WO2021105618A1 - Procede et dispositif de localisation par retrodiffusion ambiante - Google Patents

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WO2021105618A1
WO2021105618A1 PCT/FR2020/052181 FR2020052181W WO2021105618A1 WO 2021105618 A1 WO2021105618 A1 WO 2021105618A1 FR 2020052181 W FR2020052181 W FR 2020052181W WO 2021105618 A1 WO2021105618 A1 WO 2021105618A1
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WO
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backscattering
receiving device
transmitting
transmitter
Prior art date
Application number
PCT/FR2020/052181
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Jean-Marc Kelif
Dinh Thuy Phan Huy
Original Assignee
Orange
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Publication date
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    • 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
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    • G01S13/75—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors
    • G01S13/751—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems using transponders powered from received waves, e.g. using passive transponders, or using passive reflectors wherein the responder or reflector radiates a coded signal
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    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0226—Transmitters

Definitions

  • the present invention belongs to the general field of telecommunications. It relates more particularly to a method for locating a transmitter device belonging to an ambient backscattering communication system, as well as an associated locating device.
  • the invention finds a particularly advantageous application, although in no way limiting, for applications of the “Internet of Things” type (“Internet of Things” or IoT in Anglo-Saxon literature).
  • the ambient signal concerned corresponds to a radio signal emitted, permanently or else recurrently, by at least one source in a given frequency band.
  • a radio signal emitted, permanently or else recurrently, by at least one source in a given frequency band.
  • it can be a TV signal, a mobile phone signal (3G, 4G, 5G), a Wi-Fi signal, a WiMax signal, etc.
  • a transmitter device uses the ambient signal to send data to said receiver device. More particularly, the transmitting device reflects the ambient signal towards the receiving device, possibly by modulating it. The signal thus reflected is called a “backscattered signal”, and is intended to be decoded by the receiving device (i.e. the receiving device extracts from the backscattered signal information transmitted by the transmitting device, for example in the form of bits).
  • This solution is based on the use of an ambient Wi-Fi signal backscattered by a transmitter device, the backscattered signal being received and decoded by a plurality of receiver devices. More particularly, said receiving devices are configured to determine the angles at which the backscattered signal reaches them respectively, as well as the corresponding arrival times. On the basis of the angles and arrival times thus determined, it is possible to locate the transmitting device by implementing a triangulation algorithm.
  • Such a location solution thus takes advantage of the advantages of ambient backscattering in that the transmitter device does not need to be equipped with a dedicated Wi-Fi transmitter which consumes a lot of energy.
  • the object of the present invention is to remedy all or part of the drawbacks of the prior art, in particular those set out above, by proposing a solution which makes it possible to locate a transmitter device configured to backscatter an ambient signal in a more simple, less expensive and with better precision than the solutions of the prior art.
  • the invention relates to a method for locating a transmitter device belonging to an ambient backscattering communication system, said system also comprising a transmitting source according to at least one frequency of given emission and a receiving device, said system also comprising a surface capable of reflecting signals coming from the source and / or from the transmitting device to the receiving device.
  • Said method comprises steps of:
  • measured difference a difference between measurements of a power received by the receiving device when the transmitting device is respectively in a backscattering state and in a non-backscattering state
  • the calculation function evaluating the difference in power received by the receiving device according to whether the transmitting device is in a backscatter or non-backscattering state as a function of said transmission frequency, the respective positions of the source and of the transmitter and receiver devices, as well as the influence of the surface on the signals intended to be received by the receiving device,
  • final position of the transmitter device determination of a position, called “final position of the transmitter device", as a function of said at least one candidate position.
  • the location method advantageously relies on said calculation function which makes it possible to evaluate, via an analytical expression that the inventors have been able to establish, said power difference when a surface such as the aforementioned surface is present in the environment of the ambient backscattering communication system.
  • Said calculation function is, from a mathematical point of view, a function admitting as arguments a plurality of parameters, including several fixed parameters (position of the source, emission frequency of the source) and a variable parameter (position of the transmitting device). Access to such a calculation function is particularly remarkable since it makes it possible to evaluate very precisely variations in the power difference as a function of variations in the position of the transmitter device.
  • the determination of said at least one candidate position corresponds to the resolution of an equation with only one unknown, namely therefore the position of the transmitter device, the equation in question consisting in equalizing the calculation function with the deviation measured by the transmitting device.
  • the location of the transmitter device according to the invention is therefore very simple to implement since it involves acquiring power measurements and then solving an equation with one unknown on the basis of the torque thus acquired.
  • the location method here makes it possible to avoid the use of a plurality of transmitting devices as well as the implementation of complex calculations (triangulation algorithm) as proposed by the solutions of the prior art. This results in substantial material savings, and therefore a lower implementation cost.
  • the location method according to the invention proposes to determine a final position on the basis of said at least one candidate position.
  • the inventors have observed that the invention is particularly advantageous in that it makes it possible to achieve, for each candidate position, a much better location precision than in the state of the art.
  • the maximum distance separating two candidate positions is less than the best location accuracy attainable by the solutions of the state of the art cited above, regardless of the value considered for l 'difference measured between the absolute extrema of the calculation function. In other words, when several candidate positions are determined, the latter are located in a very restricted area. Ultimately, the final position inherits the excellent results obtained for each candidate position in terms of location accuracy.
  • the invention is also advantageous in that the communication system comprises said surface.
  • the presence of such a surface in the environment of the source and of the transmitter and receiver devices implies that more signals are likely to be routed, by reflection on said surface, to the receiver device.
  • Such arrangements contribute to increasing the maximum power deviation attainable on the receiving device side in comparison with a configuration where the surface would not be present.
  • communication between the transmitting device and the receiving device is facilitated since the operation of the latter is conditioned on the reception of a sufficient quantity of power.
  • the advantages provided by the presence of the surface in the environment of the source and of the transmitter and receiver devices are not limited to the increase in the maximum power difference attainable on the receiver device side. Indeed, the influence of the surface on the power received by the receiving device is taken into account by the computation function, which is reflected in particular by a computational contribution in said computation function.
  • This computational contribution is expressed as a function of the parameters of the ambient backscattering communication system (respective positions of the source and of the transmitter and receiver devices, emission frequency of the source), which offers the possibility, by varying at least one of these parameters, such as for example the emission frequency of the source, to discriminate more finely the candidate positions between them, in comparison with a configuration where the surface would not be present.
  • the invention covers not only the case where the surface forms an element introduced manually and voluntarily into the environment of the source and the transmitter and receiver devices, but also the case where the surface is already accidentally present in this environment and purposely exploited to locate the transmitting device.
  • the invention can be advantageously adapted to any type of spatial configuration.
  • the location method may further include one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination.
  • the step of determining the candidate positions is implemented by a location device, the method further comprising a step of obtaining, by the location device, of said function Calculation.
  • the step of determining the final position comprises a set of sub-steps of:
  • auxiliary deviation a power deviation, called “auxiliary deviation”, said set of sub-steps being iterated as long as the auxiliary deviations obtained during one iteration differ from the measured deviation determined during said iteration, the final position being determined as a function of the position or positions respectively associated with the auxiliary deviation or deviations equal to the measured deviation determined during the last iteration of said set of sub-steps.
  • step of determining the final position makes it possible to remove the ambiguity as to the fact that the transmitter device could occupy a plurality of positions corresponding to said candidate positions, advantageously using the fact that the terms intervening in the analytical expression of the calculation function, and representative of the contribution of the surface, are sensitive to a modification of the emission frequency of the source.
  • the final position is determined equal to the barycenter of said candidate positions.
  • two candidate positions are considered to be the same if the distance separating them is less than a given measurement precision, and, if there is a plurality of candidate positions not confused with each other , said final position is therefore determined as a function of said candidate positions not merged with one another.
  • the candidate positions are determined by a dichotomy method.
  • the invention relates to a computer program comprising instructions for implementing the location method according to the invention when said program is executed by a computer.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code, such as in a partially compiled form, or in n ' any other desirable shape.
  • the invention relates to an information or recording medium readable by a computer on which a computer program according to the invention is recorded.
  • the information or recording medium can be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise a storage means, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or else a magnetic recording means, for example a floppy disk or a disk. hard.
  • the information or recording medium can be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which can be routed via a cable. electrical or optical, by radio or by other means.
  • the program according to the invention can in particular be downloaded from an Internet type network.
  • the information or recording medium can be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method in question.
  • the invention relates to a device for locating a transmitter device belonging to an ambient backscattering communication system, said system also comprising a transmitting source according to at least one given transmission frequency and a device. receiver, said system also comprising a surface suitable for reflecting signals originating from the source and / or the transmitting device towards the receiving device, said locating device comprising:
  • a first determination module configured to determine a difference, called “measured difference”, between measurements of a power received by the receiving device when the transmitting device is respectively in a backscattering state and in a non-backscattering state ,
  • a second determination module configured to determine at least one position, called “candidate position”, of the transmitter device for which a calculation function is equal to said measured difference, said calculation function evaluating the difference in power received by the device receiver according to whether the transmitting device is in a backscattering or non-backscattering state depending on said transmission frequency, the respective positions of the source and the transmitter and receiver devices, as well as the influence of the surface on the signals intended to be received by the receiving device,
  • a third determination module configured to determine a position, called “final position”, as a function of said at least one candidate position.
  • the location device may further include one or more of the following characteristics, taken in isolation or in any technically possible combination.
  • the location device further comprises an obtaining module, configured to obtain said calculation function.
  • said locating device is included in the source or in the transmitting device or in the receiving device.
  • the invention relates to an ambient backscattering communication system comprising a transmitting source according to at least one given transmission frequency, a transmitting device and a receiving device, said system also comprising a surface suitable for reflect signals from the source and / or from the transmitting device to the receiving device, said source or said transmitting device or said receiving device comprising a locating device according to the invention.
  • the invention relates to a location system comprising a location device according to the invention, as well as a receiver device for an ambient backscattering communication system intended to include a transmitting source according to at least one given transmission frequency as well as said receiving device and a transmitting device, said system also being intended to include a surface capable of reflecting signals coming from the source and / or from the transmitting device to the receiving device.
  • FIG. 1 schematically represents, in its environment, a particular embodiment of a communication system by ambient backscattering according to the invention
  • FIG. 2 corresponds to another representation of the system of FIG. 1, in which the respective positions of a transmitting device, of a receiving device, of a source and of a surface belonging to said system are indicated;
  • FIG. 3 schematically represents an example of the hardware architecture of a location device for the implementation of a location method according to the invention
  • FIG. 4 represents, in the form of a flowchart, a particular mode of implementation of the location method, said method comprising a step of determining a final position of the D_TX transmitter device as a function of candidate positions;
  • FIG. 5 schematically represents a particular embodiment of the step of determining a final position of FIG. 4.
  • FIG. 1 schematically shows, in its environment, a particular embodiment of a communication system 10 by ambient backscattering according to the invention.
  • the communication system 10 comprises a transmitter source SO configured to transmit, according to at least one transmission frequency F_E given included in a frequency band called "transmission band", a radio signal says "Ambient signal”.
  • the emission of the ambient signal takes place, for example, permanently or alternatively on a recurring basis.
  • radioelectric signal we refer here to an electromagnetic wave propagating by wireless means, the frequencies of which are included in the traditional spectrum of radio waves (a few hertz to several hundred gigahertz).
  • the ambient signal is a 4G mobile telephone signal transmitted by the source SO in the transmission band [811 MHz, 821 MHz], for example according to the transmission frequency F_E equal at 816 MHz, said source SO taking the form of a relay antenna.
  • the invention remains applicable to other types of radio signals, such as for example a mobile telephone signal other than 4G (for example 2G, 3G, 5G), a Wi-Fi signal, a WiMax signal, a DVB-T signal, etc.
  • a mobile telephone signal other than 4G for example 2G, 3G, 5G
  • Wi-Fi signal for example, a Wi-Fi signal
  • WiMax signal for example, a WiMax signal
  • DVB-T signal a mobile telephone signal other than 4G (for example 2G, 3G, 5G), a Wi-Fi signal, a WiMax signal, a DVB-T signal, etc.
  • the ambient radio signal which may be considered within the scope of the present invention. Consequently, it should be noted that the number of antennas equipping the source SO does not constitute a limiting factor of the invention.
  • the communication system 10 also comprises a transmitter device D_TX as well as a receiver device D_RX respectively configured in order to communicate with each other by ambient backscattering from the ambient signal emitted by the source SO.
  • the source SO as well as the transmitter devices D_TX and receiver D_RX here occupy respective fixed positions.
  • the respective positions of the source SO and of the receiver device D_RX are given. In other words, it is considered that the respective positions of the source SO and of the receiver device D_RX are known.
  • the communication system 10 comprises a single transmitter device D_TX and a single receiver device D_RX. It should however be specified that the invention is also applicable to a communication system comprising a plurality of devices. transmitters and / or a plurality of transmitting devices, the developments necessary for such generalization being able to be implemented without difficulty by those skilled in the art.
  • communication by ambient backscattering consists in the use of the ambient signal, by the transmitter device D_TX, to send data to said receiver device D_RX.
  • the transmitter device D_TX (respectively the receiver device D_RX) is configured to perform, from the ambient signal (respectively from the backscattered signal), processing aimed at backscattering said ambient signal (respectively aimed at decoding said backscattered signal) , by implementing a backscattering method (respectively a decoding method).
  • the transmitter device D_TX (respectively the receiver device D_RX) comprises for example one or more processors and storage means (magnetic hard disk, electronic memory, optical disk, etc.) in which data is stored. and a computer program, in the form of a set of program code instructions to be executed to implement the backscattering method (respectively the decoding method).
  • the transmitter device D_TX (respectively the receiver device D_RX) also comprises one or more programmable logic circuits, of the FPGA, PLD, etc. type, and / or specialized integrated circuits (ASIC), and / or a set of discrete electronic components, etc. adapted to implement the backscattering method (respectively the decoding method).
  • the receiver device D_RX also comprises one or more programmable logic circuits, of the FPGA, PLD, etc. type, and / or specialized integrated circuits (ASIC), and / or a set of discrete electronic components, etc. adapted to implement the backscattering method (respectively the decoding method).
  • ASIC specialized integrated circuits
  • the transmitter device D_TX (respectively the receiver device D_RX) comprises a set of means configured in software (specific computer program) and / or hardware (FPGA, PLD, ASIC, etc.) to implement the backscattering method (respectively the decoding method).
  • the D_TX transmitter device is equipped with an antenna (not shown in the figures) configured, in a manner known per se, to receive the ambient signal but also backscatter it to the receiver device D_RX. It should be noted that no limitation is attached to the number of antennas that can equip the D_TX transmitter device.
  • the transmitter device D_TX is associated with a frequency band, called "influence band”, which corresponds to the frequency band in which the antenna is suitable. to receive / backscatter signals.
  • influence band a frequency band included in the emission band associated with the source SO.
  • working band reference is made here to the fact that the transmitter device D_TX is compatible with the source SO, namely that the backscatter can be carried out for any frequency included in said working band.
  • the D_TX transmitter device is also associated with operating states, namely at least one so-called “backscatter” state (the D_TX transmitter device backscaters the ambient signal) as well as an opposite state called “non-backscattering” (the D_TX transmitter device does not backscatter the ambient signal, or, in other words, is “transparent” to the ambient signal).
  • backscatter the D_TX transmitter device backscaters the ambient signal
  • non-backscattering the D_TX transmitter device does not backscatter the ambient signal, or, in other words, is “transparent” to the ambient signal.
  • These states correspond to configurations in which said antenna is connected to distinct impedances. This is typically a positive impedance, or even zero, for a backscattering state, and conversely a theoretically infinite impedance for the non-backscattering state.
  • the transmitter device D_TX is associated with a single backscattering state as well as a single non-backscattering state.
  • the invention nevertheless remains applicable in the case where the transmitter device D_TX is associated with a plurality of backscattering states, these states being distinct from each other in that they are implemented thanks to respective impedances distinct from each other (l the non-backscattering state remains unique).
  • the developments which follow can be generalized without difficulty by a person skilled in the art in the case where a plurality of backscattering states is considered.
  • the D_RX receiver device is equipped with a reception antenna (not shown in the figures) configured to receive signals in said working band.
  • said receiver device D_RX is a cell phone of the smartphone type.
  • the source SO is a cellular telephone, for example of the smartphone type
  • the receiver device D_RX is a base station
  • the source SO and the receiver device D_RX are both cellular telephones, for example of the smartphone type,
  • the source SO is a domestic gateway (also called an “Internet box”) emitting a Wi-Fi signal
  • the receiving device D_RX is a cellular telephone, for example of the smartphone type, etc .;
  • the ambient backscattering communication system 10 also comprises a surface 11 capable of reflecting signals originating from the source SO and / or from the transmitter device D_TX to the receiver device D_RX.
  • a surface 11 has at least one face (i.e. the face towards which the incident signal waves are directed), the roughness of which is for example adapted so as to allow such reflection.
  • said surface 11 has a face whose roughness is defined by asperities distributed periodically in a direction in which the surface extends 11.
  • said asperities are identical to each other and take the form of circular half cylinders whose respective axes are mutually parallel.
  • Chapter 2.3 of the document “Recommendation ITU-R P.2040-1 (07/2015): Effects of building materials and structures on radiowave propagation above about 100 MHz-P Series-Radiowave ”.
  • a surface 11 thus produced makes it possible to reflect an incident signal directed towards said asperities without a preferred direction. In other words, such an incident signal is reflected, in the part of the environment positioned on the side of the asperities, in an omnidirectional manner.
  • said surface 11 is positioned fixed, normally in the plane in which FIG. 1 is shown, to reflect signals coming from the source SO and from the transmitter device D_TX to the receiver device D_RX.
  • Such a configuration of the surface 11 therefore implies, in particular, that the source SO and the transmitter D_TX and receiver devices D_RX are positioned on the same side of the surface 11, more particularly opposite a face whose roughness is adapted, like this is mentioned above. It will of course be understood that for signals originating both from the source SO and from the transmitter device D_TX to be reflected to the receiver device D_RX, the size of the surface 11 must be adapted accordingly.
  • the surface 11 is flat and extends between two ends, denoted A and B, and separated by a distance of 1 meter.
  • the distances between the source SO and the surface 11 on the one hand, and the source SO and the transmitter device D_TX on the other hand, are equal to 1 meter.
  • the distance between the source SO and the receiving device D_RX is for its part equal to 2 meters.
  • the invention covers not only the case where the surface 11 forms an element introduced manually and voluntarily into the environment of the source SO and the transmitter D_TX and receiver devices D_RX, but also the case where the surface 11 is already present (fortuitously) in this environment and used on purpose for the invention. In the latter case, and as already mentioned above, no limitation is attached to the nature of the surface 11 since it is configured to allow the reflection of signals from the source SO and / or signals from the device.
  • D_TX transmitter to D_RX receiver device can be a plate fixed to a wall and indicating a street name or a street number.
  • the path PI refers to a wave coming from the source SO and arriving directly (i.e. without being reflected by the diffusing surface 11) to the receiving device D_RX;
  • the path P2 (respectively the path P3) refers to a wave coming from the source SO and of which a reflection at the level of the end A (respectively at the level of the B end) of the surface 11 reaches the receiving device D_RX ;
  • the path P4 refers to a wave coming from the source SO, then backscattered by the transmitting device D_TX and arriving directly at the receiving device D_RX;
  • the path P5 refers to a wave coming from the source SO, then backscattered by the transmitter device D_TX and a reflection of which at the level of the surface 11, between the ends A and B, reaches the receiver device D_RX.
  • FIG. 1 is intended to be a simplified representation of the environment in which the ambient backscatter communication system 10 is positioned. It should nevertheless be borne in mind that this environment is generally of complex configuration and may in practice include various elements (walls, trees, ground, etc.).
  • the power difference E_P can be expressed in the form of a function which takes as arguments the said parameters F_E, S, T and R. Said function also translates, as is detailed below. , the influence of the surface 11 on the signals intended to be received by the receiver device D_RX. This function is called “calculation function” for the remainder of the description.
  • said calculation function here admits a single variable parameter, namely the position of the transmitter device D_TX.
  • E_P P_R - P_NR.
  • - P_R corresponds to the power received by the receiving device D_RX when the transmitting device D_TX is in the backscattering state (with reference to FIG. 1, the waves which follow the paths PI to P5 contribute to the value of P_R),
  • - P_NR corresponds to the power received by the receiving device D_RX when the transmitting device D_TX is in the non-backscattering state (with reference to FIG. 1, the waves which follow the paths PI, P2 and P3 contribute to the value of P_NR).
  • Figure 2 which corresponds to another representation of the system 10 of Figure 1, in which are indicated said positions S, T, R as well as the ends A and B of surface 11.
  • a straight line DI and a straight line D2 are also represented in FIG. 2, the straight line DI (respectively the straight line D2) corresponding to the line parallel to the segment [AB] and passing through the position S of the source SO (respectively passing through the T position of the D_TX transmitter device).
  • S_RX S (SO, DIR) + S (SO, DIFF) + S (D_TX, DIR), expression that must be understood as being a vector relation on the field of complex numbers, and in which:
  • D_TX, DIR corresponds to the backscattered signal coming directly from the transmitter device D_TX (path P4 with reference to figure 1) and has the following expression:
  • this vector relationship is based on the assumption that the power of a backscattered signal S (D_TX, DIFF) reaching the receiver device D_RX after reflection on the surface 11 (path P5 with reference to FIG. 1) is negligible in comparison with the powers respectively associated with the signals S (SO, DIR), S (SO, DIFF) and S (D_TX, DIR). It is indeed understood that such a signal S (D_TX, DIFF) has undergone, throughout its journey, two reflections: a first reflection at the level of the transmitter device D_TX due to backscattering, as well as a second reflection at the level of the transmitter device D_TX. surface level 11.
  • This plurality of reflection implies that the distance traveled by the signal S (D_TX, DIFF) is greater than those traveled respectively by S (SO, DIR), S (SO, DIFF) and S (D_TX, DIR), so that its amplitude is lower in comparison with the respective amplitudes of the latter. In other words, each reflection induces a weakening of the corresponding signal. It should be noted that this modeling hypothesis on which the formulation of the signal S_RX is based has been validated by digital simulations by the inventors.
  • the calculation function involves three terms which add up to each other, including:
  • said third term is the one which is representative of the influence (i.e. of the contribution) of the surface 11 in the evaluation of the power difference E_P. It is therefore understood, in view of the analytical expression of the calculation function, that the voluntary use of the surface 11 in the environment of the source SO and of the transmitter D_TX and receiver devices D_RX advantageously makes it possible to increase the maximum achievable power difference (due to the presence of said third term) in comparison with a configuration where the surface 11 would not be present.
  • said calculation function typically corresponds to a set of code instructions.
  • said code instructions are written in the MATLAB language, so that said calculation function corresponds to a MATLAB script.
  • the software environment of the D_LOC localization device is therefore suitable, in a manner known per se, for the execution of such a MATLAB script.
  • FIG. 3 schematically represents an example of the hardware architecture of the D_LOC location device for implementing the location method according to the invention.
  • the D_LOC location device has the hardware architecture of a computer. As illustrated by FIG. 3, the D_LOC location device comprises, in particular, a processor 1, a random access memory 2, a read only memory 3, a non-volatile memory 4, communication means 5 integrating the antenna of the receiving device. D_RX as well as acquisition means 6.
  • Said acquisition means 6 are configured to acquire measurements of an electromagnetic power received by said locator D_LOC, and therefore ultimately said receiver device D_RX. A measurement thus acquired therefore corresponds to a level of electromagnetic power received by the receiver device D_RX at the time of the corresponding acquisition.
  • said acquisition means are configured to acquire a power measurement regardless of the state (non-backscattering or else backscattering) in which the transmitter device D_TX is located.
  • said acquisition means 6 comprise an acquisition chain connected to a sensitive element configured to supply an analog electrical signal representative of the measured electromagnetic power.
  • said sensitive element corresponds to the reception antenna equipping the receiver device D_RX.
  • Said acquisition chain comprises for example an acquisition card configured to condition said electrical signal.
  • the conditioning implemented by the acquisition card comprises for example, in a manner known per se, amplification and / or filtering and / or current-power conversion. In general, the configuration of such acquisition means is well known to those skilled in the art, and is therefore not detailed here further.
  • the read only memory 3 of the D_LOC location device constitutes a recording medium according to the invention, readable by the processor 1 and on which is recorded a computer program PROG according to the invention, comprising instructions for the execution of the steps of the location method according to the invention.
  • the PROG program defines functional modules of the D_LOC localization device, which are based on or control the hardware elements 2 to 6 of the D_LOC localization device mentioned above, and which include in particular:
  • a first determination module MOD_l configured to determine a difference, called “measured difference”, between measurements acquired by the receiver device D_RX, including a first measurement and a second power measurement received when the transmitter device D_TX is respectively in a backscatter state and in a non-backscatter state,
  • a second determination module MOD_2 configured to determine positions, called “candidate positions”, of the transmitter device D_TX for which said calculation function is equal to said measured deviation
  • a third determination module MOD_3, configured to determine a position, called “final position”, as a function of said candidate positions.
  • the code instructions defining the calculation function are initially stored in a memory equipping an entity other than the location device D_LOC, for example a memory equipping the device.
  • transmitter D_TX or the source SO, or else an entity external to the system 10 and able to store the instructions of said calculation function (eg: database server).
  • the location device D_LOC also comprises an obtaining module MOD_OBT configured to obtain said calculation function.
  • the obtaining of the code instructions of the calculation function, by the location device D_LOC is carried out via a data exchange (transmission / reception) commanded by the obtaining module MOD_OBT and implemented by the means of communication 5 of said locating device D_LOC and means of communication of said entity.
  • the communication means considered for such an exchange of data are based on a communication interface.
  • this communication interface can be wired or wireless, and can put using any protocol known to those skilled in the art (Ethernet, Wifi, Bluetooth, 3G, 4G, 5G, etc.).
  • FIG. 4 represents, in the form of a flowchart, a particular mode of implementation, by the location device D_LOC, of the location method.
  • the location method comprises a step E10 of obtaining said calculation function.
  • This step E10 is implemented by said obtaining module MOD_OBT equipping the location device D_LOC.
  • the location device D_LOC has the calculation function making it possible to evaluate the difference E_P as a function of the parameters defining the communication system 10 by ambient backscattering, namely more precisely here as a function of the position T (considered as a variable) of the transmitter device D_TX as well as the parameters S, R and F_E set.
  • the localization device D_LOC is therefore able to calculate values of said difference E_P by assigning values to the parameter T.
  • the location method also includes a step E20 of acquiring a pair C_MES of measurements (i.e. a first measurement and a second measurement) of received power.
  • This step E20 is implemented by the acquisition means 6 equipping the location device D_LOC.
  • said first measurement (respectively said second measurement) is acquired when the transmitter device D_TX is in the backscattering state (respectively in the non-backscattering state). It is also obvious that the acquisitions are made in said working band, since it is in this frequency band that the transmitter D_TX and receiver devices D_RX are compatible with the source SO, as was mentioned above.
  • the transmitter device D_TX is associated with given time periods that are distinct from one another, as well as configured to backscatter during said time periods.
  • the locating device D_LOC for its part, has knowledge of said time periods, and is configured to synchronize with at least one of these periods, so as to be able to carry out the first measurement (respectively the second measurement) when the transmitting device D_TX backscatter (respectively does not backscatter) the ambient signal from the SO source.
  • the D_LOC location device acquires knowledge of said backscattering time periods.
  • said time periods are communicated by the transmitter device D_TX to the location device D_LOC prior to the acquisition step E20.
  • the D_LOC location device performs acquisitions of power measurements on a recurring basis, for example according to a constant time step.
  • the transmitter device D_TX is configured to transmit to the locating device D_LOC a message informing it of the passage from the non-backscattering state to the backscattering state. In this way, a measurement acquired after reception of such a message can be associated with said backscatter state.
  • the location method comprises a step E30 of determining a difference, called “measured difference” E_MES, between the measurements of said C_MES pair.
  • This step E30 is implemented by said first determination module MOD_1.
  • the objective of determining such a measured deviation E_MES is to obtain a value that can be used to determine at least one position of the transmitter device D_TX. To this end, said measured deviation E_MES is determined to correspond to a value which can be taken by the calculation function.
  • the measured difference E_MES corresponds to the subtraction from said second measurement to said first measurement, or even to the absolute value of the difference between said first and second measurements.
  • the location method also comprises a step E40 of determining at least one position, called a "candidate position" T_i (i being an integer index greater than or equal to 1), of the transmitter device D_TX for which the calculation function is equal to said measured deviation E_MES.
  • This step E40 is implemented by said second determination module MOD_2.
  • step E40 consists in solving an equation, called the "general equation", in the variable T defined by an equality between said measurement difference E_MES and the value of the power difference E_P as given by l 'analytical expression of the computational function.
  • This general equation in the variable T is written: the solution or solutions to this general equation corresponding to said candidate positions T_i.
  • the inventors have observed, by numerical simulations, that there are one or more candidate positions T_i solutions to the general equation above as a function of the value of the measured deviation E_MES. More precisely, when the value of the measurement error E_MES is equal to or close to the absolute maximum attainable by the calculation function, it has been observed that said general equation admits a single solution.
  • the candidate positions T_i are determined by a dichotomy method.
  • Such a dichotomy method is conventionally implemented to iteratively test possible values of the variable T in a given range of values, thus making it possible to determine for which value of this range the measured deviation E_MES is reached.
  • the choice of the dichotomy method constituting only one variant of implementation of the invention.
  • the method implemented can be a Newton method, a fixed point method, a Lagrange method, a golden section method, etc.
  • the location method proposes to discriminate between them the candidate positions T_i solutions of the general equation by taking into account a measurement precision. For this purpose, two candidate positions are considered to be the same if the distance separating them is less than a measurement precision with which the measurements of the C_MES pair are acquired. Proceeding in this way offers the possibility of reducing the number of candidate positions T_i which should be considered as being able to be occupied by the transmitting device D_TX.
  • the location method according to the invention makes it possible to obtain a single position for the transmitter device D_TX, this single position corresponding to any one of the candidate positions considered to be coincident with one another.
  • the location method comprises a step E50 of determining a position, called "final position of the transmitter device D_TX" T_FIN, as a function of said candidate positions T_p_NID not merged with one another.
  • This step E50 is implemented by said third determination module MOD_3.
  • the objective sought by such a step E50 is therefore to remove the ambiguity as to the fact that the transmitter device D_TX could occupy a plurality of positions corresponding to said candidate positions T_p_NID not merged with one another.
  • step E40 if at the end of step E40, only one candidate position is obtained, this step is considered to be implicit, the single candidate position then being determined as the final position of the transmitter device D_TX. Similar considerations apply to the third determination module MOD_3 which can be confused with the second determination module MOD_2.
  • FIG. 5 schematically represents a particular mode of implementation of step E50 in which a set of sub-steps are implemented to determine said final position T_FIN.
  • said set of sub-steps firstly comprises a sub-step E50 1 for modifying the transmission frequency F_E of the source SO.
  • the location device D_LOC is for example configured to transmit to the source SO a message informing it of the modification of the transmission frequency F_E, so that said source SO then transmits at a frequency d 'corresponding F_E_NEW modified issue.
  • No limitation is attached to the form taken by this message, this form being for example in conformity with a given telecommunications standard.
  • the modified transmission frequency F_E_NEW resulting from said modification is of course chosen by the locating device D_LOC in the working band since, as mentioned previously, the ambient backscattering communication system 10 is configured to operate in said band. of work.
  • the modified transmission frequency F_E_NEW is equal to half of the transmission frequency F_E used by the system 10 before said modification sub-step E50_l. It should however be noted that any other value of the working band can be chosen for said modified transmission frequency F_E_NEW, the choice of this value constituting only an implementation variant of the particular mode of FIG. 5.
  • step E50 comprises a sub-step E50 2 for acquiring another pair C_MES_NEW of power measurements received when the transmitter device D_TX is respectively in the state of backscatter and in the non-backscatter state.
  • the implementation of this sub-step 50_2 is similar to that of step E20 described previously.
  • step E50 comprises a sub-step E50 3 of determining a measured difference E_MES_NEW between the measurements of said other pair C_MES_NEW.
  • the implementation of this sub-step 50_3 is similar to that of step E30 described previously.
  • step E50 comprises, for each of the candidate positions T_p_NID not merged with one another, an evaluation sub-step E50 4, for said modified transmission frequency F_E_NEW, of the calculation function so as to obtain a power difference, called “auxiliary difference” E_p_AUX.
  • the calculation function is evaluated by considering that the transmitter device D_TX occupies a fixed position given by T_p_NID (the positions S, R respectively of the source SO and of the receiver device D_RX being quantified. to them invariant whatever the index p considered) and that the source transmits according to the modified transmission frequency F_E_NEW. In this way, an auxiliary deviation E_p_AUX associated with it is obtained for each of said candidate positions T_p_NID which are not merged with one another.
  • said set of substeps E50_l, E50_2, E50_3, E50_4 is iterated as long as the auxiliary deviations E_p_AUX obtained during an iteration differ from the measured deviation E_MES_NEW determined during said iteration.
  • the value of the frequency F_E_NEW (respectively of the pair C_MES_NEW) obtained during an iteration obviously differs from the corresponding value or values obtained prior to this iteration.
  • the final position T_FIN is determined as a function of the position or positions T_p_NID respectively associated with the auxiliary deviation or deviations E_p_AUX equal to the measured deviation E_MES_NEW determined during the last iteration of said set of sub-steps E50_l, E50_2, E50_3, E50_4-
  • the final position T_FIN is determined other than by a barycenter calculation.
  • said final position T_FIN is determined equal to a weighted combination of the candidate positions T_p_NID respectively associated with said auxiliary deviations E_p_AUX, the weighting coefficients involved being able for example to be chosen randomly, or else in a deterministic manner on the basis one or more external information (information as to the probability that the transmitter device D_TX is positioned in a determined geographical sector, etc.).
  • the final position T_FIN is determined equal to any one of the candidate positions T_p_NID respectively associated with said auxiliary deviations E_p_AUX, the choice of a position among said candidate positions T_p_NID being effected by means of ' a random draw.
  • the fact that the calculation function includes terms depending on the transmission frequency of the source SO, including in particular said third term representative of the contribution of the surface 11, makes it possible to obtain, following a modification of said transmission frequency, a variation in the power difference greater than if the surface 11 were absent. This helps to differentiate the values of the auxiliary deviations E_p_AUX from each other, which ultimately makes it possible to facilitate the discrimination of the candidate positions T_p_NID not confused with one another to determine the final position T_FIN.
  • step E50 Other modes of implementing step E50, as an alternative to the mode in FIG. 5, can also be envisaged.
  • step E50 does anything rule out considering still other modes of implementation of step E50, according to arrangements similar to those mentioned previously in the context of FIG. 5 (weighted combination of the candidate positions T_p_NID, choice of any position among said candidate positions T_p_NID), but for which, again, said arrangements are applied directly after taking into account the measurement accuracy.
  • S_RX S (SO, DIR) + S (SO, DIFF) + S (D_TX, DIR).
  • this vector relation is based on the assumption that the power of a backscattered signal S (D_TX, DIFF) reaching the receiver device D_RX after reflection on the surface 11 is negligible in comparison with the powers respectively associated with the signals S (SO, DIR), S (SO, DIFF) and S (D_TX, DIR).
  • S (D_TX, DIFF) is taken into account in the expression of the signal S_RX.
  • the inventors have been able to establish that the signal S (D_TX, DIFF) has the expression:
  • WHERE K STR (G s x (G T ) 2 x G R xl 4 ) / 64p 2 .
  • the invention of course remains applicable in the case where said code instructions are implemented in the D_LOC location device from its design, therefore making optional the fact that the D_LOC location device comprises an obtaining module and that the location method comprises a step E10 of obtaining.
  • the code instructions of the calculation function are implemented in the read only memory 3 of the location device D_LOC so as to be integrated into the program PROG.
  • the program PROG therefore comprising instructions allowing access to the control function. calculation.
  • the invention also remains applicable when the steps E10 for obtaining the calculation function, E30 for determining a measured deviation E_MES, E40 for determining candidate positions and E50 for determining a final position T_FIN (with the exception of the acquisition sub-step E50_2 if the step E50 is implemented in accordance with the mode of FIG. 5) are implemented by a location device not included in the receiver device D_RX.
  • the receiver device D_RX is configured to transmit to said locating device the pair C_MES of acquired measurements (and possibly the pair or pairs C_MES_NEW if applicable) so that the latter can carry out the aforementioned steps.
  • the location device D_LOC is included in the source SO or else in the transmitter device D_TX.
  • said D_LOC location device corresponds to a device external to the system 10 for communication by ambient backscattering.
  • this external device may be a PC type computer equipped with means for receiving the C_MES pair (and possibly one or more C_MES_NEW pairs, if applicable).
  • step E50 is implemented in accordance with the mode of FIG. 5
  • the invention is also applicable in the case where the ambient backscattering communication system comprises a plurality of sources which are not mutually consistent.
  • the fact that the sources are not coherent with one another implies in particular that the power differences induced by each source at the level of the receiver device D_RX are added together.

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Abstract

Procédé de localisation d'un dispositif transmetteur appartenant à un système de rétrodiffusion ambiante comportant une source et un dispositif récepteur, et comportant également une surface apte à réfléchir des signaux vers le dispositif récepteur. Ledit procédé comporte des étapes de : détermination (E30) d'un écart, dit « écart mesuré », entre des mesures d'une puissance reçue par le dispositif récepteur lorsque le dispositif transmetteur est dans un état de rétrodiffusion et dans un état de non rétrodiffusion, détermination (E40) d'au moins une position, dite « position candidate », du dispositif transmetteur pour laquelle une fonction, évaluant l'écart de puissance reçue par le dispositif récepteur selon l'état de rétrodiffusion ou de non-rétrodiffusion, est égale audit écart mesuré, détermination (E50) d'une position, dite « position finale » en fonction de ladite au moins une position candidate.

Description

Description
Titre de l'invention : Procédé et dispositif de localisation par rétrodiffusion ambiante
Technique antérieure
[0001] La présente invention appartient au domaine général des télécommunications. Elle concerne plus particulièrement un procédé de localisation d'un dispositif transmetteur appartenant à un système de communication par rétrodiffusion ambiante, ainsi qu'un dispositif de localisation associé. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, bien que nullement limitative, pour des applications du type « Internet des objets » (« Internet of Things » ou IoT dans la littérature anglo-saxonne).
[0002] La technologie de communication par rétrodiffusion ambiante est aujourd'hui bien connue. Les principes techniques sur lesquels s'appuie cette technologie sont décrits, notamment, dans le document : « Ambient Backscatter Communications: A Contemporary Survey », N. Van Huynh, D. Thai Hoang, X. Lu, D. Niyato, P. Wang, D. In Kim, IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 20, no. 4, pp. 2889-2922, Fourthquarter 2018.
[0003] De manière conventionnelle, la rétrodiffusion d'un signal ambiant s'effectue entre un dispositif transmetteur et un dispositif récepteur occupant des positions respectives fixes.
[0004] Le signal ambiant concerné correspond à un signal radio émis, de manière permanente ou bien de manière récurrente, par au moins une source dans une bande fréquentielle donnée. Par exemple, il peut s'agir d'un signal de télévision, d'un signal de téléphonie mobile (3G, 4G, 5G), d'un signal Wi-Fi, d'un signal WiMax, etc.
[0005] Pour communiquer avec un dispositif récepteur distinct de la source, un dispositif transmetteur exploite le signal ambiant pour envoyer des données vers ledit dispositif récepteur. Plus particulièrement, le dispositif transmetteur réfléchit le signal ambiant vers le dispositif récepteur, éventuellement en le modulant. Le signal ainsi réfléchi est dit « signal rétrodiffusé », et est destiné à être décodé par le dispositif récepteur (i.e. le dispositif récepteur extrait du signal rétrodiffusé une information transmise par le dispositif transmetteur, par exemple sous forme de bits).
[0006] Le fait qu'aucune onde radio supplémentaire (au sens d'une onde autre que celle issue du signal ambiant) n'est émise par le dispositif transmetteur rend la technologie de rétrodiffusion ambiante particulièrement attractive. En effet, le coût énergétique d'une communication est ainsi optimisé, ce qui est notamment d'importance dans le contexte actuel de IΊoT où chaque objet de la vie courante a vocation à devenir un objet communicant, et où de nombreuses applications IoT, déployées aussi bien dans un cadre industriel que domestique, proposent des services géolocalisés qui s'appuient sur la localisation d'objets. [0007] Ainsi, on connaît une solution de localisation basée sur l'exploitation de la technologie de communication par rétrodiffusion ambiante, via l'émission d'un signal ambiant de type W-Fi, et décrite dans le document : « Localizing Low-power Backscatter Tags Using Commodity Wifi », M. Kotaru, P. Zhang, S. Katti, CoNext'17. Cette solution s'appuie sur l'exploitation d'un signal ambiant Wi-Fi rétrodiffusé par un dispositif transmetteur, le signal rétrodiffusé étant reçu et décodé par une pluralité de dispositifs récepteurs. Plus particulièrement, lesdits dispositifs récepteurs sont configurés pour déterminer les angles sous lesquels le signal rétrodiffusé leur parvient respectivement, ainsi que les temps d'arrivée correspondant. Sur la base des angles et temps d'arrivée ainsi déterminés, il est possible de localiser le dispositif transmetteur en mettant en œuvre un algorithme de triangulation.
[0008] Une telle solution de localisation tire ainsi parti des avantages de la rétrodiffusion ambiante en ce que le dispositif transmetteur ne nécessite pas d'être équipé d'un transmetteur Wi-Fi dédié très consommateur en énergie.
[0009] Toutefois, et malgré une réalisation simplifiée au niveau du dispositif transmetteur, la complexité et le coût de mise en œuvre de cette solution de localisation par rétrodiffusion ambiante reste encore importants. En effet, pour récolter des données utiles aux estimations de localisation par triangulation mais également atteindre une précision de localisation acceptable (i.e. une précision de l'ordre du mètre), cette solution nécessite l'utilisation d'au moins trois dispositifs récepteurs.
Exposé de l'invention
[0010] La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une solution qui permette de localiser un dispositif transmetteur configuré pour rétrodiffuser un signal ambiant de manière plus simple, moins coûteuse et avec une meilleure précision que les solutions de l'art antérieur.
[0011] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention concerne un procédé de localisation d'un dispositif transmetteur appartenant à un système de communication par rétrodiffusion ambiante, ledit système comportant également une source émettrice selon au moins une fréquence d'émission donnée et un dispositif récepteur, ledit système comportant également une surface apte à réfléchir des signaux provenant de la source et / ou du dispositif transmetteur vers le dispositif récepteur. Ledit procédé comporte des étapes de :
- détermination d'un écart, dit « écart mesuré », entre des mesures d'une puissance reçue par le dispositif récepteur lorsque le dispositif transmetteur est respectivement dans un état de rétrodiffusion et dans un état de non-rétrodiffusion,
- détermination d'au moins une position, dite « position candidate », du dispositif transmetteur pour laquelle une fonction de calcul est égale audit écart mesuré, ladite fonction de calcul évaluant l'écart de puissance reçue par le dispositif récepteur selon que le dispositif transmetteur est dans un état de rétrodiffusion ou de non- rétrodiffusion en fonction de ladite fréquence d'émission, des positions respectives de la source et des dispositifs transmetteur et récepteur, ainsi que de l'influence de la surface sur les signaux destinés à être reçus par le dispositif récepteur,
- détermination d'une position, dite « position finale du dispositif transmetteur », en fonction de ladite au moins une position candidate.
[0012] Ainsi, selon ledit procédé de localisation, il est proposé de localiser le dispositif transmetteur en déterminant dans un premier temps au moins une position candidate dudit dispositif transmetteur.
[0013] Pour déterminer ladite au moins une position candidate, le procédé de localisation s'appuie de manière avantageuse sur ladite fonction de calcul qui permet d'évaluer, via une expression analytique que les inventeurs ont pu établir, ledit écart de puissance lorsqu'une surface telle que la surface mentionnée ci-avant est présente dans l'environnement du système de communication par rétrodiffusion ambiante.
[0014] Ladite fonction de calcul est, d'un point de vue mathématique, une fonction admettant en tant qu'arguments une pluralité de paramètres, dont plusieurs paramètres fixés (position de la source, fréquence d'émission de la source) et un paramètre variable (position du dispositif transmetteur). L'accès à une telle fonction de calcul est particulièrement remarquable puisqu'il permet d'évaluer de manière très précise des variations de l'écart de puissance en fonction de variations de la position du dispositif transmetteur.
[0015] Aussi, dans le cadre de la présente invention, la détermination de ladite au moins une position candidate correspond à la résolution d'une équation à une seule inconnue, à savoir donc la position du dispositif transmetteur, l'équation en question consistant à égaler la fonction de calcul avec l'écart mesuré par le dispositif transmetteur. La localisation du dispositif transmetteur selon l'invention est donc très simple à mettre en œuvre puisqu'il s'agit d'acquérir des mesures de puissance puis de résoudre une équation à une inconnue sur la base du couple ainsi acquis. Autrement dit, le procédé de localisation permet ici d'éviter l'emploi d'une pluralité de dispositifs transmetteurs ainsi que la mise en œuvre de calculs complexes (algorithme de triangulation) comme cela est proposé par les solutions de l'art antérieur. Il en découle des économies matérielles substantielles, et donc un coût de mise en œuvre amoindri.
[0016] Par ailleurs, et dans un deuxième temps, le procédé de localisation selon l'invention propose de déterminer une position finale sur la base de ladite au moins une position candidate.
[0017] Ainsi, si une unique position candidate est déterminée, on comprend bien entendu que ladite position finale correspond à cette unique position candidate. Les inventeurs ont constaté que cette configuration se produit lorsque l'écart mesuré est sensiblement égal à un extremum absolu de la fonction de calcul. Si par contre plusieurs positions candidates sont déterminées (cas où l'écart mesuré est alors suffisamment distinct des extrema absolus de la fonction de calcul), il est proposé de discriminer ces dernières entre elles afin d'obtenir ladite position finale.
[0018] En tout état de cause, les inventeurs ont observé que l'invention est particulièrement avantageuse en ce qu'elle permet d'atteindre pour chaque position candidate une précision de localisation bien meilleure que dans l'état de la technique. En outre, et de manière encore plus avantageuse, la distance maximale séparant deux positions candidates est inférieure à la meilleure précision de localisation atteignable par les solutions de l'état de la technique citées précédemment, et ce, quelle que soit la valeur considérée pour l'écart mesuré entre les extrema absolus de la fonction de calcul. Autrement dit, lorsque plusieurs positions candidates sont déterminées, ces dernières sont localisées dans une zone d'étendue très restreinte. En définitive, la position finale hérite des excellents résultats obtenus pour chaque position candidate en termes de précision de localisation.
[0019] Par ailleurs, l'invention est également avantageuse en ce que le système de communication comporte ladite surface. En effet, la présence d'une telle surface dans l'environnement de la source et des dispositifs transmetteur et récepteur implique que davantage de signaux sont susceptibles d'être acheminés, par réflexion sur ladite surface, vers le dispositif récepteur. De telles dispositions contribuent à augmenter l'écart de puissance maximal atteignable côté dispositif récepteur en comparaison avec une configuration où la surface ne serait pas présente. Au final, la communication entre le dispositif transmetteur et le dispositif récepteur est facilitée puisque le fonctionnement de ce dernier est conditionné la réception d'une quantité suffisante de puissance.
[0020] Les avantages procurés par la présence de la surface dans l'environnement de la source et des dispositifs transmetteur et récepteur ne se limitent pas à l'augmentation de l'écart de puissance maximal atteignable côté dispositif récepteur. En effet, l'influence de la surface sur la puissance reçue par le dispositif récepteur est prise en compte par la fonction de calcul, ce qui se traduit notamment par une contribution d'ordre calculatoire dans ladite fonction de calcul. Cette contribution calculatoire s'exprime en fonction des paramètres du système de communication par rétrodiffusion ambiante (positions respectives de la source et des dispositifs transmetteur et récepteur, fréquence d'émission de la source), ce qui offre la possibilité, en faisant varier au moins un de ces paramètres, comme par exemple la fréquence d'émission de la source, de discriminer plus finement les positions candidates entre elles, en comparaison avec une configuration où la surface ne serait pas présente. [0021] Au demeurant, il faut également noter que l'invention couvre non seulement le cas où la surface forme un élément introduit manuellement et de manière volontaire dans l'environnement de la source et des dispositifs transmetteur et récepteur, mais également le cas où la surface est déjà présente fortuitement dans cet environnement et exploitée à dessein pour localiser le dispositif transmetteur. Ainsi, l'invention peut être avantageusement adaptée à tout type de configuration spatiale.
[0022] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, le procédé de localisation peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0023] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, l'étape de détermination des positions candidates est mise en œuvre par un dispositif de localisation, le procédé comportant en outre une étape d'obtention, par le dispositif de localisation, de ladite fonction de calcul.
[0024] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, lorsque qu'une pluralité de positions candidates sont déterminées, l'étape de détermination de la position finale comporte un ensemble de sous-étapes de :
- modification de la fréquence d'émission de la source,
- détermination d'un écart mesuré entre d'autres mesures de puissance reçue par le dispositif récepteur lorsque le dispositif transmetteur est respectivement dans un état de rétrodiffusion et dans un état de non-rétrodiffusion,
- pour chacune des positions candidates, évaluation, pour ladite fréquence d'émission modifiée, de la fonction de calcul de sorte à obtenir un écart de puissance, dit « écart auxiliaire », ledit ensemble de sous-étapes étant itéré tant que les écarts auxiliaires obtenus lors d'une itération diffèrent de l'écart mesuré déterminé lors de ladite itération, la position finale étant déterminée en fonction de la ou les positions respectivement associées à le ou les écarts auxiliaires égaux à l'écart mesuré déterminé lors de la dernière itération dudit ensemble de sous-étapes.
[0025] Une telle mise en œuvre de l'étape de détermination de la position finale permet de lever l'ambiguïté quant au fait que le dispositif transmetteur pourrait occuper une pluralité de positions correspondant auxdites positions candidates, en utilisant avantageusement le fait que les termes intervenant dans l'expression analytique de la fonction de calcul, et représentatifs de la contribution de la surface, sont sensibles à une modification de la fréquence d'émission de la source.
[0026] Ces termes permettent en outre d'obtenir, suite à une modification de la fréquence d'émission de la source, une variation de l'écart de puissance plus importante que si la surface était absente. Le fait que cette variation soit accrue dans le cas où la surface est présente contribue à faciliter la discrimination des valeurs d'écarts auxiliaires entre elles, ce qui permet au final de faciliter la discrimination des positions candidates entre elles pour déterminer la position finale. De cette manière, peu d'itérations dudit ensemble de sous-étapes sont nécessaires, de sorte que l'obtention de la position finale du dispositif transmetteur est très rapide.
[0027] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, la position finale est déterminée égale au barycentre desdites positions candidates.
[0028] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, deux positions candidates sont considérées comme confondues entre elles si la distance les séparant est inférieure à une précision de mesure donnée, et, s'il existe une pluralité de positions candidates non confondues entre elles, ladite position finale est dès lors déterminée en fonction desdites positions candidates non confondues entre elles.
[0029] Procéder de cette manière offre la possibilité de réduire le nombre de positions candidates qu'il convient de considérer comme pouvant être occupées par le dispositif transmetteur. Corrélativement, la charge de calcul liée à la détermination de la position finale est réduite.
[0030] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, les positions candidates sont déterminées par une méthode de dichotomie.
[0031] Selon un deuxième aspect, l'invention concerne un programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé de localisation selon l'invention lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
[0032] Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
[0033] Selon un troisième aspect, l'invention concerne un support d'informations ou d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur selon l'invention.
[0034] Le support d'informations ou d'enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur.
[0035] D'autre part, le support d'informations ou d'enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type Internet.
[0036] Alternativement, le support d'informations ou d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.
[0037] Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un dispositif de localisation d'un dispositif transmetteur appartenant à un système de communication par rétrodiffusion ambiante, ledit système comportant également une source émettrice selon au moins une fréquence d'émission donnée et un dispositif récepteur, ledit système comportant également une surface apte à réfléchir des signaux provenant de la source et / ou du dispositif transmetteur vers le dispositif récepteur, ledit dispositif de localisation comportant :
- un premier module de détermination, configuré pour déterminer un écart, dit « écart mesuré », entre des mesures d'une puissance reçue par le dispositif récepteur lorsque le dispositif transmetteur est respectivement dans un état de rétrodiffusion et dans un état de non-rétrodiffusion,
- un deuxième module de détermination, configuré pour déterminer au moins une position, dite « position candidate », du dispositif transmetteur pour laquelle une fonction de calcul est égale audit écart mesuré, ladite fonction de calcul évaluant l'écart de puissance reçue par le dispositif récepteur selon que le dispositif transmetteur est dans un état de rétrodiffusion ou de non-rétrodiffusion en fonction de ladite fréquence d'émission, des positions respectives de la source et des dispositifs transmetteur et récepteur, ainsi que de l'influence de la surface sur les signaux destinés à être reçus par le dispositif récepteur,
- un troisième module de détermination, configuré pour déterminer une position, dite « position finale », en fonction de ladite au moins une position candidate.
[0038] Dans des modes particuliers de réalisation, le dispositif de localisation peut comporter en outre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
[0039] Dans des modes particuliers de réalisation, le dispositif de localisation comporte en outre un module d'obtention, configuré pour obtenir ladite fonction de calcul.
[0040] Dans des modes particuliers de mise en œuvre, ledit dispositif de localisation est compris dans la source ou dans le dispositif transmetteur ou dans le dispositif récepteur.
[0041] Selon un cinquième aspect, l'invention concerne un système de de communication par rétrodiffusion ambiante comportant une source émettrice selon au moins une fréquence d'émission donnée, un dispositif transmetteur et un dispositif récepteur, ledit système comportant également une surface apte à réfléchir des signaux provenant de la source et / ou du dispositif transmetteur vers le dispositif récepteur, ladite source ou ledit dispositif transmetteur ou ledit dispositif récepteur comportant un dispositif de localisation selon l'invention.
[0042] Selon un sixième aspect, l'invention concerne un système de localisation comportant un dispositif de localisation selon l'invention, ainsi qu'un dispositif récepteur pour un système de communication par rétrodiffusion ambiante destiné à comprendre une source émettrice selon au moins une fréquence d'émission donnée ainsi que ledit dispositif récepteur et un dispositif transmetteur, ledit système étant également destiné à comprendre une surface apte à réfléchir des signaux provenant de la source et / ou du dispositif transmetteur vers le dispositif récepteur.
Brève description des dessins
[0043] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures :
[Fig. 1] la figure 1 représente schématiquement, dans son environnement, un mode particulier de réalisation d'un système de communication par rétrodiffusion ambiante selon l'invention;
[Fig. 2] la figure 2 correspond à une autre représentation du système de la figure 1, dans laquelle sont indiquées les positions respectives d'un dispositif transmetteur, d'un dispositif récepteur, d'une source et d'une surface appartenant audit système ;
[Fig. 3] la figure 3 représente schématiquement un exemple d'architecture matérielle d'un dispositif de localisation pour la mise en œuvre d'un procédé de localisation selon l'invention ;
[Fig. 4] la figure 4 représente, sous forme d'ordinogramme, un mode particulier de mise en œuvre du procédé de localisation, ledit procédé comportant une étape de détermination d'une position finale du dispositif transmetteur D_TX en fonction de positions candidates ;
[Fig. 5] la figure 5 représente schématiquement un mode particulier de mise en œuvre de l'étape de détermination d'une position finale de la figure 4.
Description des modes de réalisation
[0044] La figure 1 représente schématiquement, dans son environnement, un mode particulier de réalisation d'un système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante selon l'invention.
[0045] Tel qu'illustré par la figure 1, le système 10 de communication comporte une source émettrice SO configurée pour émettre, selon au moins une fréquence d'émission F_E donnée comprise dans une bande fréquentielle dite « bande d'émission », un signal radioélectrique dit « signal ambiant ». L'émission du signal ambiant s'effectue par exemple de manière permanente ou bien de manière récurrente.
[0046] Pour la suite de la description, et tel qu'illustré par la figure 1, on considère de manière nullement limitative le cas où le signal ambiant n'est émis que par une seule source. Le choix consistant à considérer une seule source est ici réalisé à des fins de simplification de la description uniquement. Aussi, aucune limitation n'est attachée au nombre de sources pouvant être considérée dans le cadre de la présente invention, les développements qui suivent étant en effet généralisables sans difficulté par l'homme du métier au cas d'une pluralité de sources non cohérentes entre elles.
[0047] Par « signal radioélectrique », on fait référence ici à une onde électromagnétique se propageant par des moyens non filaires, dont les fréquences sont comprises dans le spectre traditionnel des ondes radioélectriques (quelques hertz à plusieurs centaines de gigahertz).
[0048] A titre d'exemple nullement limitatif, le signal ambiant est un signal de téléphonie mobile 4G émis par la source SO dans la bande d'émission [811 MHz, 821 MHz], par exemple selon la fréquence d'émission F_E égale à 816 MHz, ladite source SO prenant la forme d'une antenne- relais.
[0049] Il convient toutefois de préciser que l'invention reste applicable à d'autres types de signaux radioélectriques, comme par exemple un signal de téléphonie mobile autre que 4G (par exemple 2G, 3G, 5G), un signal Wi-Fi, un signal WiMax, un signal DVB-T, etc. D'une manière générale, aucune limitation n'est attachée au signal radio ambiant pouvant être considéré dans le cadre de la présente invention. En conséquence, il convient de noter que le nombre d'antennes équipant la source SO ne constitue pas un facteur limitant de l'invention.
[0050] Le système 10 de communication comporte également un dispositif transmetteur D_TX ainsi qu'un dispositif récepteur D_RX respectivement configurés afin de communiquer entre eux par rétrodiffusion ambiante à partir du signal ambiant émis par la source SO. En outre, la source SO ainsi que les dispositifs transmetteur D_TX et récepteur D_RX occupent ici des positions respectives fixes.
[0051] Par ailleurs, et conformément à l'invention, les positions respectives de la source SO et du dispositif récepteur D_RX sont données. Dit encore autrement, il est considéré que les positions respectives de la source SO et du dispositif récepteur D_RX sont connues.
[0052] Dans la suite de la description, et tel qu'illustré par la figure 1, on considère de manière non limitative que le système 10 de communication comprend un seul dispositif transmetteur D_TX et un seul dispositif récepteur D_RX. Il convient toutefois de préciser que l'invention est également applicable à un système de communication comprenant une pluralité de dispositifs transmetteurs et / ou une pluralité de dispositifs émetteurs, les développements nécessaires pour une telle généralisation pouvant être mis en œuvre sans difficulté par l'homme du métier.
[0053] De manière connue en soi, la communication par rétrodiffusion ambiante consiste en l'exploitation du signal ambiant, par le dispositif transmetteur D_TX, pour envoyer des données vers ledit dispositif récepteur D_RX. Plus particulièrement, le dispositif transmetteur D_TX (respectivement le dispositif récepteur D_RX) est configuré pour effectuer, à partir du signal ambiant (respectivement à partir du signal rétrodiffusé), des traitements visant à rétrodiffuser ledit signal ambiant (respectivement visant à décoder ledit signal rétrodiffusé), en mettant en œuvre un procédé de rétrodiffusion (respectivement un procédé de décodage).
[0054] A cet effet, le dispositif transmetteur D_TX (respectivement le dispositif récepteur D_RX) comporte par exemple un ou plusieurs processeurs et des moyens de mémorisation (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, etc.) dans lesquels sont mémorisés des données et un programme d'ordinateur, sous la forme d'un ensemble d'instructions de code de programme à exécuter pour mettre en œuvre le procédé de rétrodiffusion (respectivement le procédé de décodage).
[0055] Alternativement ou en complément, le dispositif transmetteur D_TX (respectivement le dispositif récepteur D_RX) comporte également un ou des circuits logiques programmables, de type FPGA, PLD, etc., et / ou circuits intégrés spécialisés (ASIC), et / ou un ensemble de composants électroniques discrets, etc. adaptés à mettre en œuvre le procédé de rétrodiffusion (respectivement le procédé de décodage).
[0056] En d'autres termes, le dispositif transmetteur D_TX (respectivement le dispositif récepteur D_RX) comporte un ensemble de moyens configurés de façon logicielle (programme d'ordinateur spécifique) et / ou matérielle (FPGA, PLD, ASIC, etc.) pour mettre en œuvre le procédé de rétrodiffusion (respectivement le procédé de décodage).
[0057] Les aspects spécifiques concernant l'émission de données par rétrodiffusion à destination du dispositif récepteur D_RX, ainsi que ceux concernant les techniques de décodage mises en œuvre par ce dernier, sont connus de l'homme du métier et sortent du cadre de la présente invention. Par conséquent, ils ne sont pas détaillés ici plus avant.
[0058] Dans le présent mode de réalisation, le dispositif transmetteur D_TX est équipé d'une antenne (non représentée sur les figures) configurée, de manière connue en soi, pour recevoir le signal ambiant mais aussi le rétrodiffuser vers le dispositif récepteur D_RX. Il convient de noter qu'aucune limitation n'est attachée au nombre d'antennes pouvant équiper le dispositif transmetteur D_TX.
[0059] En pratique, le dispositif transmetteur D_TX est associé à une bande fréquentielle, dite « bande d'influence », qui correspond à la bande fréquentielle dans laquelle l'antenne est apte à recevoir / rétrodiffuser des signaux. Lorsque ladite bande d'influence est incluse dans la bande d'émission associée à la source SO, elle est qualifiée de « bande de travail ». Par « bande de travail », on fait référence ici au fait que le dispositif transmetteur D_TX est compatible avec la source SO, à savoir donc que la rétrodiffusion peut être effectuée pour toute fréquence comprise dans ladite bande de travail.
[0060] Rien n'exclut cependant de considérer une bande d'influence qui ne soit pas incluse dans la bande d'émission associée à la source SO. Il est néanmoins implicite que pour que le dispositif transmetteur D_TX soit en mesure de rétrodiffuser le signal ambiant, ladite bande d'influence et ladite bande d'émission doivent être d'intersection non vide, la bande de travail correspondant dès lors à cette intersection.
[0061] Le dispositif transmetteur D_TX est également associé à des états de fonctionnement, à savoir au moins un état dit de « rétrodiffusion » (le dispositif transmetteur D_TX rétrodiffuse le signal ambiant) ainsi qu'un état contraire dit de « non-rétrodiffusion » (le dispositif transmetteur D_TX ne rétrodiffuse pas le signal ambiant, ou, encore dit autrement, est « transparent » au signal ambiant). Ces états correspondent à des configurations dans lesquelles ladite antenne est connectée à des impédances distinctes. Il s'agit typiquement d'une impédance positive, voire nulle, pour un état de rétrodiffusion, et à l'inverse une impédance théoriquement infinie pour l'état de non-rétrodiffusion.
[0062] Pour la suite de la description, on considère de manière nullement limitative que le dispositif transmetteur D_TX est associé à un seul état de rétrodiffusion ainsi qu'un seul état de non-rétrodiffusion. L'invention reste néanmoins applicable dans le cas où le dispositif transmetteur D_TX est associé à une pluralité d'états de rétrodiffusion, ces états étant distincts entre eux en ce qu'ils sont mis en œuvre grâce à des impédances respectives distinctes entre elles (l'état de non- rétrodiffusion reste quant à lui unique). Les développements qui suivent sont généralisables sans difficulté par l'homme du métier au cas où une pluralité d'états de rétrodiffusion est considérée.
[0063] Dans le présent mode de réalisation, le dispositif récepteur D_RX est équipé d'une antenne de réception (non représentée sur les figures) configurée pour recevoir des signaux dans ladite bande de travail. Par exemple, ledit dispositif récepteur D_RX est un téléphone cellulaire de type smartphone.
[0064] Il convient cependant de noter qu'aucune limitation n'est attachée au nombre d'antennes pouvant équiper le dispositif récepteur D_RX.
[0065] D'une manière générale, aucune limitation n'est attachée aux formes structurelles pouvant être prises respectivement par la source SO et le dispositif récepteur D_RX. A titre d'exemples nullement limitatifs, les configurations suivantes sont envisageables selon la bande fréquentielle de travail considérée : - la source SO est un téléphone cellulaire, par exemple de type smartphone, et le dispositif récepteur D_RX est une station de base,
- la source SO et le dispositif récepteur D_RX sont tous deux des téléphones cellulaires, par exemple de type smartphone,
- la source SO est une passerelle domestique (encore dite « box Internet ») émettant un signal Wi-Fi, et le dispositif récepteur D_RX est un téléphone cellulaire, par exemple de type smartphone, etc.
[0066] Conformément à l'invention, le système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante comporte également une surface 11 apte à réfléchir des signaux provenant de la source SO et / ou du dispositif transmetteur D_TX vers le dispositif récepteur D_RX. Une telle surface 11 présente au moins une face (i.e. la face vers laquelle sont dirigées les ondes de signaux incidents) dont la rugosité est par exemple adaptée de sorte à permettre une telle réflexion.
[0067] A titre d'exemple nullement limitatif, ladite surface 11 présente une face dont la rugosité est définie par des aspérités réparties de manière périodique selon une direction dans laquelle s'étend la surface 11. Selon un exemple plus spécifique, lesdites aspérités sont identiques entres elles et prennent la forme de demis cylindres circulaires dont les axes respectifs sont parallèles entre eux. Pour plus de renseignements sur la conception d'une telle surface, l'homme du métier peut se reporter au chapitre 2.3 du document : « Recommendation ITU-R P.2040-1 (07/2015) : Effects of building materials and structures on radiowave propagation above about 100 MHz-P Series-Radiowave ». Une surface 11 ainsi réalisée permet de réfléchir un signal incident dirigé vers lesdites aspérités sans direction privilégiée. Dit encore autrement, un tel signal incident est réfléchi, dans la partie de l'environnement positionnée du côté des aspérités, de manière omnidirectionnelle.
[0068] Rien n'exclut toutefois d'avoir une surface présentant une face dont la rugosité est définie par des aspérités autres que des demis cylindres parallèles entre eux. Rien n'exclut non plus que lesdites aspérités soient réparties non périodiquement. D'une manière générale, l'homme du métier sait concevoir une surface dont la topologie est apte à réfléchir un signal radio vers le dispositif récepteur D_RX.
[0069] Dans le présent mode de réalisation, ladite surface 11 est positionnée fixe, normalement au plan dans lequel est représentée la figure 1, pour réfléchir des signaux provenant de la source SO et du dispositif transmetteur D_TX vers le dispositif récepteur D_RX. Une telle configuration de la surface 11 implique donc, notamment, que la source SO et les dispositifs transmetteur D_TX et récepteur D_RX sont positionnés du même côté de la surface 11, plus particulièrement en regard d'une face dont la rugosité est adaptée, comme cela est mentionné ci-avant. [0070] On comprend bien entendu que pour que des signaux provenant à la fois de la source SO et du dispositif transmetteur D_TX soient réfléchis vers le dispositif récepteur D_RX, la taille de la surface 11 doit être adaptée en conséquence.
[0071] A titre purement illustratif, la surface 11 est plane et s'étend entre deux extrémités, notées A et B, et séparées d'une distance de 1 mètre. En outre, les distances entre la source SO et la surface 11 d'une part, et la source SO et le dispositif transmetteur D_TX d'autre part, sont égales à 1 mètre. La distance entre la source SO et le dispositif récepteur D_RX est quant à elle égale à 2 mètres.
[0072] D'une manière générale, l'homme du métier sait déterminer la taille adéquate pour que de tels signaux soient réfléchis vers le dispositif récepteur D_RX. Il convient également de noter qu'il sait adapter cette taille dans les cas où seuls des signaux de la source SO ou bien seuls des signaux du dispositif transmetteur D_TX sont réfléchis, via la surface 11, vers le dispositif récepteur D_RX.
[0073] Par ailleurs, rien n'exclut de considérer une surface 11 qui ne soit pas plane, comme par exemple une surface courbe, dès lors que sa position et sa taille sont adaptées pour permettre la réflexion de signaux de la source SO et / ou de signaux du dispositif transmetteur D_TX vers le dispositif récepteur D_RX. Rien n'exclut non plus de considérer une surface 11 qui ne soit pas normale au plan dans lequel est représentée la figure 1, autrement dit une surface inclinée dès lors que, là encore, elle est apte à réfléchir des signaux provenant de la source SO et / ou des signaux du dispositif transmetteur D_TX vers le dispositif récepteur D_RX.
[0074] Au demeurant, il faut également noter que l'invention couvre non seulement le cas où la surface 11 forme un élément introduit manuellement et de manière volontaire dans l'environnement de la source SO et des dispositifs transmetteur D_TX et récepteur D_RX, mais également le cas où la surface 11 est déjà présente (fortuitement) dans cet environnement et exploitée à dessein pour l'invention. Dans ce dernier cas, et comme déjà mentionné ci-avant, aucune limitation n'est attachée à la nature de la surface 11 dès lors qu'elle est configurée pour permettre la réflexion de signaux de la source SO et / ou de signaux du dispositif transmetteur D_TX vers le dispositif récepteur D_RX. Par exemple, il peut s'agir d'une plaque fixée à une paroi et indiquant un nom de rue ou bien un numéro de rue.
[0075] Les parcours d'ondes véhiculées par les signaux considérés dans la présente invention sont représentés par des flèches en pointillés dans cette figure 1. Plus particulièrement :
- le parcours PI fait référence à une onde issue de la source SO et parvenant directement (i.e. sans être réfléchie par la surface diffusante 11) au dispositif récepteur D_RX ;
- le parcours P2 (respectivement le parcours P3) fait référence à une onde issue de la source SO et dont une réflexion au niveau de l'extrémité A (respectivement au niveau de l'extrémité B) de la surface 11 parvient au dispositif récepteur D_RX ; - le parcours P4 fait référence à une onde issue de la source SO, puis rétrodiffusée par le dispositif transmetteur D_TX et parvenant directement au dispositif récepteur D_RX ;
- le parcours P5 fait référence à une onde issue de la source SO, puis rétrodiffusée par le dispositif transmetteur D_TX et dont une réflexion au niveau de la surface 11, entre les extrémités A et B, parvient au dispositif récepteur D_RX.
[0076] Il convient de noter que, dans cette figure 1, seules les ondes associées aux parcours P4 et P5 transportent des données que le dispositif récepteur D_RX est destiné à décoder dans le cadre d'une communication par rétrodiffusion ambiante. Il importe également de noter que ladite figure 1 est donnée à titre purement illustratif. Ainsi, elle ne comporte par exemple aucun élément, autre que la surface 11, susceptible de réfléchir ou diffracter les ondes du signal ambiant émis par la source SO. En ce sens, la figure 1 se veut être une représentation simplifiée de l'environnement dans lequel est positionné le système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante. Il faut néanmoins garder à l'esprit que cet environnement est en général de configuration complexe et peut comporter, en pratique, des éléments divers (murs, arbres, sol, etc.).
[0077] Dans le contexte de la présente invention, à savoir lorsqu'une surface telle que la surface 11 mentionnée ci-avant est présente dans l'environnement de la source SO et des dispositifs transmetteur D_TX et récepteur D_RX, et de manière remarquable, les inventeurs ont réussi à établir une expression analytique précise de l'écart E_P de puissance reçue par le dispositif récepteur D_RX selon que le dispositif transmetteur D_TX est dans l’état de rétrodiffusion ou de non-rétrodiffusion. Cette expression analytique s'exprime, en toute généralité, en fonction de paramètres du système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante. Plus précisément, les paramètres en question sont :
- les positions respectives S, T, R de la source SO et des dispositifs transmetteur D_TX et récepteur D_RX,
- la fréquence d'émission F_E de la source SO dans la bande fréquentielle d'émission associée à la source SO.
[0078] Dit encore autrement, l'écart de puissance E_P peut s'exprimer sous la forme d'une fonction qui prend en arguments lesdits paramètres F_E, S, T et R. Ladite fonction traduit également, comme cela est détaillé ci-après, l'influence de la surface 11 sur les signaux destinés à être reçus par le dispositif récepteur D_RX. Cette fonction est nommée « fonction de calcul » pour la suite de la description. Bien entendu, étant donnée la configuration spatiale du système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante considérée dans le présent mode de réalisation, on comprend que ladite fonction de calcul admet ici un unique paramètre variable, à savoir la position du dispositif transmetteur D_TX.
[0079] On décrit maintenant des éléments de calcul permettant d'aboutir à l'expression prise par ladite fonction de calcul dans le contexte du mode de réalisation illustré par la figure 1. A cet effet, et dans un premier temps, on adopte, sans perte de généralité, la convention selon laquelle ledit écart de puissance E_P est évalué suivant la formulation générale suivante :
E_P = P_R - P_NR.
Dans cette formule, on a que :
- P_R correspond à la puissance reçue par le dispositif récepteur D_RX lorsque le dispositif transmetteur D_TX est dans l'état de rétrodiffusion (en référence à la figure 1, les ondes qui suivent les parcours PI à P5 contribuent à la valeur de P_R),
- P_NR correspond à la puissance reçue par le dispositif récepteur D_RX lorsque le dispositif transmetteur D_TX est dans l'état de non-rétrodiffusion (en référence à la figure 1, les ondes qui suivent les parcours PI, P2 et P3 contribuent à la valeur de P_NR).
[0080] On comprend bien entendu que, suivant cette convention d'écriture, l'écart de puissance E_P est un nombre positif. Si une convention opposée venait à être adoptée (i.e. E_P = P_NR
- P_R), ledit écart E_P serait un nombre négatif, et l'expression analytique présentée ci-après pour la fonction de calcul devrait être adaptée en conséquence (multiplication par -1 des termes intervenant dans ladite expression analytique).
[0081] Par ailleurs, et dans un deuxième temps, nous introduisons la figure 2 qui correspond à une autre représentation du système 10 de la figure 1, dans laquelle sont indiquées lesdites positions S, T, R ainsi que les extrémités A et B de la surface 11. Une droite DI et une droite D2 sont également représentées dans la figure 2, la droite DI (respectivement la droite D2) correspondant à la droite parallèle au segment [AB] et passant par la position S de la source SO (respectivement passant par la position T du dispositif transmetteur D_TX).
[0082] En outre, on désigne par :
- P la puissance d'émission de la source SO,
- A', B' et R' les points résultant des projections orthogonales (symbolisées en pointillés sur la figure 2), sur la droite Dl, des points A, B et R respectivement,
- A", B" et R" les points résultant des projections orthogonales (symbolisées en pointillés sur la figure 2), sur la droite D2, des points A, B et R respectivement,
- Gs, GT et GR les gains respectifs de la source SO, du dispositif transmetteur D_TX et du dispositif récepteur D_RX, , c'est-à-dire les gains des antennes équipant respectivement la source SO, le dispositif transmetteur D_TX et le dispositif récepteur D_RX,
- Gd un coefficient de diffusion de la surface 11, (il s'agit d'un coefficient sans dimension, analogue, par exemple, au coefficient « Rv » indiqué en formule (51) dans le document « Recommendation ITU-R P.2040-1 (07/2015) [...] » déjà cité auparavant),
- c la vitesse de la lumière,
- l = c / F_E la longueur d'onde associée à la fréquence d'émission F_E de la source SO,
- k = 2p / l le vecteur d'onde associé à la longueur d'onde l,
- KSR = (Gs x GR x l2) / 4p, - KSAR = (Gsx Gd x GRx l4) / 16 p2,
- KTR = (GTx GRx l2) / 16p2,
- KSTR = (Gs x (GT)2 x GR x l4) / 64p2,
- a = 0 ou 1 si le dispositif transmetteur D_TX est dans l'état respectivement de non- rétrodiffusion ou de rétrodiffusion,
- b = AB x [SA' / SA + (SA'-SR') / AR],
- y = AB x [TA" / TA + (TA"-TR") / AR].
[0083] Afin d'obtenir l'expression analytique de la fonction de calcul, on considère qu'un signal S_RX reçu par le dispositif récepteur D_RX s'écrit :
S_RX = S(SO, DIR )+ S(SO, DIFF) + S(D_TX, DIR), expression qu'il faut comprendre comme étant une relation vectorielle sur le corps des nombres complexes, et dans laquelle :
- S(SO, DIR) correspond au signal provenant directement de la source SO (parcours PI en référence à la figure 1) et a pour expression :
Figure imgf000018_0001
- S(SO, DIFF) correspond au signal provenant de la source SO après une réflexion sur la surface 11 (parcours P2 et P3 en référence à la figure 1) et a pour expression :
Figure imgf000018_0002
- S(D_TX, DIR) correspond au signal rétrodiffusé provenant directement du dispositif transmetteur D_TX (parcours P4 en référence à la figure 1) et a pour expression :
Figure imgf000018_0003
[0084] Il est à noter que cette relation vectorielle s'appuie sur l'hypothèse selon laquelle la puissance d'un signal S(D_TX, DIFF) rétrodiffusé parvenant au dispositif récepteur D_RX après réflexion sur la surface 11 (parcours P5 en référence à la figure 1) est négligeable en comparaison avec les puissances respectivement associées aux signaux S(SO, DIR), S(SO, DIFF) et S(D_TX, DIR). On comprend en effet qu'un tel signal S(D_TX, DIFF) a subi, tout au long de son parcours, deux réflexions : une première réflexion au niveau du dispositif transmetteur D_TX en raison de la rétrodiffusion, ainsi qu'une deuxième réflexion au niveau de la surface 11. Cette pluralité de réflexion implique que la distance parcourue par le signal S(D_TX, DIFF) est plus grande que celles parcourues respectivement par S(SO, DIR), S(SO, DIFF) et S(D_TX, DIR), de sorte que son amplitude est plus faible en comparaison avec les amplitudes respectives de ces derniers. Autrement dit, chaque réflexion induit un affaiblissement du signal correspondant. Il est à noter que cette hypothèse de modélisation sur laquelle s'appuie la formulation du signal S_RX a été validée par simulations numériques par les inventeurs.
[0085] Finalement, on introduit également la série de notations suivante :
- P(D_TX) :
P(D_TX) = A2(D_TX )
OÙ A(D_TX) = a x [KSTR/ (ST2 x TR2) x P]1/2,
- P(D_TX, DIR) :
P D_TX, DIR) = 2 A(DIR)A(D_TX ) cos[k(ST + TR - SR)] où A(DIR) = [KSR / SR2 x P]1/2,
- P(D_TX, DIFF) :
Figure imgf000019_0001
OÙ A(DIFF) = [KSAR / (AS2 x AR2) x P]1/2,
- P(DIR) :
P (DIR) = A2 (DIR)
- P(DIFF) :
Figure imgf000019_0002
[0086] A partir de cette série de notations, on a que :
- P_R = P(DIR) + P(DIFF) + P(DIR, DIFF) + P(D_TX, DIFF | a = 1) + P(D_TX | a = 1) + P(D_TX, DIR | a = 1), expression dans laquelle les valeurs des termes P(D_TX, DIFF), P(D_TX), P(D_TX, DIR), tels que décrits ci-avant, sont considérées pour a égal à 1 (i.e. les valeurs de ces termes sont obtenues pour A(D_TX) = [KSTR/ (ST2 x TR2) x P]1/2) ;
- P_NR = P(DIR) + P(DIFF) + P(DIR, DIFF) + P(D_TX, DIFF | a = 0) + P(D_TX | a = 0) + P(D_TX, DIR | a = 0), expression dans laquelle les valeurs des termes P(D_TX, DIFF), P(D_TX), P(D_TX, DIR), tels que décrits ci-avant, sont considérées pour a égal à 0 (i.e. les valeurs de ces termes sont obtenues pour A(D_TX) = 0). [0087] En définitive, la fonction de calcul permettant d'évaluer l'écart de puissance E_P, en fonction desdits paramètres, s'écrit :
Figure imgf000020_0001
[0088] Selon cette expression, la fonction de calcul fait intervenir trois termes qui s'additionnement entre eux, dont :
- un premier terme représentatif de la contribution, en termes de puissance, de signaux rétrodiffusés par le dispositif transmetteur D_TX et parvenant au dispositif récepteur D_RX sans réflexion sur la surface 11 (terme sans fonction trigonométrique),
- un deuxième terme représentatif de la contribution, en termes de puissance, d'un couplage entre des signaux rétrodiffusés par le dispositif transmetteur D_TX et parvenant au dispositif récepteur D_RX sans réflexion sur la surface 11 et des signaux émis par la source SO et parvenant au dispositif récepteur D_RX sans réflexion sur la surface 11 (terme faisant intervenir uniquement la fonction trigonométrique cos),
- un troisième terme représentatif de la contribution, en termes de puissance, d'un couplage entre des signaux rétrodiffusés par le dispositif transmetteur D_TX et parvenant au dispositif récepteur D_RX sans réflexion sur la surface 11 et des signaux émis par la source SO et parvenant au dispositif récepteur D_RX après réflexion sur la surface 11 (terme faisant intervenir un produit de fonctions trigonométriques sin et cos).
[0089] Il importe alors de noter que ledit troisième terme est celui qui est représentatif de l'influence (i.e. de la contribution) de la surface 11 dans l'évaluation de l'écart de puissance E_P. On comprend donc, à la vue de l'expression analytique de la fonction de calcul, que l'utilisation volontaire de la surface 11 dans l'environnement de la source SO et des dispositifs transmetteur D_TX et récepteur D_RX permet avantageusement d'augmenter l'écart de puissance maximal atteignable (du fait de la présence dudit troisième terme) en comparaison avec une configuration où la surface 11 ne serait pas présente.
[0090] Comme cela est décrit ci-après en détail, il est possible, à partir de l'expression de ladite fonction de calcul et via un procédé de localisation selon l'invention, de déterminer au moins une position possible du dispositif transmetteur D_TX pour laquelle ladite fonction de calcul est égale à une valeur donnée de E_P. On comprend en effet que si E_P, S, R et F_E (i.e. le vecteur d'onde k) sont fixés, l'expression de ladite fonction de calcul se lit comme une équation en la variable T, les solutions de cette équation correspondant dès lors à des positions possibles (i.e. au sens où elles satisfont ladite équation en T) du dispositif transmetteur D_TX. [0091] Dans le présent mode de réalisation, la mise en œuvre dudit procédé de localisation est effectuée par un dispositif de localisation D_LOC qui est compris dans le dispositif récepteur D_RX.
[0092] Par ailleurs, au sens de la présente invention, et pour mettre en œuvre ledit procédé de localisation, ladite fonction de calcul correspond typiquement à un ensemble d'instructions de code. Par exemple, lesdites instructions de code sont rédigées dans le langage MATLAB, de sorte que ladite fonction de calcul correspond à un script MATLAB. L'environnement logiciel du dispositif de localisation D_LOC est dès lors adapté, de manière connue en soi, à l'exécution d'un tel script MATLAB.
[0093] De manière générale, aucune limitation n'est attachée au langage de programmation dans lequel sont rédigées les instructions de code de ladite fonction de calcul, qui peuvent être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
[0094] La figure 3 représente schématiquement un exemple d'architecture matérielle du dispositif de localisation D_LOC pour la mise en œuvre du procédé de localisation selon l'invention.
[0095] A cet effet, le dispositif de localisation D_LOC dispose de l'architecture matérielle d'un ordinateur. Tel qu'illustré par la figure 3, le dispositif de localisation D_LOC comporte, notamment, un processeur 1, une mémoire vive 2, une mémoire morte 3, une mémoire non volatile 4, des moyens de communication 5 intégrant l'antenne du dispositif récepteur D_RX ainsi que des moyens d'acquisition 6.
[0096] Lesdits moyens d'acquisition 6 sont configurés pour acquérir des mesures d'une puissance électromagnétique reçue par ledit de localisation D_LOC, et donc in fine ledit dispositif récepteur D_RX. Une mesure ainsi acquise correspond donc à un niveau de puissance électromagnétique reçue par le dispositif récepteur D_RX au moment de l'acquisition correspondante.
[0097] Il est à noter que lesdits moyens d'acquisition sont configurés pour acquérir une mesure de puissance indifféremment de l'état (non-rétrodiffusion ou bien rétrodiffusion) dans lequel se trouve le dispositif transmetteur D_TX.
[0098] De manière conventionnelle, lesdits moyens d'acquisition 6 comportent une chaîne d'acquisition connectée à un élément sensible configuré pour fournir un signal électrique analogique représentatif de la puissance électromagnétique mesurée. Dans le présent exemple de réalisation, ledit élément sensible correspond à l'antenne de réception équipant le dispositif récepteur D_RX. [0099] Ladite chaîne d'acquisition comporte par exemple une carte d'acquisition configurée pour conditionner ledit signal électrique. Le conditionnement mis en œuvre par la carte d'acquisition comporte par exemple, de manière connue en soi, une amplification et / ou un filtrage et / ou une conversion courant-puissance. D'une manière générale, la configuration de tels moyens d'acquisition est bien connue de l'homme du métier, et n'est donc pas détaillée ici plus avant.
[0100] La mémoire morte 3 du dispositif de localisation D_LOC constitue un support d'enregistrement conforme à l'invention, lisible par le processeur 1 et sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur PROG conforme à l'invention, comportant des instructions pour l'exécution des étapes du procédé de localisation selon l'invention. Le programme PROG définit des modules fonctionnels du dispositif de localisation D_LOC, qui s'appuient ou commandent les éléments matériels 2 à 6 du dispositif de localisation D_LOC cités précédemment, et qui comprennent notamment :
- un premier module MOD_l de détermination, configuré pour déterminer un écart, dit « écart mesuré », entre des mesures acquises par le dispositif récepteur D_RX, dont une première mesure et d'une deuxième mesure de puissance reçue lorsque le dispositif transmetteur D_TX est respectivement dans un état de rétrodiffusion et dans un état de non-rétrodiffusion,
- un deuxième module MOD_2 de détermination, configuré pour déterminer des positions, dites « positions candidates », du dispositif transmetteur D_TX pour lesquelles ladite fonction de calcul est égale audit écart mesuré,
- un troisième module MOD_3 de détermination, configuré pour déterminer une position, dite « position finale », en fonction desdites positions candidates.
[0101] Pour la suite de la description, on considère de manière nullement limitative que les instructions de code définissant la fonction de calcul sont initialement mémorisées dans une mémoire équipant une entité autre que le dispositif de localisation D_LOC, par exemple une mémoire équipant le dispositif transmetteur D_TX, ou bien la source SO, ou bien encore une entité externe au système 10 et apte à mémoriser les instructions de ladite fonction de calcul (ex : serveur de base de données). Dès lors, dans l'exemple d'architecture matérielle considéré ici, le dispositif de localisation D_LOC comporte également un module MOD_OBT d'obtention configuré pour obtenir ladite fonction de calcul. Autrement dit, l'obtention des instructions de code de la fonction de calcul, par le dispositif de localisation D_LOC, s'effectue via un échange de données (émission / réception) commandé par le module MOD_OBT d'obtention et mis en œuvre par les moyens de communication 5 dudit dispositif de localisation D_LOC et des moyens de communication de ladite entité.
[0102] De manière générale, les moyens de communication considérés pour un tel échange de données s'appuient sur une interface de communication. Aucune limitation n'est attachée à la nature de cette interface de communication, qui peut être filaire ou non filaire, et peut mettre en œuvre tout protocole connu de l'homme du métier (Ethernet, Wifi, Bluetooth, 3G, 4G, 5G, etc.).
[0103] La figure 4 représente, sous forme d'ordinogramme, un mode particulier de mise en œuvre, par le dispositif de localisation D_LOC, du procédé de localisation.
[0104] Tel qu'illustré par la figure 4, le procédé de localisation comporte une étape E10 d'obtention de ladite fonction de calcul. Cette étape E10 est mise en œuvre par ledit module MOD_OBT d'obtention équipant le dispositif de localisation D_LOC.
[0105] Une fois l'étape E10 d'obtention exécutée, le dispositif de localisation D_LOC dispose de la fonction de calcul permettant d'évaluer l'écart E_P en fonction des paramètres définissant le système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante, à savoir plus précisément ici en fonction de la position T (considérée comme une variable) du dispositif transmetteur D_TX ainsi que des paramètres S, R et F_E fixés. Le dispositif de localisation D_LOC est donc en mesure de calculer des valeurs dudit écart E_P en attribuant des valeurs au paramètre T.
[0106] Le procédé de localisation comporte également une étape E20 d'acquisition d'un couple C_MES de mesures (i.e. une première mesure et une deuxième mesure) de puissance reçue. Cette étape E20 est mise en œuvre par les moyens d'acquisition 6 équipant le dispositif de localisation D_LOC.
[0107] Plus particulièrement, ladite première mesure (respectivement ladite deuxième mesure) est acquise lorsque le dispositif transmetteur D_TX est dans l'état de rétrodiffusion (respectivement dans l'état de non-rétrodiffusion). Il est en outre évident que les acquisitions sont effectuées dans ladite bande de travail, puisque c'est dans cette bande fréquentielle que les dispositifs transmetteur D_TX et récepteur D_RX sont compatibles avec la source SO, comme cela a été mentionné ci-avant.
[0108] Dans un mode particulier de mise en œuvre, le dispositif transmetteur D_TX est associé à des périodes temporelles données et distinctes entre elles, ainsi que configuré pour rétrodiffuser au cours desdites périodes temporelles. Le dispositif de localisation D_LOC, quant à lui, a connaissance desdites périodes temporelles, et est configuré pour se synchroniser avec au moins une de ces périodes, de sorte à pouvoir réaliser la première mesure (respectivement la deuxième mesure) lorsque le dispositif transmetteur D_TX rétrodiffuse (respectivement ne rétrodiffuse pas) le signal ambiant de la source SO.
[0109] Aucune limitation n'est attachée à la manière dont le dispositif de localisation D_LOC acquiert la connaissance desdites périodes temporelles de rétrodiffusion. Par exemple, lesdites périodes temporelles sont communiquées par le dispositif transmetteur D_TX au dispositif de localisation D_LOC préalablement à l'étape E20 d'acquisition. [0110] Alternativement, le dispositif de localisation D_LOC effectue des acquisitions de mesures de puissance de manière récurrente, par exemple suivant un pas temporel constant. De plus, selon cette alternative, le dispositif transmetteur D_TX est configuré pour transmettre au dispositif de localisation D_LOC un message l'informant du passage de l'état de non- rétrodiffusion à l'état de rétrodiffusion. De cette manière, une mesure acquise après réception d'un tel message peut être associée audit état de rétrodiffusion.
[0111] Une fois le couple C_MES acquis, le procédé de localisation comporte une étape E30 de détermination d'un écart, dit « écart mesuré » E_MES, entre les mesures dudit couple C_MES. Cette étape E30 est mise en œuvre par ledit premier module MOD_l de détermination.
[0112] L'objectif de la détermination d'un tel écart mesuré E_MES est d'obtenir une valeur exploitable pour déterminer au moins une position du dispositif transmetteur D_TX. A cet effet, ledit écart mesuré E_MES est déterminé pour correspondre à une valeur pouvant être prise par la fonction de calcul.
[0113] Ainsi, dans le présent mode de mise en œuvre, et en accord avec la convention adoptée pour l'écriture de l'écart de puissance E_P (i.e. EP = P_R - P_NR), l'écart mesuré E_MES correspond à la soustraction de ladite deuxième mesure à ladite première mesure, ou bien encore à la valeur absolue de la différence entre lesdites première et deuxième mesures.
[0114] On comprend bien entendu que si la convention opposée était adoptée, l'écart mesuré E_MES serait déterminé égal à la soustraction de ladite première mesure à ladite deuxième mesure.
[0115] Le procédé de localisation comporte également une étape E40 de détermination d'au moins une position, dite « position candidate » T_i (i étant un indice entier supérieur ou égal à 1), du dispositif transmetteur D_TX pour laquelle la fonction de calcul est égale audit écart mesuré E_MES. Cette étape E40 est mise en œuvre par ledit deuxième module MOD_2 de détermination.
[0116] Autrement dit, l'étape E40 consiste à résoudre une équation, dite « équation générale », en la variable T définie par une égalité entre ledit écart mesure E_MES et la valeur de l'écart de puissance E_P telle que donnée par l'expression analytique de la fonction de calcul. Cette équation générale en la variable T s'écrit :
Figure imgf000024_0001
la ou les solutions à cette équation générale correspondant auxdites positions candidates T_i. [0117] Les inventeurs ont constaté, par simulations numériques, qu'il existe une ou bien plusieurs positions candidates T_i solutions à l'équation générale qui précède en fonction de la valeur de l'écart mesuré E_MES. Plus précisément, lorsque la valeur de l'écart mesure E_MES est égale au ou proche du maximum absolu atteignable par la fonction de calcul, il a été constaté que ladite équation générale admet une unique solution. Cette constatation reste vraie lorsque l'écart mesuré E_MES est égale au ou proche du minimum absolu atteignable par la fonction de calcul. Par contre, lorsque l'écart mesuré prend une valeur située entre ledit maximum absolu et ledit minimum absolu, il a été constaté que ladite équation générale admet généralement une pluralité de solutions.
[0118] Tel que cela a été observé par les inventeurs, plus la valeur de E_MES est proche d'un extremum absolu, plus les solutions candidates T_i déterminées sont proches les unes des autres. En outre, et de manière particulièrement avantageuse, il a également été constaté que quelle que soit la valeur de l'écart mesuré E_MES entre les extremums absolus de la fonction de calcul la distance maximale séparant deux positions candidates T_i est systématiquement inférieure à la meilleure précision de localisation atteignable par les solutions de l'état de la technique.
[0119] Pour la suite de la description, on considère qu'une pluralité de positions candidates T_i sont déterminées au cours de l'étape E40 de détermination. Bien entendu, on comprend que si une unique position candidate était déterminée à l'issu de l'étape E40, cette position candidate constituerait la position finale qu'il convient de retenir pour le dispositif transmetteur D_TX au sens de la présente invention.
[0120] A titre d'exemple nullement limitatif, les positions candidates T_i sont déterminées par une méthode de dichotomie.
[0121] Une telle méthode de dichotomie est classiquement mise en œuvre pour tester de manière itérative des valeurs possibles de la variable T dans une plage de valeurs donnée, permettant ainsi de déterminer pour quelle valeur de cette plage l'écart mesuré E_MES est atteint.
[0122] Rien n'exclut d'envisager d'autres méthodes de résolution de l'équation générale, le choix de la méthode de dichotomie ne constituant qu'une variante d'implémentation de l'invention. Par exemple, la méthode mise en œuvre peut être une méthode de Newton, une méthode de point fixe, une méthode de Lagrange, une méthode de la section dorée, etc.
[0123] De manière encore plus générale, il est possible de considérer, au cours de l'étape E40, une fonction de coût correspondant à la fonction de calcul à laquelle est retranchée ledit écart mesuré E_MES. Dès lors, la minimisation d'une telle fonction de coût peut être mise en œuvre selon toute méthode d'optimisation connue de l'homme du métier. [0124] Dans le présent mode de mise en œuvre, le procédé de localisation propose de discriminer entre elles les positions candidates T_i solutions de l'équation générale via la prise en compte d'une précision de mesure. A cet effet, deux positions candidates sont considérées comme confondues entre elles si la distance les séparant est inférieure à une précision de mesure avec laquelle sont acquises les mesures du couple C_MES. Procéder de cette manière offre la possibilité de réduire le nombre de positions candidates T_i qu'il convient de considérer comme pouvant être occupées par le dispositif transmetteur D_TX.
[0125] De manière conventionnelle, une telle précision de mesure est inhérente au fonctionnement des moyens d'acquisition 6 équipant le dispositif récepteur D_TX. Ainsi, les mesures du couple C_MES sont acquises avec ladite précision de mesure donnée, cette précision se propageant alors aux positions candidates T_i solutions de l'équation générale.
[0126] Par conséquent, si la distance maximale séparant deux positions candidates quelconques est inférieure à ladite précision de mesure, il est considéré que toutes lesdites positions candidates T_i sont confondues entre elles. Cela peut être par exemple le cas si ladite distance maximale est de l'ordre du millimètre alors que la précision est quant à elle de l'ordre du centimètre. De cette manière, le procédé de localisation selon l'invention permet d'obtenir une unique position pour le dispositif transmetteur D_TX, cette unique position correspondant à l'une quelconque des positions candidates considérées comme confondues entre elles.
[0127] De manière plus générale, dans le cas où un sous-ensemble de positions candidates (parmi la totalité des positions candidates T_i obtenues par résolution de l'équation générale) sont confondues entre elles du fait de la prise en compte de la précision de mesure, aucune limitation n'est associée à la position choisie dans ledit sous-ensemble pour faire office de représentant de ce dernier.
[0128] En pratique, lorsque la valeur de l'écart mesuré E_MES est éloignée d'un extremum absolu, les inventeurs ont constaté que la prise en compte de ladite précision de mesure ne permettait pas systématiquement de réduire l'ensemble des positions candidates T_i à une position unique. Autrement dit, une pluralité de positions candidates T_p_NID (p étant un indice entier supérieur à 1) non confondues entre elles (au sens où la distance séparant deux positions candidates quelconques parmi ladite pluralité est supérieure à la précision de mesure) subsistent généralement malgré la prise en compte de la précision de mesure.
[0129] Aussi, dans le présent mode de mise en œuvre, et tel qu'illustré par la figure 4, le procédé de localisation comporte une étape E50 de détermination d'une position, dite « position finale du dispositif transmetteur D_TX » T_FIN, en fonction desdites positions candidates T_p_NID non confondues entre elles. Cette étape E50 est mise en œuvre par ledit troisième module MOD_3 de détermination. [0130] L'objectif visé par une telle étape E50 est donc de lever l'ambiguïté quant au fait que le dispositif transmetteur D_TX pourrait occuper une pluralité de positions correspondant auxdites positions candidates T_p_NID non confondues entre elles. Bien entendu, si à l'issue de l'étape E40, une seule position candidate est obtenue, cette étape est considérée comme implicite, l'unique position candidate étant dès lors déterminée comme position finale du dispositif transmetteur D_TX. Des considérations similaires s'appliquent au troisième module de détermination MOD_3 qui peut être confondu avec le deuxième module de détermination MOD_2.
[0131] La figure 5 représente schématiquement un mode particulier de mise en œuvre de l'étape E50 dans lequel un ensemble de sous-étapes sont mises en œuvre pour déterminer ladite position finale T_FIN.
[0132] Tel qu'illustré par la figure 5, ledit ensemble de sous-étapes comporte tout d'abord une sous-étape E50 1 de modification de la fréquence d'émission F_E de la source SO.
[0133] Pour ce faire, le dispositif de localisation D_LOC est par exemple configuré pour transmettre à la source SO un message l'informant de la modification de la fréquence d'émission F_E, de sorte que ladite source SO émette ensuite suivant une fréquence d'émission modifiée F_E_NEW correspondante. Aucune limitation n'est attachée à la forme prise par ce message, cette forme étant par exemple conforme à une norme de télécommunication donnée.
[0134] La fréquence d'émission modifiée F_E_NEW résultant de ladite modification est bien entendu choisie par le dispositif de localisation D_LOC dans la bande de travail puisque, comme mentionné auparavant, le système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante est configuré pour fonctionner dans ladite bande de travail.
[0135] A titre d'exemple nullement limitatif, la fréquence d'émission modifiée F_E_NEW est égale à la moitié de la fréquence démission F_E exploitée par le système 10 avant ladite sous-étape E50_l de modification. Il convient cependant de noter que toute autre valeur de la bande de travail peut être choisie pour ladite fréquence d'émission modifiée F_E_NEW, le choix de cette valeur ne constituant qu'une variante d'implémentation du mode particulier de la figure 5.
[0136] Une fois la fréquence d'émission F_E modifiée, l'étape E50 comporte une sous-étape E50 2 d'acquisition d'un autre couple C_MES_NEW de mesures de puissance reçue lorsque le dispositif transmetteur D_TX est respectivement dans l'état de rétrodiffusion et dans l'état de non-rétrodiffusion. La mise en œuvre de cette sous-étape 50_2 est similaire à celle de l'étape E20 décrite auparavant.
[0137] Une fois ledit autre couple C_MES_NEW acquis, l'étape E50 comporte une sous-étape E50 3 de détermination d'un écart mesuré E_MES_NEW entre les mesures dudit autre couple C_MES_NEW. La mise en œuvre de cette sous-étape 50_3 est similaire à celle de l'étape E30 décrite auparavant.
[0138] A la suite de la détermination dudit écart mesuré E_MES_NEW, l'étape E50 comporte, pour chacune des positions candidates T_p_NID non confondues entre elles, une sous-étape E50 4 d'évaluation, pour ladite fréquence d'émission modifiée F_E_NEW, de la fonction de calcul de sorte à obtenir un écart de puissance, dit « écart auxiliaire » E_p_AUX.
[0139] Autrement dit, pour un indice p fixé, la fonction de calcul est évaluée en considérant que le dispositif transmetteur D_TX occupe une position fixe donnée par T_p_NID (les positions S, R respectivement de la source SO et du dispositif récepteur D_RX étant quant à elles invariantes quel que soit l'indice p considéré) et que la source émet suivant la fréquence d'émission modifiée F_E_NEW. De cette manière, on obtient pour chacune desdites positions candidates T_p_NID non confondues entre elles un écart auxiliaire E_p_AUX qui lui est associé.
[0140] Par ailleurs, et tel qu'illustré par la figure 5, ledit ensemble de sous-étapes E50_l, E50_2, E50_3, E50_4 est itéré tant que les écarts auxiliaires E_p_AUX obtenus lors d'une itération diffèrent de l'écart mesuré E_MES_NEW déterminé lors de ladite itération. Il est à noter que la valeur de la fréquence F_E_NEW (respectivement du couple C_MES_NEW) obtenue au cours d'une itération diffère bien entendu de la ou les valeurs correspondantes obtenues antérieurement à cette itération.
[0141] Dès lors, la position finale T_FIN est déterminée en fonction de la ou les positions T_p_NID respectivement associées à le ou les écarts auxiliaires E_p_AUX égaux à l'écart mesuré E_MES_NEW déterminé lors de la dernière itération dudit ensemble de sous-étapes E50_l, E50_2, E50_3, E50_4-
[0142] Par exemple, si au cours de la dernière itération de l'ensemble de sous-étapes E50_l, E50_2, E50_3, E50_4, une pluralité d'écarts auxiliaires E_p_AUX sont égaux à l'écart mesuré E_MES_NEW déterminé lors de ladite dernière itération, la position finale T_FIN est déterminée égale au barycentre des positions candidates T_p_NID respectivement associées auxdits écarts auxiliaires E_p_AUX.
[0143] Rien n'exclut cependant que la position finale T_FIN soit déterminée autrement que par un calcul de barycentre. Par exemple, ladite position finale T_FIN est déterminée égale à une combinaison pondérée des positions candidates T_p_NID respectivement associées auxdits écarts auxiliaires E_p_AUX, les coefficients de pondération mis en jeu pouvant par exemple être choisis de manière aléatoire, ou bien encore de manière déterministe sur la base d'une ou plusieurs informations externes (information quant à la probabilité que le dispositif transmetteur D_TX soit positionné dans un secteur géographique déterminé, etc.). [0144] Selon encore un autre exemple, la position finale T_FIN est déterminée égale à l'une quelconque des positions candidates T_p_NID respectivement associées auxdits écarts auxiliaires E_p_AUX, le choix d'une position parmi lesdites positions candidates T_p_NID s'effectuant au moyen d'un tirage aléatoire.
[0145] Bien entendu, on comprend également que si un seul écart auxiliaire E_p_AUX est égal à l'écart mesuré E_MES_NEW déterminé lors de ladite dernière itération, la position finale T_FIN est déterminée égale à la position candidate T_p_NID associée audit un seul écart auxiliaire E_p_AUX.
[0146] En pratique, les inventeurs ont constaté qu'il est en général nécessaire d'itérer l'ensemble de sous-étapes E50_l, E50_2, E50_3, E50_4 au maximum deux fois pour obtenir la position finale T_FIN du dispositif transmetteur D_TX. Dit encore autrement, au maximum deux modifications E50_l de la fréquence d'émission de la source sont à envisager dans ce mode particulier de mise en œuvre de l'étape E50.
[0147] Par ailleurs, le fait de considérer une surface telle que la surface 11 dans l'environnement du système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante est particulièrement avantageux pour la mise en œuvre du mode de la figure 5. En effet, et dans un premier temps, on peut noter que tous les termes de l'expression analytique de la fonction de calcul sont sensibles à une modification de la fréquence d'émission de la source SO. Cela est vrai pour le premier terme de ladite expression analytique en raison de la présence du coefficient KSTR qui dépend de la longueur d'onde l. Cela est également vrai pour les deuxième et troisième termes de ladite expression analytique en raison, notamment, de leur dépendance au vecteur d'onde k.
[0148] Toutefois, et dans un deuxième temps, le fait que la fonction de calcul comprenne des termes dépendant de la fréquence d'émission de la source SO, dont notamment ledit troisième terme représentatif de la contribution de la surface 11, permet d'obtenir, suite à une modification de ladite fréquence d'émission, une variation de l'écart de puissance plus importante que si la surface 11 était absente. Cela contribue à différencier les valeurs d'écarts auxiliaires E_p_AUX entre elles, ce qui permet au final de faciliter la discrimination des positions candidates T_p_NID non confondues entre elles pour déterminer la position finale T_FIN.
[0149] En conséquence, le mode de mise en œuvre de la figure 5 nécessite peu d'itérations, permettant ainsi d'obtenir très rapidement la position finale T_FIN du dispositif transmetteur D_TX.
[0150] D'autres modes de mise en œuvre de l'étape E50, en alternative au mode la figure 5, peuvent également être envisagés. Par exemple, rien n'exclut que, suite à la prise en compte de la précision de mesure et l'obtention des positions candidates T_p_NID non confondues entre elles, la position finale T_FIN soit déterminée égale au barycentre desdites positions candidates T_p_NID. Autrement dit, selon cet exemple, il n'est pas envisagé de discriminer ces positions candidates T_p_NID entre elles via la prise en compte d'une ou plusieurs modifications de la fréquence d'émission de la source SO, mais plutôt d'évaluer ledit barycentre directement après la prise en compte de la précision de mesure.
[0151] Rien n'exclut non plus de considérer encore d'autres modes de mise en œuvre de l'étape E50, suivant des dispositions similaires à celles évoquées auparavant dans le cadre de la figure 5 (combinaison pondérée des positions candidates T_p_NID, choix d'une position quelconque parmi lesdites positions candidates T_p_NID), mais pour lesquels, à nouveau, lesdites dispositions sont appliquées directement après la prise en compte de la précision de mesure.
[0152] Le procédé de localisation a été décrit jusqu'à présent en considérant que la précision de mesure associée aux moyens d'acquisition 6 était prise en compte pour discriminer les positions candidates T_i entre elles. Cela étant, ledit procédé reste bien entendu applicable sans prendre en compte ladite précision de mesure. Plus particulièrement, tous les différents modes de mise en œuvre décrits ci-avant et appliqués aux positions candidates T_p_NID non confondues entre elles peuvent être appliqués de manière similaire aux positions candidates T_i non discriminées entre elles grâce à ladite précision de mesure.
[0153] Le procédé de localisation a par ailleurs été décrit en considérant qu'un signal S_RX reçu par le dispositif récepteur D_RX s'écrit :
S_RX = S(SO, DIR )+ S(SO, DIFF) + S(D_TX, DIR).
Comme cela a été mentionné, cette relation vectorielle s'appuie sur l'hypothèse selon laquelle la puissance d'un signal S(D_TX, DIFF) rétrodiffusé parvenant au dispositif récepteur D_RX après réflexion sur la surface 11 est négligeable en comparaison avec les puissances respectivement associées aux signaux S(SO, DIR), S(SO, DIFF) et S(D_TX, DIR). Il n'en reste pas moins que l'invention reste applicable dans le cas où un tel signal S(D_TX, DIFF) serait pris en compte dans l'expression du signal S_RX. A cet effet, les inventeurs ont pu établir que le signal S(D_TX, DIFF) a pour expression :
Figure imgf000030_0001
OÙ KSTR = (Gs x (GT)2 x GR x l4) / 64p2.
A partir de l'expression de S(D_TX, DIFF), l'homme du métier sait mettre à jour l'expression de la puissance P_R (respectivement de la puissance P_NR) reçue par le dispositif récepteur D_RX lors le dispositif transmetteur D_TX est dans l'état de rétrodiffusion (respectivement dans l'état de non-rétrodiffusion). Corrélativement, il sait également mettre à jour l'expression analytique de la fonction de calcul, et déterminer les positions candidates T_i solutions de cette fonction de calcul mise à jour. [0154] L'invention a également été décrite jusqu'à présent en considérant que les instructions de code définissant la fonction de calcul sont initialement mémorisées dans une mémoire équipant une entité autre que le dispositif de localisation D_LOC. Cela étant, l'invention reste bien entendu applicable dans le cas où lesdites instructions de code sont implémentées dans le dispositif de localisation D_LOC dès sa conception, rendant dès lors optionnel le fait que le dispositif de localisation D_LOC comporte un module d'obtention et que le procédé de localisation comporte une étape E10 d'obtention.
[0155] Par exemple, les instructions de code de la fonction de calcul sont implémentées dans la mémoire morte 3 du dispositif de localisation D_LOC de sorte à être intégrées au programme PROG. Rien n'exclut cependant que les instructions de code de la fonction de calcul soient implémentées, lors de la conception, dans une autre mémoire du dispositif de localisation D_LOC, le programme PROG comportant dès lors des instructions permettant d'avoir accès à la fonction de calcul.
[0156] En outre, l'invention reste également applicable lorsque les étapes E10 d'obtention de la fonction de calcul, E30 de détermination d'un écart mesuré E_MES, E40 de détermination de positions candidates et E50 de détermination d'une position finale T_FIN (à l'exception de la sous-étape E50_2 d'acquisition si l'étape E50 est mise en œuvre conformément au mode de la figure 5) sont mises en œuvre par un dispositif de localisation non compris dans le dispositif récepteur D_RX. Dans cette variante d'implémentation de l'invention, le dispositif récepteur D_RX est configuré pour transmettre audit dispositif de localisation le couple C_MES de mesures acquises (et éventuellement le ou les couples C_MES_NEW le cas échéant) afin que ce dernier réaliser les étapes susmentionnées.
[0157] Par exemple, le dispositif de localisation D_LOC est compris dans la source SO ou bien dans le dispositif transmetteur D_TX.
[0158] Selon un autre exemple, ledit dispositif de localisation D_LOC correspond à un dispositif externe au système 10 de communication par rétrodiffusion ambiante. Aucune limitation n'est attachée à la nature de ce dispositif externe, dès lors qu'il est configuré de manière matérielle et logicielle pour mettre en œuvre lesdites étapes E10, E30, E40 et E50 (à l'exception de la sous-étape E50_2 d'acquisition si l'étape E50 est mise en œuvre conformément au mode de la figure 5). Par exemple, il peut s'agir d'un ordinateur de type PC équipé de moyens de réception du couple C_MES (et éventuellement du ou des couples C_MES_NEW le cas échéant).
[0159] Il est également à noter que dans le contexte où le procédé de localisation n'est pas exécuté dans son intégralité par le dispositif de localisation D_LOC, rien n'exclut non plus d'envisager que la modification de fréquence d'émission de la source SO faisant l'objet de la sous-étape E50_l (étape E50 est mise en œuvre conformément au mode de la figure 5) soit réalisée manuellement. [0160] Enfin, et comme cela a déjà été mentionné auparavant, l'invention est aussi applicable dans le cas où le système de communication par rétrodiffusion ambiante comporte une pluralité de sources non cohérentes entre elles. Le fait que les sources soient non cohérentes entre elles implique notamment que les écarts de puissance induits par chaque source au niveau du dispositif récepteur D_RX s'additionnent entre eux. Autrement dit, il est possible de déterminer un écart de puissance global au niveau du dispositif récepteur D_RX en additionnant lesdits écarts de puissance respectivement associés aux sources (i.e. en additionnant des fonctions de calcul déterminées de manière appropriée pour chacun des sous- système composé d'une source, du dispositif transmetteur et du dispositif récepteur).

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de localisation d'un dispositif transmetteur (D_TX) appartenant à un système (10) de communication par rétrodiffusion ambiante, ledit système comportant également une source émettrice (SO) selon au moins une fréquence d'émission (F_E) donnée et un dispositif récepteur (D_RX), ledit système comportant également une surface (11) apte à réfléchir des signaux provenant de la source et / ou du dispositif transmetteur vers le dispositif récepteur, ledit procédé comportant des étapes de :
- détermination (E30) d'un écart, dit « écart mesuré » (E_MES), entre des mesures d'une puissance reçue par le dispositif récepteur lorsque le dispositif transmetteur est respectivement dans un état de rétrodiffusion et dans un état de non- rétrodiffusion,
- détermination (E40) d'au moins une position, dite « position candidate » (T_i), du dispositif transmetteur pour laquelle une fonction de calcul est égale audit écart mesuré, ladite fonction de calcul évaluant l'écart (E_P) de puissance reçue par le dispositif récepteur selon que le dispositif transmetteur est dans un état de rétrodiffusion ou de non- rétrodiffusion en fonction de ladite fréquence d'émission, des positions respectives de la source et des dispositifs transmetteur et récepteur, ainsi que de l'influence de la surface sur les signaux destinés à être reçus par le dispositif récepteur,
- détermination (E50) d'une position, dite « position finale du dispositif transmetteur » (T_FIN), en fonction de ladite au moins une position candidate.
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape (E40) de détermination des positions candidates (T_i) est mise en œuvre par un dispositif de localisation (D_LOC), le procédé comportant en outre une étape (E10) d'obtention, par le dispositif de localisation, de ladite fonction de calcul.
[Revendication 3] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel, lorsque qu'une pluralité de positions candidates (T_i) sont déterminées, l'étape (E50) de détermination de la position finale (T_FIN) comporte un ensemble de sous-étapes de :
- modification (E50_l) de la fréquence d'émission (F_E) de la source (SO),
- détermination (E50_3) d'un écart mesuré (E_MES_NEW) entre d'autres mesures (C_MES_NEW) de puissance reçue par le dispositif récepteur (D_RX) lorsque le dispositif transmetteur (D_TX) est respectivement dans un état de rétrodiffusion et dans un état de non-rétrodiffusion,
- pour chacune des positions candidates (T_p_NID), évaluation (E50_4), pour ladite fréquence d'émission modifiée (F_E_NEW), de la fonction de calcul de sorte à obtenir un écart de puissance, dit « écart auxiliaire » (E_p_AUX), ledit ensemble de sous-étapes étant itéré tant que les écarts auxiliaires obtenus lors d'une itération diffèrent de l'écart mesuré déterminé lors de ladite itération, la position finale étant déterminée en fonction de la ou les positions respectivement associées à le ou les écarts auxiliaires égaux à l'écart mesuré déterminé lors de la dernière itération dudit ensemble de sous-étapes.
[Revendication 4] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, dans lequel la position finale (T_FIN) est déterminée égale au barycentre desdites positions candidates (T_p_NID).
[Revendication 5] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel deux positions candidates (T_i) sont considérées comme confondues entre elles si la distance les séparant est inférieure à une précision de mesure donnée, et, s'il existe une pluralité de positions candidates (T_p_NID) non confondues entre elles, ladite position finale (T_FIN) est dès lors déterminée en fonction desdites positions candidates non confondues entre elles.
[Revendication 6] Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les positions candidates sont déterminées par une méthode de dichotomie.
[Revendication 7] Programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre d'un procédé de localisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 lorsque ledit programme est exécuté par un ordinateur.
[Revendication 8] Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur selon la revendication 7.
[Revendication 9] Dispositif de localisation (D_LOC) d'un dispositif transmetteur (D_TX) appartenant à un système (10) de communication par rétrodiffusion ambiante, ledit système comportant également une source émettrice (SO) selon au moins une fréquence d'émission (F_E) donnée et un dispositif récepteur (D_RX), ledit système comportant également une surface (11) apte à réfléchir des signaux provenant de la source et / ou du dispositif transmetteur vers le dispositif récepteur, ledit dispositif de localisation comportant :
- un premier module (MOD_l) de détermination, configuré pour déterminer un écart, dit « écart mesuré » (E_MES), entre des mesures d'une puissance reçue par le dispositif récepteur lorsque le dispositif transmetteur est respectivement dans un état de rétrodiffusion et dans un état de non- rétrodiffusion,
- un deuxième module (MOD_2) de détermination, configuré pour déterminer au moins une position, dite « position candidate » (T_i), du dispositif transmetteur pour laquelle une fonction de calcul est égale audit écart mesuré (E_MES), ladite fonction de calcul évaluant l'écart (E_P) de puissance reçue par le dispositif récepteur selon que le dispositif transmetteur est dans un état de rétrodiffusion ou de non-rétrodiffusion en fonction de ladite fréquence d'émission, des positions respectives de la source et des dispositifs transmetteur et récepteur, ainsi que de l'influence de la surface sur les signaux destinés à être reçus par le dispositif récepteur,
- un troisième module (MOD_3) de détermination, configuré pour déterminer une position, dite « position finale » (T_FIN), en fonction de ladite au moins une position candidate.
[Revendication 10] Dispositif de localisation (D_LOC) selon la revendication 9, ledit dispositif de localisation comportant en outre un module d'obtention (MOD_OBT), configuré pour obtenir ladite fonction de calcul.
[Revendication 11] Dispositif de localisation (D_LOC) selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, ledit dispositif de localisation étant compris dans la source (SO) ou dans le dispositif transmetteur (D_TX) ou dans le dispositif récepteur (D_RX).
[Revendication 12] Système (10) de communication par rétrodiffusion ambiante comportant une source émettrice (SO) selon au moins une fréquence d'émission (F_E) donnée, un dispositif transmetteur (D_TX) et un dispositif récepteur (D_RX), ledit système comportant également une surface (11) apte à réfléchir des signaux provenant de la source et /ou du dispositif transmetteur vers le dispositif récepteur, ladite source ou ledit dispositif transmetteur ou ledit dispositif récepteur comportant un dispositif de localisation (D_LOC) selon la revendication 11.
[Revendication 13] Système de localisation comportant un dispositif de localisation (D_LOC) selon l'une quelconque des revendications 9 à 10, ainsi qu'un dispositif récepteur (D_RX) pour un système (10) de communication par rétrodiffusion ambiante destiné à comprendre une source émettrice (SO) selon au moins une fréquence d'émission (F_E) donnée ainsi que ledit dispositif récepteur et un dispositif transmetteur (D_TX), ledit système étant également destiné à comprendre une surface (11) apte à réfléchir des signaux provenant de la source et /ou du dispositif transmetteur vers le dispositif récepteur.
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