moins un capteur LPS 5 disposés sensiblement sur chaque épaule avant et sur chaque épaule arrière. Les différentes connexions électriques sont avantageusement réalisées avec des fils souples intégrés dans le maillot 12. Comme précédemment, un récepteur GPS 4 qui profite d’une vision du ciel est avantageusement disposé plus haut, soit plus près du col, afin d’avoir un champ de vision plus vertical. Au contraire, un capteur LPS 5 qui profite d’une vision des autres dispositifs 2 est avantageusement disposé plus bas, soit plus loin du col, soit vers les côtés, soit vers l’avant ou l’arrière, afin d’avoir un champ de vision plus horizontal. La disposition gauche et droite et avant et arrière, permet une diversité augmentant les chances pour le récepteur 4 / capteur 5 de recevoir/émettre un signal. Ainsi, si le porteur du maillot 12 est couché sur le ventre, les récepteurs GPS 4 avant ont peu de chance de voir le ciel et les satellites. Par contre les récepteurs GPS arrière sont idéalement placés. La diversité avant/arrière et la diversité gauche/droite se complètent pour améliorer la précision et la robustesse des mesures. Dans un cas où un dispositif 2 comprend plus d’un récepteur GPS 4 ou plus d’un capteur LPS 5, leur proximité permet d’approximer que les différentes mesures de position et/ou de distances s’appliquent à un même point/centre représentatif du mobile 3. Ainsi toutes les mesures des différents récepteurs GPS 4 / capteurs LPS 5 d’un même type (LPS ou GPS) sont fournies au traitement comme si elles émanaient d’un unique récepteur GPS 4 / capteur LPS 5 ayant produits plus de mesures. Ces mesures surabondantes sont intégrées comme décrit précédemment par le filtrage/moyennage.
Ainsi, par exemple, dans le cas du dispositif 2 pour cheval de la figure 6, le récepteur GPS 4 disposé sur le flanc gauche et le récepteur GPS 4 disposé sur le flanc droit sont traités comme un unique capteur et leurs mesures sont traitées conjointement.
L’invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d’exemple et non comme limitant l’invention à cette seule description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles.
Liste des signes de référence
1 : système,
2 : dispositif,
3 : mobile,
4 : récepteur GPS,
5 : capteur LPS,
6 : moyen de traitement,
7 : balise,
8 : GPS haute précision,
10 : batterie,
11 : bande souple,
12 : maillot,
S : constellation de satellites.!

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système (1) comprenant au moins deux dispositifs (2) portatifs aptes à être emportés chacun par un mobile (3), tel un sportif, caractérisé en ce que chaque dispositif (2) comprend au moins un récepteur GPS (4) apte à déterminer une position GPS (PGi) du dispositif (2) et au moins un capteur de système de positionnement local (LPS) (5) apte à déterminer une distance LPS (DLij) séparant le dispositif (2) de chacun des autres dispositifs (2).
[Revendication 2] Système (1 ) selon la revendication 1 , comprenant encore un moyen de traitement (6) destiné à déterminer une position (Pi) pour chacun des dispositifs (2), par minimisation d’une fonction de coût (C) en fonction des positions GPS (PGi) et des distances LPS (DLij).
[Revendication 3] Système (1) selon la revendication 2, où la fonction de coût (C) s’exprime selon la formule :
Figure imgf000020_0001
avec C le coût à minimiser, KG un coefficient de pondération affecté à la mesure GPS, PGi une position GPS mesurée par le ième récepteur GPS (4), EGi une précision de la position PGi, Pi une position inconnue du ième dispositif (2), AL un coefficient de pondération affecté à la mesure LPS, DLij une distance LPS mesurée entre le ième capteur LPS (5) et le jème capteur LPS (5), ELij une précision de la distance LPS DLij et Dij une distance entre le ième dispositif (2) et le jème dispositif (2), égale à la distance entre la ième position Pi et la jème position Pj.
[Revendication 4] Système (1 ) selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, où le moyen de traitement (6) détermine périodiquement une position (Pi) pour chacun des dispositifs (2) à chaque instant périodique (T) à partir des mesures (PGi, DLij) réalisées entre un demi-intervalle horizon (H) avant ledit instant périodique (T) et un demi-intervalle horizon (H) après ledit instant périodique (T).
[Revendication 5] Système (1) selon la revendication 4, où le calcul de la position (Pi), pour chacun des dispositifs (2), est réalisé à partir des grandeurs (PGi, EGi, DLij, ELij) exponentiellement pondérées, selon la formule :
Figure imgf000021_0001
avec T un instant périodique de calcul selon une période To, tk un instant compris entre T-H/2 et T+H/2 où est réalisée une mesure, avec H un horizon de filtrage, Xi la grandeur PGi, EGi, DLij, ELij au choix, XiT ladite grandeur à l’instant T utilisée dans la fonction de coût (C), Xitk ladite grandeur à l’instant tk, et Atx un coefficient de pondération associé à la grandeur Xi : Atc pour les grandeurs PGi et EGi, et AIL pour les grandeurs DLij et ELij.
[Revendication 6] Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant encore un moyen de traitement (6) destiné à déterminer un temps (TB) de passage à une position donnée pour un dispositif (2).
[Revendication 7] Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant encore au moins une balise (7), où une balise (7) est un dispositif (2) dont la position (PGi) est connue avec précision.
[Revendication 8] Système (1) selon la revendication 7 où une balise (7) comprend un récepteur GPS (8) haute précision.
[Revendication 9] Système (1 ) selon l’une quelconque des revendications 7 ou 8 où une balise (7) embarque une batterie (10), afin d’être autonome.
[Revendication 10] Système (1) selon l’une quelconque des revendications 7 à 9 où au moins une balise (7) est disposée à un point de chronométrage, préférentiellement deux balises (7).
[Revendication 11] Système (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, où un temps de passage à une position donnée (TB) est déterminé par la formule : D_avant
TB = T + - - dt
D_avant + D_apres avec TB le temps de passage à la position donnée d’un mobile (3), T un instant de mesure d’une position du mobile (3) avant la position donnée, dt un intervalle de temps séparant l’instant T de mesure de la position du mobile (3) avant la position donnée d’un instant T+dt de mesure d’une position du mobile (3) après la position donnée, D_avant une distance entre la position du mobile (3) avant la position donnée et la position donnée et D_après une distance entre la position du mobile (3) après la position donnée et la position donnée.
[Revendication 12] Dispositif (2) portatif apte à être utilisé avec un système (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 , pour un mobile (3) de type cheval, caractérisé en ce qu’il comprend une bande souple (11) intégrant un moyen de traitement (6) et une batterie (10) disposés de préférence sensiblement au milieu de la bande souple (11 ) et au moins un récepteur GPS (4) apte à déterminer une position GPS (PGi) du dispositif (2) et au moins un capteur LPS (5) disposés sensiblement à chaque extrémité de la bande souple (11 ).
[Revendication 13] Dispositif (2) portatif apte à être utilisé avec un système (1 ) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 , pour un mobile (3) de type humain, caractérisé en ce qu’il comprend un maillot (12) intégrant un moyen de traitement (6) et une batterie (10) disposés de préférence sensiblement au milieu du dos du maillot (12) et au moins un récepteur GPS (4) et au moins un capteur LPS (5) disposés sensiblement sur chaque épaule avant et sur chaque épaule arrière. I
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