WO2024115446A1 - Modules uwb auto-calibrés pour un système d'accès véhicule - Google Patents

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WO2024115446A1
WO2024115446A1 PCT/EP2023/083279 EP2023083279W WO2024115446A1 WO 2024115446 A1 WO2024115446 A1 WO 2024115446A1 EP 2023083279 W EP2023083279 W EP 2023083279W WO 2024115446 A1 WO2024115446 A1 WO 2024115446A1
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WO
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uwb
module
value
uwb module
badge
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/083279
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English (en)
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Vincent MARIMOUTOU
Maxime RATEAU
Olivier Gerardiere
Original Assignee
Vitesco Technologies GmbH
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    • G01S5/02216—Timing or synchronisation of the receivers

Definitions

  • the invention relates to the field of vehicle access systems.
  • a vehicle access system is on board a motor vehicle. It is able to exchange information with at least one badge worn by a user wishing to access said vehicle, so as to be able to authenticate and locate this user.
  • a vehicle access system conventionally comprises:
  • - medium-range transmission and reception means advantageously based on so-called UWB technology, for English "Ultra-Wide Band”, and cooperating with the central computer to locate the authenticated user, and control certain functions of the vehicle when depending on the position of the user (for example lighting the vehicle when entering a first perimeter, then unlocking the openings when entering a second perimeter narrower than the first perimeter);
  • short-range presence detection means capable of detecting the immediate proximity of the authenticating user, and cooperating with the central computer to control at least one vehicle door unlocking function.
  • UWB for English “ultra-wide band”
  • ultra-wide band refers to a radio frequency signal with low energy and wide spectral width.
  • a UWB radio frequency signal is defined by a ratio of the bandwidth divided by the central frequency which is greater than or equal to 20%, or by a bandwidth of 250 MHz or more.
  • the medium-range transmission and reception means include in particular a set of UWB modules, intended to be positioned, in use, in predetermined locations on the vehicle.
  • Each UWB module preferably comprises:
  • a transmission and reception unit configured to transmit a UWB badge interrogation signal, and to receive in return a UWB badge response signal
  • a timestamping unit configured to store timestamp data, relating to instants of transmission of the badge interrogation signal and reception of the badge response signal
  • a signal processing unit configured to calculate a current distance value between said UWB module and the badge, using said timestamp data.
  • each badge response signal further incorporates timestamp data stored at the badge level. This allows the signal processing unit to accurately determine a radio frequency signal propagation time between the UWB module and the badge, even if the clocks of the badge and the UWB module are not perfectly synchronized.
  • the signal processing unit is configured to determine a radio frequency signal propagation time between the UWB module and the badge, called flight time.
  • This flight time makes it possible to determine a current distance value between the UWB module and the badge, these two quantities being linked by the speed of light in a vacuum, or more particularly the speed of a radio wave in the air.
  • the calibration distance d cai is calculated at the factory, before installation of the UWB module on the vehicle, and stored in a memory, within said UWB module. In use, the calibration distance d cai is used by the signal processing unit to calculate current distance values between said UWB module and the badge.
  • each of the UWB modules determines a current distance value from the badge. These several distance values are transmitted to the central computer, which determines the position of the badge by a triangulation calculation.
  • An objective of the present invention is to propose a solution for improving the precision of determining the position of the badge.
  • each UWB module comprises a respective transmission and reception unit, a respective timestamping unit, and a respective signal processing unit, and in each UWB module:
  • the transmission and reception unit is configured to transmit and receive ultra-wideband type radio frequency signals, in particular for transmitting a badge interrogation signal, and for receiving in return a badge response signal coming from a badge;
  • the timestamping unit is configured to store first timestamping data, relating to instants of transmission of the badge interrogation signal and reception of the badge response signal;
  • the signal processing unit is configured to use said first timestamp data to calculate a first current flight time value, corresponding to a radio frequency signal propagation duration between said UWB module and the badge, and to then calculate a current distance value between said UWB module and the badge
  • each UWB module in each UWB module:
  • the transmission and reception unit is further configured to transmit a UWB module interrogation signal, to at least one of the three other UWB modules, and to receive in return at least one response signal from UWB module (coming from at least one of the three other UWB modules);
  • the timestamping unit is configured to store second timestamping data, relating to times of transmission of the UWB module interrogation signal and reception of the UWB module response signal;
  • the signal processing unit is configured to use said second timestamp data to calculate at least a second current time-of-flight value, each corresponding to a radio frequency signal propagation duration between said UWB module and the respective one among the three other UWB modules, and to then deduce at least one current distance value between said UWB module and said other UWB module, called measured distance;
  • the signal processing unit comprises a memory, storing at least one real difference value, each corresponding to a real distance value between said UWB module and a respective one among the three other UWB modules;
  • the signal processing unit is configured to calculate the value of a calibration distance, using the at least one measured deviation and the at least one actual deviation value.
  • each UWB module is capable of:
  • each UWB module is able to self-calibrate, that is to say calculate itself the calibration distance value associated with the distance calculations that it carries out.
  • the autocalibration according to the invention does not impose any particular conditions, such as a connection to an external calibration device during a maintenance operation.
  • the autocalibration according to the invention is capable of being repeated as many times as desired over time. It is thus possible to update, throughout the lifespan of the UWB modules, their respective calibration distances. We can thus take into account, in the distance calculations provided by each UWB module, a possible drift in the calibration distance associated with said UWB module. Said drift may be due to the effects of aging and wear of materials, slight shifts in the physical positions of the module elements, etc.
  • the calibration distance used to calculate a distance using the UWB module is therefore as close as possible to a real calibration distance value.
  • the error in calculating the distance is therefore minimized, and consequently the error in determining the position of the badge.
  • the invention thus offers a solution for improving the precision of determining the position of the badge, in a system determining the position of the badge using distance measurements provided by each of the UWB modules of the assembly according to the invention.
  • the autocalibration uses at least one other of the UWB modules present on the vehicle, each of these UWB modules being arranged in a fixed and known location on the vehicle.
  • autocalibration does not require the addition of additional dedicated elements. Compactness, as well as manufacturing costs, are thus optimized.
  • the autocalibration is carried out perfectly autonomously by each UWB module.
  • autocalibration does not involve any additional data exchange between a UWB module and the central computer, in comparison with the prior art.
  • the invention can thus be implemented using a central computer identical to those of the prior art, without any adaptation being necessary.
  • each UWB module is able to carry out autocalibration on its own initiative, at predetermined times (for example each time it goes from a standby mode to an active mode).
  • Two UWB modules can exchange several UWB module interrogation signals and several UWB module response signals.
  • the sending of the interrogation signal can be preceded by the reception of a wake-up signal, coming from the UWB module with which bidirectional communication is then established.
  • each UWB module response signal incorporates so-called additional timestamp data, stored then incorporated into the signal at the level of the UWB module transmitting said response signal.
  • Each UWB module is then capable of:
  • the additional timestamp data advantageously relates to a time interval between receiving a UWB module interrogation signal and sending back a UWB module response signal, within the same UWB module. It is thus possible to precisely determine a propagation time between two UWB modules, even if their respective clocks are not perfectly synchronized.
  • the signal processing unit is configured to calculate the value of the calibration distance, using a difference between the measured deviation and the actual deviation value. .
  • each UWB module has
  • said memory stores several real difference values, which respectively correspond to the real difference values between said UWB module and each of the other UWB modules;
  • said UWB module is configured to calculate several measured differences, which correspond to respective distance values between said UWB module and each of the other UWB modules;
  • said UWB module is configured to calculate the value of a calibration distance, using respective differences between a measured deviation and a corresponding real deviation value, and by combining said differences.
  • the signal processing unit is configured to store said calibration distance value, and to use the latter during subsequent calculations of a current distance value between said UWB module and the badge.
  • the signal processing unit can be configured to:
  • each UWB module has a so-called classic operating mode, in which it is configured to provide at least one current distance value relative to a badge, and a so-called autocalibration operating mode, in which it is configured to provide a calibration distance value, each UWB module further comprising a control unit configured to control a switch of the UWB module to the autocalibration mode.
  • the signal processing unit is configured to compare the value of a calibration distance with a predetermined threshold value, and to generate an alert signal when the value of a calibration distance is greater than said threshold value.
  • the signal processing unit can be configured to:
  • the invention also covers a user location system, intended to be integrated within a motor vehicle, and comprising an assembly according to the invention, the system further comprising a central computer, connected to each of the UWB modules of the assembly, and configured for:
  • said central computer is further configured to control a locking and/or unlocking of at least one opening of the motor vehicle, depending in particular on at least one current position of the badge relative to said vehicle.
  • the system according to the invention may further comprise the badge, the badge being intended to be worn by a user wishing to access the motor vehicle, and the badge comprising a memory storing an authentication code.
  • the invention also relates to a vehicle comprising an assembly according to the invention.
  • the invention also relates to a method implemented in each UWB module of an assembly according to the invention, the method comprising the following steps: a/ transmission of the UWB module interrogation signal, intended for at least one of the three other UWB modules, and for receiving back the at least one UWB module response signal; b/ storage of the second timestamp data, relating to times of transmission of the UWB module interrogation signal and reception of the UWB module response signal; c/ using the second timestamp data, calculation of the second current time-of-flight value, corresponding to a radio frequency signal propagation duration between said UWB module and a respective one among the three other UWB modules, and use of said second current flight time value to calculate the corresponding measured deviation; d/ calculation of a difference between the measured deviation and the corresponding real deviation value, to obtain a calibration distance value; then e/ use of said calibration distance value to then calculate at least one current distance value between said UWB module and a badge.
  • steps a/ to d/ are implemented several times during the life of the assembly according to the invention, and step e/ is each time implemented using the last calculated calibration distance value.
  • the method according to the invention may further comprise:
  • Figure 1 schematically illustrates an assembly and a system according to the invention, integrated within a motor vehicle;
  • Figure 2 schematically illustrates the assembly of Figure 1, and, for one of the UWB modules of the assembly, the bidirectional communications existing with the other UWB modules of the assembly;
  • FIG. 3 Figure 3 schematically illustrates a UWB module in an assembly according to the invention.
  • FIG. 4 Figure 4 schematically illustrates a method implemented within a UWB module in an assembly according to the invention.
  • the assembly 100 is composed of several UWB modules, or anchors, here four UWB modules referenced 110-i, 110 2 , 110 3 and 110 4 .
  • the four UWB modules are integrated into a motor vehicle 10, shown in Figure 1 in dotted lines and in a top view.
  • the four UWB modules are more particularly arranged respectively at the four corners of the motor vehicle 10 (the four corners being defined on a representation of the vehicle in top view).
  • Figure 1 also illustrates a central computer 200, on board the motor vehicle 10, and a badge 300, intended to be worn by a user wishing to access the interior of the motor vehicle 10.
  • each of the four UWB modules 110i, 110 2 , 110 3 and 110 4 is capable of exchanging UWB type radio frequency signals with the badge 300.
  • Bidirectional communication between the badge 300, and each respective UWB module 110i, 110 2 , 110 3 and 110 4 is symbolized in Figure 1 by respective arrows 1011, 101 2 , 1013, 101 4 .
  • This exchange of signals allows each UWB module to determine its distance at badge 300, by calculating flight time.
  • Each of the UWB modules transmits this distance to the central computer 200, which determines, by triangulation, the position of the badge 300 relative to the vehicle 10.
  • the UWB modules 110i, 110 2 , 11O3 and 11 O4 thus form, with the computer 200, a system location. If necessary, the location system can be defined as also incorporating the badge 300.
  • the badge 300 can be a dedicated device, or be formed by a smartphone equipped with a dedicated application. In any case, the badge 300 is configured to receive, process and transmit UWB radio frequency signals, allowing the UWB modules to calculate flight times to said badge.
  • the badge 300 further comprises a memory, which stores an authentication code capable of being recognized at the central computer 200.
  • the badge 300 is further configured to transmit and receive radio frequency signals of a technology other than UWB, in particular BLE long-range radio frequency transmission technology.
  • This long-range transmission can be used for an exchange of data relating to the authentication code mentioned above.
  • the central computer 200 is on board the vehicle 10. It includes elements such as at least one processor accompanied by one or more memories. It is configured to exchange data with, at least, each of the four UWB modules 110i, 110 2 , 110 3 and 110 4 .
  • the central computer 200 can have numerous functionalities other than just the location of the badge 300. For example, it can be configured to control a locking and/or an unlocking of at least one opening of the motor vehicle 10, depending on in particular of at least one current position of the badge 300 and of an authentication code transmitted by the latter.
  • the central computer 200 and the four UWB modules 110i, 1102, 1103 and 1104 then belong to a vehicle access system, preferably a passive type system.
  • each of the four UWB modules 110i, 110 2 , 110 3 and 110 4 is capable, in addition, of exchanging UWB type radio frequency signals with each of the three other modules UWB.
  • each of the four UWB modules 110i, 110 2 , 110 3 and 110 4 is capable, in addition, of exchanging UWB type radio frequency signals with each of the three other modules UWB.
  • the first UWB module 110i is capable of exchanging UWB signals with each of the three UWB modules 110 2 , 110 3 and 110 4 ;
  • the second UWB module 110 2 is capable of exchanging UWB signals with each of the three UWB modules 110i, 110 3 and 110 4 ;
  • the third UWB module 1103 is able to exchange UWB signals with each of the three UWB modules 110 2 , 110i and 110 4 ;
  • the fourth UWB module 110 4 is capable of exchanging UWB signals with each of the three UWB modules 1102, 1103 and 110i.
  • 111 i i, 2, 3 or 4 for transmission and reception;
  • it notably comprises an electronic oscillator and at least one radio frequency antenna, capable of converting an electrical signal into a radio frequency signal, and vice versa.
  • the UWB modules of the assembly according to the invention are connected in a network.
  • the badge interrogation signal and the badge response signal are not shown in Figure 3, and correspond to the UWB signals emitted by the UWB modules of the prior art.
  • the UWB module interrogation signal is a UWB radio frequency signal. It can be sent in turn towards each of the three other UWB modules. Alternatively, the UWB module interrogation signal is sent simultaneously in several directions in space, so that it can be received by each of the three other UWB modules.
  • the UWB module interrogation signal may have characteristics similar to those of the badge interrogation signal, the difference being that:
  • the other UWB modules when transmitting the badge interrogation signal, the other UWB modules are placed in a mode in which they do not react to the reception of such a signal, while
  • the other UWB modules when transmitting the UWB module interrogation signal, the other UWB modules are placed in a mode in which they react to reception of such a signal.
  • the UWB module response signal is a UWB radio frequency signal. It may be similar to a badge response signal.
  • the UWB module response signal is transmitted by another of the UWB modules of the assembly according to the invention, upon receipt of the UWB module interrogation signal.
  • This bidirectional communication involves the exchange of an interrogation signal and at least one response signal.
  • - second timestamp data relating to instants of transmission of a UWB module interrogation signal, denoted SE(i), and reception of a UWB module response signal, denoted SR(i, j), transmitted by another of the UWB modules and in response to reception of the signal SE(i).
  • the second timestamp data can relate to the respective times of reception of UWB module response signals, coming from each of the three other UWB modules.
  • at least part of the second timestamp data can be encoded, or incorporated, in a UWB module response signal transmitted by said module.
  • the transmission and reception unit 111 i i, 2, s or 4
  • the first signal processing is similar to what exists in the prior art. It consists of :
  • the first timestamp data uses the first timestamp data to calculate a first current value of flight time between the UWB module 110i and a badge such as the badge 400 of FIG. 1, the first current value of flight time corresponding to a duration of radio frequency signal propagation between said UWB 110i module and the badge;
  • the calculation of the first current flight time value also uses additional timestamp data extracted from the badge response signal. These data preferably relate to time intervals between a signal reception and a signal transmission, at the level of the badge.
  • d B (t) Ati (t) * c + dcai, with d B (t) the distance value between said UWB module 110i and the badge, at time t; c the celerity of light in a vacuum;
  • Ati(t) the first flight time value, at time t; and dcai a predetermined calibration distance., associated with the UWB module 110
  • the calibration distance d cai is a value specific to the UWB 110i module considered. It generally takes a non-zero value, due in particular to the different time delays which can be introduced within said UWB module.
  • the second signal processing is original. It consists of :
  • Each second current flight time value corresponds to a radio frequency signal propagation duration between said UWB module 110i and one of the three other UWB modules;
  • the calculation of the second current flight time value also uses additional timestamp data, extracted from the UWB module response signal.
  • This additional timestamp data preferably relates to time intervals between a reception of an interrogation signal and a transmission of a response signal, at the UWB module sending said response signal.
  • each UWB module is configured both to incorporate such data into a UWB module response signal that it sends, and to extract such data from a UWB module response signal that it receives.
  • the second signal processing may include the calculation of a plurality of second current time-of-flight values, respectively between the UWB module 110i and each of the three other UWB modules. It can then include the calculation of a plurality of current distance values, respectively between the UWB module 110i and each of the three other UWB modules.
  • Each real difference value corresponds to the real distance value between said UWB module 110i, and a respective one of the three other UWB modules.
  • These actual deviation values are known data, linked to the physical locations of the UWB modules, under the conditions of use. In practice, these are the actual distances between UWB modules when they are mounted on a motor vehicle.
  • At 2 (t; j) the second time of flight value, obtained at time t and using a signal from the UWB module of index j, where At 2 (t; j)*c corresponds to the real difference value between the UWB module 110i and the UWB module 110j.
  • the value of the calibration distance d cai is for example an arithmetic average of the ôj, obtained for each of the three other UWB110j modules, and the if necessary for different measuring times. We can weight the average, for example to give more weight to the actual differences that are less susceptible to error, etc.
  • each UWB module advantageously presents two operating modes (in addition to a standby mode):
  • each UWB module is able to itself initiate communication with the other UWB modules followed by subsequent steps ultimately making it possible to determine a value of the calibration distance d ca i.
  • control unit is therefore configured to control the implementation of the following steps, at predetermined times:
  • a UWB module interrogation signal is transmitted as described above.
  • This step 401 is implemented using unit 111 transmission and reception.
  • a second step 402 we receive at least one UWB module response signal as described above.
  • a third step 403 the second timestamp data is stored as described above, relating to the instants of signal transmission in step 401 and signal reception in step 402.
  • the second timestamp data is denoted Ti.
  • a fourth step 404 at least one second current flight time value is calculated, as described above.
  • the at least one flight time value thus calculated is denoted At.
  • a fifth step 405 at least one difference measured as described above is calculated.
  • the at least measured difference thus calculated is denoted E m .
  • a sixth step 406 the difference between at least one measured deviation E m and a corresponding value of real deviation E r as described above is calculated, and a calibration distance value is deduced therefrom, as described above.
  • the calibration distance value is denoted d ca i.
  • the method then includes a step, not shown, of updating the value of a constant.
  • a calibration distance to calculate a current distance value between the UWB 110i module and a badge.
  • a new calibration distance value can be calculated several times during the lifespan of each UWB module. Each time, this new calibration distance value is used to update the value of said constant. We thus ensure that we take into account, over time, the effect of aging of each module.
  • the invention is not limited to the examples described above, and also includes numerous other variants, for example with a different number of UWB modules in the set of modules.
  • the set may include only two UWB modules, each installed in use on a respective B pillar of the vehicle.
  • the assembly may comprise more than four UWB modules, with, in use, one UWB module on each corner of the vehicle and one or more UWB modules in the center or on a B pillar of the vehicle.
  • the signal processing unit is configured to:
  • a UWB module can control its own deactivation, or the deactivation of a third-party module.
  • a UWB module calculates a measured difference EAB, respectively EAC, relative to a second UWB module, denoted B, respectively a third UWB module, denoted C.
  • EAB is very far from the real value of distance between modules A and B (beyond a first predetermined threshold), while EAC is quite close to the real value of distance between modules A and C (below a second predetermined threshold, distinct or identical to the first predetermined threshold), then it is considered that module B is dysfunctional and module A controls the deactivation of module B.
  • EAB is very far from the real distance value between modules A and B (beyond a first predetermined threshold), and EAC is also very far from the real distance value between modules A and C (beyond a second predetermined threshold, distinct or identical to the first predetermined threshold), then it can be considered that module A itself is dysfunctional, and module A is deactivated.
  • the deactivation of a UWB module is advantageously accompanied by the emission of an alert signal, intended to inform the user of the vehicle that maintenance is necessary.

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Abstract

Ensemble (100) d'au moins deux modules UWB (1101; 1102; 1103; 1104), dans lequel chaque module UWB comporte une unité respective d'émission et réception, une unité respective d'horodatage, et une unité respective de traitement de signal. Chaque module UWB est apte à calculer une valeur courante de distance entre ledit module UWB et un badge. Chaque module UWB est apte en outre à calculer valeur d'une distance de calibration, à l'aide d'une communication bidirectionnelle avec les autres modules UWB, d'un calcul de temps de vol et du calcul d'une différence entre une distance mesurée et une distance réelle entre deux modules UWB.

Description

Description Modules UWB auto-calibrés pour un système d’accès véhicule
Domaine technique
[0001] L’invention concerne le domaine des systèmes d’accès au véhicule.
[0002] Un système d’accès au véhicule est embarqué sur un véhicule automobile. Il est apte à échanger des informations avec au moins un badge porté par un utilisateur souhaitant accéder audit véhicule, de manière à pouvoir authentifier et localiser cet utilisateur.
Etat de la technique
[0003] De manière connue en soi, un système d’accès au véhicule comporte classiquement :
- un calculateur central ;
- des moyens d’émission et réception longue portée, basés avantageusement sur la technologie dite BLE, pour l’anglais « Bluetooth Low Energy », et coopérant avec le calculateur central pour repérer et authentifier à distance un utilisateur porteur d’un badge autorisé à accéder au véhicule ;
- des moyens d’émission et réception moyenne portée, basés avantageusement sur la technologique dite UWB, pour l’anglais « Ultra-Wide Band », et coopérant avec le calculateur central pour localiser l’utilisateur authentifié, et piloter certaines fonctions du véhicule lorsque en fonction de la position de l’utilisateur (par exemple un éclairage du véhicule à l’entrée dans un premier périmètre, puis un déverrouillage des ouvrants à l’entrée dans un second périmètre plus étroit que le premier périmètre) ; et
- le cas échéant, des moyens de détection de présence courte portée, aptes à détecter la proximité immédiate de l’utilisateur authentifier, et coopérant avec le calculateur central pour piloter au moins une fonction de déverrouillage d’ouvrant du véhicule.
[0004] Dans tout le texte, le terme UWB (pour l’anglais « ultra-wide band »), ou ultra-large bande, se rapporte à un signal radiofréquence à faible énergie et grande largeur spectrale. En particulier, un signal radiofréquence UWB est défini par un rapport de la largeur de bande divisée par la fréquence centrale qui est supérieur ou égal à 20%, ou par une largeur de bande de 250 MHz ou plus.
[0005] Les moyens d’émission et réception moyenne portée comportent notamment un ensemble de modules UWB, destinés à être positionnés, en utilisation, en des emplacements prédéterminés sur le véhicule.
[0006] Chaque module UWB comporte de préférence :
- une unité d’émission et réception, configurée pour émettre un signal UWB d’interrogation de badge, et pour recevoir en retour un signal UWB de réponse de badge ; - une unité d’horodatage, configurée pour mémoriser des données d’horodatage, relatives à des instants d’émission du signal d’interrogation de badge et de réception du signal de réponse de badge ; et
- une unité de traitement de signal, configurée pour calculer une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge, à l’aide desdites données d’horodatage.
[0007] De manière connue en soi, chaque signal de réponse de badge incorpore en outre des données d’horodatage mémorisées au niveau du badge. Cela permet à l’unité de traitement de signal de déterminer avec précision un temps de propagation de signal radiofréquence entre le module UWB et le badge, même si les horloges du badge et du module UWB ne sont pas parfaitement synchronisées.
[0008] En tout état de cause, l’unité de traitement de signal est configurée pour déterminer un temps de propagation de signal radiofréquence entre le module UWB et le badge, nommé temps de vol. Ce temps de vol permet de déterminer une valeur courante de distance entre le module UWB et le badge, ces deux grandeurs étant reliées par la célérité de la lumière dans le vide, ou plus particulièrement la célérité d’une onde radio dans l’air.
[0009] On a en particulier :
Figure imgf000004_0001
la valeur courante de distance entre le module UWB et le badge ; c la célérité de la lumière dans le vide ;
At ledit temps de vol ; et une distance de calibration propre au module UWB et liée notamment à de légers retards introduits par le module UWB lui-même.
[0010] De manière connue, la distance de calibration dcai est calculée en usine, avant installation du module UWB sur le véhicule, et stockée dans une mémoire, au sein dudit module UWB. En utilisation, la distance de calibration dcai est utilisée par l’unité de traitement de signal, pour calculer des valeurs courantes de distance entre ledit module UWB et le badge.
[0011] En utilisation, chacun des modules UWB détermine une valeur courante de distance au badge. Ces plusieurs valeurs de distance sont transmises au calculateur central, lequel détermine la position du badge par un calcul de triangulation.
[0012] Un objectif de la présente invention est de proposer une solution pour améliorer la précision de la détermination de la position du badge.
Exposé de l’invention
[0013] Cet objectif est atteint avec un ensemble d’au moins deux (de préférence au moins trois) modules dits modules UWB, dans lequel chaque module UWB comporte une unité respective d’émission et réception, une unité respective d’horodatage, et une unité respective de traitement de signal, et dans chaque module UWB :
- l’unité d’émission et réception est configurée pour émettre et recevoir des signaux radiofréquence de type ultra-large bande, notamment pour émettre un signal d’interrogation de badge, et pour recevoir en retour un signal de réponse de badge en provenance d’un badge ;
- l’unité d’horodatage est configurée pour mémoriser des premières données d’horodatage, relatives à des instants d’émission du signal d’interrogation de badge et de réception du signal de réponse de badge ; et
- l’unité de traitement de signal est configurée pour utiliser lesdites premières données d’horodatage pour calculer une première valeur courante de temps de vol, correspondant à une durée de propagation de signal radiofréquence entre ledit module UWB et le badge, et pour calculer ensuite une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge
[0014] Selon l’invention, dans chaque module UWB :
- l’unité d’émission et réception est configurée en outre pour émettre un signal d’interrogation de module UWB, à destination de l’un au moins des trois autres modules UWB, et pour recevoir en retour au moins un signal de réponse de module UWB (en provenance de l’un au moins des trois autres modules UWB) ;
- l’unité d’horodatage est configurée pour mémoriser des deuxièmes données d’horodatage, relatives à des instants d’émission du signal d’interrogation de module UWB et de réception du signal de réponse de module UWB ;
- l’unité de traitement de signal est configurée pour utiliser lesdites deuxièmes données d’horodatage pour calculer au moins une deuxième valeur courante de temps de vol, correspondant chacune à une durée de propagation de signal radiofréquence entre ledit module UWB et l’un respectif parmi les trois autres modules UWB, et pour en déduire ensuite au moins une valeur courante de distance entre ledit module UWB et ledit autre module UWB, nommée écart mesuré ;
- l’unité de traitement de signal comporte une mémoire, stockant au moins une valeur d’écart réel, correspondant chacune à une valeur réelle de distance entre ledit module UWB et l’un respectif parmi les trois autres modules UWB ; et
- l’unité de traitement de signal est configurée pour calculer la valeur d’une distance de calibration, à l’aide de l’au moins un écart mesuré et de l’au moins une valeur d’écart réel.
[0015] Dit autrement, chaque module UWB est apte à :
- calculer une valeur courante de distance entre ledit module UWB et un badge, à l’aide d’une communication bidirectionnelle avec ledit badge ; et
- calculer la valeur d’une distance de calibration, à l’aide d’une communication bidirectionnelle avec les autres modules UWB, d’un calcul de temps de vol et du calcul d’une différence entre une distance mesurée et une distance réelle entre deux modules UWB.
[0016] Ainsi, chaque module UWB est apte à s’autocalibrer, c’est-à-dire calculer lui-même la valeur de distance de calibration associée aux calculs de distance qu’il réalise.
[0017] L’autocalibration selon l’invention n’impose pas de conditions particulières, telles qu’une liaison à un appareil externe de calibration lors d’une opération de maintenance. Dit autrement, l’autocalibration selon l’invention est apte à être répétée autant de fois que souhaité au cours du temps. Il est ainsi possible de mettre à jour, tout au long de la durée de vie des modules UWB, leurs distances de calibration respectives. On peut ainsi prendre en compte, dans les calculs de distance fournis par chaque module UWB, une dérive éventuelle de la distance de calibration associée audit module UWB. Ladite dérive peut être due aux effets du vieillissement et de l’usure des matériaux, à de légers décalages des positions physiques des éléments du module, etc.
[0018] A chaque instant, la distance de calibration utilisée pour calculer une distance à l’aide du module UWB est donc au plus près d’une valeur réelle de distance de calibration. L’erreur sur le calcul de distance est donc minimisée, et par voie de conséquence l’erreur sur la détermination de la position du badge.
[0019] L’invention offre ainsi une solution pour améliorer la précision de la détermination de la position du badge, dans un système déterminant la position du badge à l’aide de mesures de distance fournies par chacun des modules UWB de l’ensemble selon l’invention.
[0020] L’autocalibration utilise au moins un autre des modules UWB présents sur le véhicule, chacun de ces modules UWB étant disposé en un emplacement fixe et connu sur le véhicule. Ainsi, l’autocalibration n’impose pas l’ajout d’éléments supplémentaires dédiés. La compacité, tout comme les coûts de fabrication, sont ainsi optimisés.
[0021] Enfin, l’autocalibration est réalisée de manière parfaitement autonome par chaque module UWB. En particulier, l’autocalibration n’implique aucun échange de données supplémentaire, entre un module UWB et le calculateur central, en comparaison avec l’art antérieur. L’invention peut ainsi être mise en œuvre à l’aide d’un calculateur central identique à ceux de l’art antérieur, sans qu’aucune adaptation ne soit nécessaire.
[0022] En particulier, chaque module UWB est apte à réaliser l’autocalibration de sa propre initiative, à des instants prédéterminés (par exemple chaque fois qu’il passe d’un mode veille à un mode actif).
[0023] Deux modules UWB peuvent échanger plusieurs signaux d’interrogation de module UWB et plusieurs signaux de réponse de module UWB. En complément ou en variante, l’envoi du signal d’interrogation peut être précédé de la réception d’un signal de réveil, en provenance du module UWB avec lequel une communication bidirectionnelle est ensuite établie.
[0024] De préférence, chaque signal de réponse de module UWB incorpore des données d’horodatage dites supplémentaires, mémorisées puis incorporées au signal au niveau du module UWB émettant ledit signal de réponse. Chaque module UWB est alors apte à :
- extraire ces données d’horodatage supplémentaires, du signal de réponse qu’il reçoit, et
- utiliser également ces données d’horodatage supplémentaires, pour calculer la deuxième valeur courante de temps de vol.
[0025] La donnée d’horodatage supplémentaire se rapporte avantageusement à un intervalle de temps entre la réception d’un signal d’interrogation de module UWB et l’envoi en retour d’un signal de réponse de module UWB, au sein du même module UWB. Il est ainsi possible de déterminer avec précision un temps de propagation entre deux modules UWB, même si leurs horloges respectives ne sont pas parfaitement synchronisées.
[0026] De préférence, dans chaque module UWB, l’unité de traitement de signal est configurée pour calculer la valeur de la distance de calibration, à l’aide d’une différence entre l’écart mesuré et la valeur d’écart réel.
[0027] De manière avantageuse, dans chaque module UWB :
- ladite mémoire stocke plusieurs valeurs d’écart réel, qui correspondent respectivement aux valeurs d’écart réel entre ledit module UWB et chacun des autre module UWB ;
- ledit module UWB est configuré pour calculer plusieurs écarts mesurés, qui correspondent à des valeurs respectives de distance entre ledit module UWB et chacun des autres modules UWB ; et
- ledit module UWB est configuré pour calculer la valeur d’une distance de calibration, à l’aide de différences respectives entre un écart mesuré et une valeur correspondante d’écart réel, et en combinant lesdites différences.
[0028] Dans chaque module UWB, l’unité de traitement de signal est configurée pour stocker ladite valeur de distance de calibration, et pour utiliser cette dernière lors de calculs ultérieurs d’une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge.
[0029] Dans chaque module UWB, l’unité de traitement de signal peut être configurée pour :
- déterminer une valeur initiale de distance de calibration, puis utiliser cette dernière en tant que valeur de distance de calibration, lors de calculs ultérieurs d’une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge ; puis
- déterminer au moins une valeur mise à jour de distance de calibration, puis utiliser cette dernière en tant que valeur de distance de calibration, lors de calculs ultérieurs d’une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge.
[0030] Avantageusement, chaque module UWB présente un mode de fonctionnement dit classique, dans lequel il est configuré pour fournir au moins une valeur courante de distance relativement à un badge, et un mode de fonctionnement dit d’autocalibration, dans lequel il est configuré pour fournir une valeur de distance de calibration, chaque module UWB comportant en outre une unité de pilotage configurée pour piloter un basculement du module UWB vers le mode d’autocalibration.
[0031] De manière avantageuse, dans chaque module UWB, l’unité de traitement de signal est configurée pour comparer la valeur d’une distance de calibration avec une valeur seuil prédéterminée, et pour générer un signal d’alerte lorsque la valeur d’une distance de calibration est supérieure à ladite valeur seuil.
[0032] Dans chaque module UWB, l’unité de traitement de signal peut être configurée pour :
- détecter un module défectueux parmi les modules UWB de l’ensemble, en comparant, avec un seuil prédéterminé, une différence en valeur absolue entre l’écart mesuré et la valeur d’écart réel correspondante ; et
- piloter la désactivation du module UWB identifié comme étant défectueux, lorsqu’il a été détecté la présence d’un module défectueux parmi les modules UWB de l’ensemble.
[0033] L’invention couvre aussi un système de localisation d’utilisateur, destiné à être intégré au sein d’un véhicule automobile, et comportant un ensemble selon l’invention, le système comportant en outre un calculateur central, connecté à chacun des modules UWB de l’ensemble, et configuré pour :
- recevoir, en provenance de chacun respectif desdits modules UWB, une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge ; et
- calculer, à l’aide desdites valeurs courantes de distance, une position courante du badge relativement audit véhicule.
[0034] De préférence, ledit calculateur central est configuré en outre pour piloter un verrouillage et/ou déverrouillage d’au moins un ouvrant du véhicule automobile, en fonction notamment d’au moins une position courante du badge relativement audit véhicule.
[0035] Le système selon l’invention peut comporter en outre le badge, le badge étant destinée à être portée par un utilisateur souhaitant accéder au véhicule automobile, et le badge comportant une mémoire stockant un code d’authentification.
[0036] L’invention se rapporte aussi à un véhicule comportant un ensemble selon l’invention.
[0037] L’invention se rapporte également à un procédé mis en œuvre dans chaque module UWB d’un ensemble selon l’invention, le procédé comportant les étapes suivantes : a/ émission du signal d’interrogation de module UWB, à destination de l’un au moins des trois autres modules UWB, et pour réception en retour de l’au moins un signal de réponse de module UWB ; b/ mémorisation des deuxièmes données d’horodatage, relatives à des instants d’émission du signal d’interrogation de module UWB et de réception du signal de réponse de module UWB ; c/ à l’aide des deuxièmes données d’horodatage, calcul de la deuxième valeur courante de temps de vol, correspondant à une durée de propagation de signal radiofréquence entre ledit module UWB et l’un respectif parmi les trois autres modules UWB, et utilisation de ladite deuxième valeur courante de temps de vol pour calculer l’écart mesuré correspondant ; d/ calcul d’une différence entre l’écart mesuré et la valeur d’écart réel correspondante, pour obtenir une valeur de distance de calibration ; puis e/ utilisation de ladite valeur de distance de calibration pour calculer ensuite au moins une valeur courante de distance entre ledit module UWB et un badge.
[0038] De manière avantageuse, les étapes a/ à d/ sont mises en œuvre plusieurs fois au cours de la durée de vie de l’ensemble selon l’invention, et l’étape e/ est chaque fois mise en œuvre en utilisant la dernière valeur calculée de distance de calibration.
[0039] Le procédé selon l’invention peut comporter en outre :
- une étape détection d’un module défectueux parmi les modules UWB de l’ensemble, en comparant, avec un seuil prédéterminé, une différence en écart absolu entre l’écart mesuré et la valeur d’écart réel correspondante ; et
- une étape de pilotage d’une désactivation du module UWB identifié comme étant défectueux, lorsqu’il a été détecté la présence d’un module défectueux parmi les modules UWB de l’ensemble.
Description des figures
[0040] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[0041] [Fig. 1] La figure 1 illustre de façon schématique un ensemble et un système selon l’invention, intégrés au sein d’un véhicule automobile ;
[0042] [Fig. 2] La figure 2 illustre de façon schématique l’ensemble de la figure 1 , et, pour l’un des modules UWB de l’ensemble, les communications bidirectionnelles existant avec les autres modules UWB de l’ensemble ;
[0043] [Fig. 3] La figure 3 illustre de façon schématique un module UWB dans un ensemble selon l’invention ; et
[0044] [Fig. 4] La figure 4 illustre de façon schématique un procédé mis en œuvre au sein d’un module UWB dans un ensemble selon l’invention.
Description détaillée d’au moins un mode de réalisation
[0045] On décrit tout d’abord, en référence à la figure 1 et de manière schématique, un ensemble 100 selon l’invention.
[0046] L’ensemble 100 est composé de plusieurs modules UWB, ou ancres, ici quatre modules UWB référencés 110-i , 1102, 1103 et 1104.
[0047] En utilisation, les quatre modules UWB sont intégrés sur un véhicule automobile 10, représenté sur la figure 1 en traits pointillés et selon une vue de dessus. Les quatre modules UWB sont plus particulièrement disposés respectivement aux quatre coins du véhicule automobile 10 (les quatre coins étant définis sur une représentation du véhicule en vue de dessus).
[0048] Chacun des quatre modules UWB sera décrit plus en détail dans la suite.
[0049] La figure 1 illustre également un calculateur central 200, embarqué sur le véhicule automobile 10, et un badge 300, destiné à être porté par un utilisateur souhaitant accéder à l’intérieur du véhicule automobile 10.
[0050] En utilisation, chacun des quatre modules UWB 110i , 1102, 1103 et 1104 est apte à échanger des signaux radiofréquence de type UWB avec le badge 300. La communication bidirectionnelle entre le badge 300, et chacun respectif des modules UWB 110i , 1102, 1103 et 1104, est symbolisée en figure 1 par des flèches respectives 1011, 1012, 1013, 1014.
[0051] Cet échange de signaux permet à chaque module UWB de déterminer sa distance au badge 300, par un calcul de temps de vol. Chacun des modules UWB transmet cette distance au calculateur central 200, lequel détermine, par triangulation, la position du badge 300 relativement au véhicule 10. Les modules UWB 110i, 1102, 11O3 et 11 O4 forment ainsi, avec le calculateur 200, un système de localisation. Le cas échéant, on peut définir le système de localisation comme incorporant également le badge 300.
[0052] Le badge 300 peut être un dispositif dédié, ou être formé par un téléphone intelligent muni d’une application dédiée. En tout état de cause, le badge 300 est configuré pour recevoir, traiter et émettre des signaux radiofréquence UWB, permettant aux modules UWB de calculer des temps de vol jusqu’audit badge.
[0053] De manière avantageuse, le badge 300 comporte en outre une mémoire, qui stocke un code d’authentification apte à être reconnu au niveau du calculateur central 200.
[0054] Avantageusement, le badge 300 est configuré en outre pour émettre et pour recevoir des signaux radiofréquence d'une technologie autre que l’UWB, notamment la technologie BLE de transmission radiofréquence longue portée. Cette émission longue portée peut être utilisée pour un échange de données relatives au code d’authentification mentionné ci-dessus.
[0055] Le calculateur central 200 est embarqué sur le véhicule 10. Il comporte des éléments tels qu’au moins un processeur assorti d’une ou plusieurs mémoires. Il est configuré pour échanger des données avec, au moins, chacun des quatre modules UWB 110i , 1102, 1103 et 1104.
[0056] Le calculateur central 200 peut présenter de nombreuses fonctionnalités autres que la seule localisation du badge 300. Par exemple, il peut être configuré pour piloter un verrouillage et/ou un déverrouillage d’au moins un ouvrant du véhicule automobile 10, en fonction notamment d’au moins une position courante du badge 300 et d’un code d’authentification transmis par ce dernier. Dit autrement, le calculateur central 200 et les quatre modules UWB 110i , 1102, 1103 et 1104 appartiennent alors à un système d’accès au véhicule, de préférence un système de type passif.
[0057] Selon l’invention, et comme illustré en figure 2, chacun des quatre modules UWB 110i , 1102, 1103 et 1104 est apte, en outre, à échanger des signaux radiofréquence de type UWB avec chacun des trois autres modules UWB. En particulier :
- le premier module UWB 110i est apte à échanger des signaux UWB avec chacun des trois modules UWB 1102, 1103 et 1104 ;
- le deuxième module UWB 1102 est apte à échanger des signaux UWB avec chacun des trois modules UWB 110i , 1103 et 1104 ;
- le troisième module UWB 1103 est apte à échanger des signaux UWB avec chacun des trois modules UWB 1102, 110i et 1104 ; et
- le quatrième module UWB 1104 est apte à échanger des signaux UWB avec chacun des trois modules UWB 1102, 1103 et 110i .
[0058] Sur la figure 2, on a représenté à l’aide des trois flèches 102i , 1023, 1024 la communication bidirectionnelle entre le deuxième module UWB 1102, et chacun des trois modules UWB 11 Ch , 1103 et 1104.
[0059] La figure 3 illustre ensuite, de façon schématique, un module UWB 110i=i, 2, 3 ou 4 de l’ensemble 100 selon l’invention.
[0060] Chaque module UWB 110i=i,2,3ou4 de l’ensemble 100 selon l’invention comporte :
- une unité 111 i=i, 2, 3 ou 4 d’émission et réception ;
- une unité d’horodatage 112i=i, 2, s ou 4 ; et
- une unité de traitement de signal
Figure imgf000011_0001
[0061] L’unité 111 i=i, 2, 3 ou 4 d’émission et réception est configurée pour émettre et recevoir des signaux radiofréquence de type UWB. Pour cela, elle comporte notamment un oscillateur électronique et au moins une antenne radiofréquence, apte à convertir un signal électrique en un signal radiofréquence, et inversement.
[0062] Ici, l’unité 111 i=i, 2, 3 ou 4 d’émission et réception est configurée plus particulièrement pour :
- émettre au moins un signal d’interrogation de badge, à destination d’un badge tel que le badge 300 de la figure 1 ;
- recevoir au moins un signal de réponse de badge, provenant en utilisation d’un badge ayant reçu ledit signal d’interrogation de badge ;
- émettre au moins un signal d’interrogation de module UWB, référencé SE(i) sur la figure 3, où i se rapporte au module UWB émetteur ; et
- recevoir au moins un signal de réponse de module UWB, référencé SR(i, j) sur la figure 3, où i se rapporte au module UWB émettant le signal d’interrogation et j se rapporte au module UWB émettant le signal de réponse.
[0063] Dit autrement, en plus de leur capacité à échanger des signaux avec le badge, les modules UWB de l’ensemble selon l’invention sont connectées en réseau.
[0064] Le signal d’interrogation de badge et le signal de réponse de badge ne sont pas représentés sur la figure 3, et correspondent aux signaux UWB émis par les modules UWB de l’art antérieur.
[0065] Le signal d’interrogation de module UWB est un signal radiofréquence UWB. Il peut être envoyé tour à tour en direction de chacun des trois autres modules UWB. En variante, le signal d’interrogation de module UWB est envoyé simultanément dans plusieurs directions de l’espace, de manière à pouvoir être reçu par chacun des trois autres modules UWB.
[0066] Le signal d’interrogation de module UWB peut présenter des caractéristiques similaires à celles du signal d’interrogation de badge, la différence étant que :
- lors de l’émission du signal d’interrogation de badge, les autres modules UWB sont placés dans un mode dans lequel ils ne réagissent pas à la réception d’un tel signal, tandis que
- lors de l’émission du signal d’interrogation de module UWB, les autres modules UWB sont placés dans un mode dans lequel ils réagissent à la réception d’un tel signal.
[0067] Le signal de réponse de module UWB est un signal radiofréquence UWB. Il peut être similaire à un signal de réponse de badge. Le signal de réponse de module UWB est émis par un autre des modules UWB de l’ensemble selon l’invention, à réception du signal d’interrogation de module UWB.
[0068] Ainsi, dans chaque module UWB, l’unité 111 i=i, 2, s ou 4 d’émission et réception est apte :
- à recevoir au moins un signal de réponse de module UWB en provenance d’un autre des modules UWB de l’ensemble, mais également
- à émettre un tel signal de réponse de module UWB, à réception d’un signal d’interrogation de module UWB en provenance d’un autre des modules UWB de l’ensemble.
[0069] Dit autrement, dans chaque module UWB, l’unité 111 i=i, 2, 3 ou 4 d’émission et réception est apte à réaliser une communication bidirectionnelle avec les autres modules UWB. Cette communication bidirectionnelle implique l’échange d’un signal d’interrogation et un signal de réponse au moins. Il peut également y avoir un signal de réveil, envoyé par un module UWB à un autre module UWB pour établir la communication bidirectionnelle.
[0070] En pratique, l’unité 111 i=i, 2, 3 ou 4 d’émission et réception peut recevoir, simultanément ou non, un signal de réponse de module UWB provenant de chacun des trois autres modules UWB de l’ensemble.
[0071] L’unité d’horodatage 112i=i,2,3ou4est connectée à l’unité 111 i=i, 2, 3 ou 4 d’émission et réception. Elle est configurée pour mémoriser :
- des premières données d’horodatage, relatives à des instants d’émission du signal d’interrogation de badge et de réception du signal de réponse de badge (comme dans les modules UWB de l’art antérieur) ; et
- des deuxièmes données d’horodatage, relatives à des instants d’émission d’un signal d’interrogation de module UWB, noté SE(i), et de réception d’un signal de réponse de module UWB, noté SR(i, j), émis par un autre des modules UWB et en réponse à la réception du signal SE(i).
[0072] Les deuxièmes données d’horodatage peuvent se rapporter aux instants respectifs de réception de signal de réponse de module UWB, en provenance de chacun des trois autres modules UWB.
[0073] L’unité d’horodatage 112i=i,2, 3 ou 4 peut comporter sa propre mémoire, dans laquelle sont stockées les données d’horodatage. En variante, elle inscrit directement des données dans l’unité de traitement de signal 113i=i,2,3ou4.
[0074] En tout état de cause, l’unité de traitement de signal 113i=i, 2, 3 ou 4 est connectée à l’unité d’horodatage 112i=i,2,3ou4, de manière à pouvoir recevoir les premières et deuxièmes données d’horodatage. [0075] De manière avantageuse, une partie au moins des deuxièmes données d’horodatage peut être encodée, ou incorporée, dans un signal de réponse de module UWB émis par ledit module.
[0076] L’unité de traitement de signal 113i=i,2,3ou4 est configurée pour pouvoir mettre en œuvre un premier traitement de signal ainsi qu’un deuxième traitement de signal. Elle comporte avantageusement au moins un microcontrôleur.
[0077] Dans un mode de réalisation avantageux, l’unité 111 i=i, 2, s ou 4 d’émission et réception, l’unité d’horodatage 112i=i,2,3ou4 et l’unité de traitement de signal 113i=i,2,3ou4 sont intégrées ensemble sur un même circuit imprimé. On s’affranchit ainsi de câbles de connexion entre ces éléments, susceptibles d’apporter des retards supplémentaires.
[0078] Le premier traitement de signal est similaire à ce qui existe dans l’art antérieur. Il consiste à :
- utiliser les premières données d’horodatage, pour calculer une première valeur courante de temps de vol entre le module UWB 110i et un badge tel que le badge 400 de la figure 1 , la première valeur courante de temps de vol correspondant à une durée de propagation de signal radiofréquence entre ledit module UWB 110i et le badge ; puis
- à l’aide dudit temps de vol, calculer une valeur courante de distance entre ledit module UWB 110i et le badge.
[0079] De manière avantageuse, le calcul de la première valeur courante de temps de vol utilise également des données d’horodatage supplémentaires extraites du signal de réponse de badge. Ces données se rapportent de préférence à des intervalles de temps entre une réception de signal et une émission de signal, au niveau du badge.
[0080] De manière connue en soi, la valeur courante de distance est donnée par : dB(t)=Ati(t)*c + dcai, avec dB(t) la valeur de distance entre ledit module UWB 110i et le badge, à l’instant t ; c la célérité de la lumière dans le vide ;
Ati(t) la première valeur de temps de vol, à l’instant t ; et dcai une distance de calibration prédéterminée., associée au module UWB 110|.
[0081 ] La distance de calibration dcai est une valeur spécifique au module UWB 110i considéré. Elle prend en général une valeur non nulle, en raison notamment des différents retards temporels qui peuvent être introduits au sein dudit module UWB.
[0082] Le deuxième traitement de signal est original. Il consiste à :
- utiliser les deuxièmes données d’horodatage, pour calculer au moins une deuxième valeur courante de temps de vol entre le module UWB 110i et l’un des trois autres modules UWB. Chaque deuxième valeur courante de temps de vol correspond à une durée de propagation de signal radiofréquence entre ledit module UWB 110i et l’un des trois autres modules UWB ; puis
- à l’aide de l’au moins un temps de vol, calculer au moins une valeur courante de distance entre ledit module UWB 110i l’un des trois autres modules UWB. Chaque valeur courante de distance est nommée écart mesuré.
[0083] De manière avantageuse, le calcul de la deuxième valeur courante de temps de vol utilise également des données d’horodatage supplémentaires, extraites du signal de réponse de module UWB. Ces données d’horodatage supplémentaires se rapportent de préférence à des intervalles de temps entre une réception de signal d’interrogation et une émission de signal de réponse, au niveau du module UWB envoyant ledit signal de réponse. Pour cela, chaque module UWB est configuré à la fois pour incorporer de telles données à un signal de réponse de module UWB qu’il envoie, et pour extraire de telles données d’un signal de réponse de module UWB qu’il reçoit.
[0084] Le deuxième traitement de signal peut inclure le calcul d’une pluralité de deuxièmes valeurs courantes de temps de vol, respectivement entre le module UWB 110i et chacun des trois autres modules UWB. Il peut alors inclure le calcul d’une pluralité de valeurs courantes de distance, respectivement entre le module UWB 110i et chacun des trois autres modules UWB.
[0085] L’unité de traitement de signal 113i=i,2,3ou4 comporte une mémoire, non représentée spécifiquement sur la figure 3, et stockant au moins une valeur d’écart réel. Chaque valeur d’écart réel correspond à la valeur réelle de distance entre ledit module UWB 110i, et l’un respectif des trois autres modules UWB. Ces valeurs d’écart réel sont des données connues, liées aux emplacements physiques des modules UWB, dans les conditions d’utilisation. Il s’agit en pratique des distances réelles entre les modules UWB lorsqu’ils sont montés sur un véhicule automobile. Les valeurs d’écart réel peuvent être des données standards, communes à tous les véhicules d’un même modèle. En variante, on peut prévoir une étape préliminaire de mesure desdites valeurs d’écart réel sur un véhicule automobile en particulier, et stockage desdites mesures dans l’unité de traitement de signal 113i=i, 2, 3 ou 4 dudit véhicule.
[0086] L’unité de traitement dé signai 113i=i,2,3ou4 est configurée en outre pour calculer une valeur de la distance de calibration dcai, à l’aide de l’au moins un écart mesuré, et de l’au moins une valeur d’écart réel.
[0087] La valeur de la distance de calibration dcai est fonction en particulier d’au moins une différence ôj, telle que : 5j = ER(j) - At2(t ; j)*c, avec
ER(j) l’écart réel avec l’autre module UWB d’indice j ; c la célérité de la lumière dans le vide ; et
At2(t ; j) la deuxième valeur de temps de vol, obtenue à l’instant t et à l’aide d’un signal en provenance du module UWB d’indice j, où At2(t ; j)*c correspond à la valeur d’écart réel entre le module UWB 110i et le module UWB 110j .
[0088] La valeur de la distance de calibration dcai est par exemple une moyenne arithmétique des ôj, obtenus pour chacun des trois autres modules UWB110j, et le cas échéant pour différents instants de mesure. On peut pondérer la moyenne, par exemple pour donner plus de poids aux écarts réels les moins susceptibles d’erreur, etc.
[0089] En pratique, chaque module UWB
Figure imgf000015_0001
présente avantageusement deux modes de fonctionnements (en plus d’un mode veille) :
- un mode dit « classique », dans lequel il est configuré pour fournir au moins une valeur courante de distance relativement à un badge ; et
- un mode dit « d’autocalibration », dans lequel il est configuré pour fournir une valeur de distance de calibration.
[0090] De préférence, chaque module UWB 110i=i, 2,3ou4 est apte à initier lui-même un basculement vers le mode d’autocalibration. En particulier, chaque module UWB est apte à initier lui-même la communication avec les autres modules UWB suivie des étapes ultérieures permettant in fine de déterminer une valeur de la distance de calibration dcai. Dit autrement, chaque module UWB 110i=i,2,3ou4 est apte à initier la mise en œuvre des étapes du procédé selon l’invention, tel que décrit ci- après en référence à la figure 4. Chaque module UWB 110i=i,2,3ou4 est apte à réaliser ce basculement de sa propre initiative, sans sollicitation extérieure notamment par un calculateur central ou un appareil externe de calibration, ou un téléphone intelligent.
[0091] Pour réaliser ce basculement, chaque module UWB 110i=i,2,3ou4 comporte avantageusement une unité respective de pilotage 114i=i,2,3ou4. Chaque unité de pilotage 114i=i,2,3ou4 est configurée pour initier la mise en œuvre des étapes du procédé selon l’invention, à des instants prédéterminés, par exemple à chaque démarrage du véhicule automobile.
[0092] Dans chaque module UWB, l’unité de pilotage est donc configurée pour piloter la mise en œuvre des étapes suivantes, à des instants prédéterminés :
- émission d’au moins un signal d’interrogation de module UWB et réception d’au moins un signal de réponse de module UWB, par l’unité d’émission et réception ;
- mémorisation de deuxièmes données d’horodatage correspondantes, à l’aide de l’unité d’horodatage ;
- à l’aide de l’unité de traitement de signal, calcul d’au moins une deuxième valeur courante de temps de vol, puis d’au moins un écart mesuré correspondant, et enfin d’une valeur d’une distance de calibration.
[0093] On décrit ensuite, en référence à la figure 4, les étapes du procédé selon l’invention, mis en œuvre au niveau de chaque module UWB 110i de l’ensemble selon l’invention.
[0094] Dans une première étape 401 , on émet un signal d’interrogation de module UWB tel que décrit ci-avant. Cette étape 401 est mise en œuvre à l’aide de l’unité 111
Figure imgf000015_0002
d’émission et réception. [0095] Dans une deuxième étape 402, on reçoit au moins un signal de réponse de module UWB tel que décrit ci-avant. Cette étape 402 est mise en œuvre à l’aide de l’unité 111 i=i,2,3ou4 d’émission et réception.
[0096] Ces étapes 401 et 402 peuvent être répétées plusieurs fois.
[0097] Dans une troisième étape 403, on mémorise les deuxièmes données d’horodatage telles que décrites ci-avant, relative aux instants d’émission de signal à l’étape 401 et de réception de signal à l’étape 402. Cette étape 403 est mise en œuvre à l’aide de l’unité d’horodatage 112i=i,2,3ou4. Elle peut être mise en œuvre en même temps que les étapes 401 et 402. Sur la figure 4, les deuxièmes données d’horodatage sont notées Ti.
[0098] Dans une quatrième étape 404, on calcule au moins une deuxième valeur courante de temps de vol, telle que décrite ci-avant. Cette étape 404 est mise en œuvre à l’aide de l’unité de traitement de signal 113i=i,2,3ou4. Sur la figure 4, l’au moins une valeur de temps de vol ainsi calculée est notée At.
[0099] Dans une cinquième étape 405, on calcule au moins un écart mesuré tel que décrit ci-avant. Cette étape 405 est mise en œuvre à l’aide de l’unité de traitement de signal 113i=i,2,3ou4. Sur la figure 4, l’au moins écart mesuré ainsi calculée est notée Em.
[0100] Dans une sixième étape 406, on calcule la différence entre au moins un écart mesuré Em, et une valeur correspondante d’écart réel Er telle que décrite ci-avant, et on en déduit une valeur de distance de calibration, comme décrit ci-avant. Cette étape 406 est mise en œuvre à l’aide de l’unité de traitement de signal 113i=i,2,3ou4. Sur la figure 4, la valeur de distance de calibration est notée dcai.
[0101] Le procédé comporte ensuite une étape, non représentée, de mise à jour de la valeur d’une constante.
[0102] Cette valeur dcai est ensuite utilisée pour mettre à jour la valeur d’une constante, stockée dans l’unité de traitement de signal 113i=i, 2, 3 ou4 et utilisée en tant que distance de calibration pour calculer une valeur courante de distance entre le module UWB 110i et un badge. Ainsi, les calculs ultérieurs d’une distance à un badge seront basés sur la valeur de distance de calibration calculée à l’aide des étapes 401 à 406 décrites ci-avant.
[0103] De manière avantageuse, une nouvelle valeur de distance de calibration peut être calculée plusieurs fois au cours de la durée de vie de chaque module UWB. A chaque fois, cette nouvelle valeur de distance de calibration est utilisée pour mettre à jour la valeur de ladite constante. On s’assure ainsi prendre en compte, au cours du temps, l’effet d’un vieillissement de chaque module.
[0104] L’invention n’est pas limitée aux exemples décrits ci-avant, et inclut également de nombreuses autres variantes, par exemple avec un nombre différent de modules UWB dans l’ensemble de modules. Par exemple, l’ensemble peut comporter seulement deux modules UWB, installés en utilisation chacun sur un pilier B respectif du véhicule. Selon une autre variante, l’ensemble peut comporter plus de quatre modules UWB, avec, en utilisation, un module UWB sur chaque coin du véhicule et un au plusieurs modules UWB au centre ou sur un pilier B du véhicule.
[0105] On peut remarquer qu’une forte augmentation de la distance de calibration peut indiquer un dysfonctionnement de l’un au moins des modules UWB. Dans des variantes avantageuses, dans chaque module UWB, l’unité de traitement de signal est configurée pour :
- détecter un module défectueux parmi les modules UWB de l’ensemble, en comparant, avec un seuil prédéterminé, une différence en écart absolu entre l’écart mesuré et la valeur réelle de distance correspondante ; et
- piloter la désactivation du module UWB identifié comme étant défectueux, lorsqu’il a été détecté la présence d’un module défectueux parmi les modules UWB de l’ensemble.
[0106] En pratique, un module UWB peut piloter sa propre désactivation, ou la désactivation d’un module tiers.
[0107] Par exemple, un module UWB, noté A, calcul un écart mesuré EAB, respectivement EAC, relativement à l’un deuxième module UWB, noté B, respectivement l’un troisième module UWB, noté C.
[0108] Si EAB est très éloigné de la valeur réelle de distance entre les modules A et B (au- delà d’un premier seuil prédéterminé), tandis que EAC est assez proche de la valeur réelle de distance entre les modules A et C (en-dessous d’un deuxième seuil prédéterminé, distinct ou identique au premier seuil prédéterminé), alors il est considéré que le module B est dysfonctionnel et le module A pilote la désactivation du module B.
[0109] Si EAB est très éloigné de la valeur réelle de distance entre les modules A et B (au- delà d’un premier seuil prédéterminé), et que EAC est également très éloigné de la valeur réelle de distance entre les modules A et C (au-delà d’un deuxième seuil prédéterminé, distinct ou identique au premier seuil prédéterminé), alors il peut être considéré que le module A lui-même est dysfonctionnel, et le module A se désactive.
[0110] La désactivation d’un module UWB est avantageusement accompagnée de l’émission d’un signal d’alerte, destiné à informer l’utilisateur du véhicule qu’une maintenance est nécessaire.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Ensemble (100) d’au moins deux modules dits modules UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110) pour un système de localisation d’utilisateur destiné à être intégré au sein d’un véhicule automobile, dans lequel chaque module UWB est destiné à être positionnés, en utilisation, en un emplacement prédéterminé sur un véhicule automobile, et comporte une unité respective d’émission et réception (111 ), une unité respective d’horodatage (112), et une unité respective de traitement de signal (113), et dans chaque module UWB :
- l’unité d’émission et réception (111 ) est configurée pour émettre et recevoir des signaux radiofréquence de type ultra-large bande, notamment pour émettre un signal d’interrogation de badge, et pour recevoir en retour un signal de réponse de badge en provenance d’un badge (300) ;
- l’unité d’horodatage (112) est configurée pour mémoriser des premières données d’horodatage, relatives à des instants d’émission du signal d’interrogation de badge et de réception du signal de réponse de badge ; et
- l’unité de traitement de signal (113) est configurée pour utiliser lesdites premières données d’horodatage pour calculer une première valeur courante de temps de vol, correspondant à une durée de propagation de signal radiofréquence entre ledit module UWB et le badge (300), et pour calculer ensuite une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge (300) ; caractérisé en ce que, dans chaque module UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110) :
- l’unité d’émission et réception (111 ) est configurée en outre pour émettre un signal d’interrogation de module UWB (SE(i)) , à destination de l’un au moins des trois autres modules UWB, et pour recevoir en retour au moins un signal de réponse de module UWB (SR(i, j)) ;
- l’unité d’horodatage (112) est configurée pour mémoriser des deuxièmes données d’horodatage (Ti), relatives à des instants d’émission du signal d’interrogation de module UWB (SE(i)) et de réception du signal de réponse de module UWB (SR(i, j)) ;
- l’unité de traitement de signal (113) est configurée pour utiliser lesdites deuxièmes données d’horodatage pour calculer au moins une deuxième valeur courante de temps de vol (At), correspondant chacune à une durée de propagation de signal radiofréquence entre ledit module UWB et l’un respectif parmi les trois autres modules UWB, et pour en déduire ensuite au moins une valeur courante de distance entre ledit module UWB et ledit autre module UWB, nommée écart mesuré (Em) ;
- l’unité de traitement de signal (113) comporte une mémoire, stockant au moins une valeur d’écart réel (E), correspondant chacune à une valeur réelle de distance entre ledit module UWB et l’un respectif parmi les trois autres modules UWB ; et
- l’unité de traitement de signal (113) est configurée pour calculer la valeur d’une distance de calibration (dca), à l’aide de l’au moins un écart mesuré (Em) et de l’au moins une valeur d’écart réel (E).
[Revendication 2] Ensemble (100) selon la revendication 1 , caractérisé en ce que, dans chaque module UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110), l’unité de traitement de signal (113) est configurée pour calculer la valeur de la distance de calibration (dca), à l’aide d’une différence entre l’écart mesuré (Em) et la valeur d’écart réel (E).
[Revendication 3] Ensemble (100) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, dans chaque module UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110) :
- ladite mémoire stocke plusieurs valeurs d’écart réel, qui correspondent respectivement aux valeurs d’écart réel entre ledit module UWB et chacun des autre module UWB ;
- ledit module UWB est configuré pour calculer plusieurs écarts mesurés, qui correspondent à des valeurs respectives de distance entre ledit module UWB et chacun des autres modules UWB ; et
- ledit module UWB est configuré pour calculer la valeur d’une distance de calibration, à l’aide de différences respectives entre un écart mesuré et une valeur correspondante d’écart réel, et en combinant lesdites différences.
[Revendication 4] Ensemble (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, dans chaque module UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110), l’unité de traitement de signal (113) est configurée pour stocker ladite valeur de distance de calibration (dcai), et pour utiliser cette dernière lors de calculs ultérieurs d’une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge (300).
[Revendication 5] Ensemble (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que, dans chaque module UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110), l’unité de traitement de signal (113) est configurée pour :
- déterminer une valeur initiale de distance de calibration, puis utiliser cette dernière en tant que valeur de distance de calibration, lors de calculs ultérieurs d’une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge (300) ; puis
- déterminer au moins une valeur mise à jour de distance de calibration, puis utiliser cette dernière en tant que valeur de distance de calibration, lors de calculs ultérieurs d’une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge (300).
[Revendication 6] Ensemble (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque module UWB ( 110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110) présente un mode de fonctionnement dit classique, dans lequel il est configuré pour fournir au moins une valeur courante de distance relativement à un badge (300), et un mode de fonctionnement dit d’autocalibration, dans lequel il est configuré pour fournir une valeur de distance de calibration (dca), chaque module UWB comportant en outre une unité de pilotage (114), configurée pour piloter un basculement du module UWB vers le mode d’autocalibration.
[Revendication 7] Ensemble (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans chaque module UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110), l’unité de traitement de signal (113) est configurée pour comparer la valeur d’une distance de calibration (dca) avec une valeur seuil prédéterminée, et pour générer un signal d’alerte lorsque la valeur d’une distance de calibration est supérieure à ladite valeur seuil.
[Revendication 8] Ensemble (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que dans chaque module UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110), l’unité de traitement de signal (113) est configurée pour :
- détecter un module défectueux parmi les modules UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110} de l’ensemble, en comparant, avec un seuil prédéterminé, une différence en valeur absolue entre l’écart mesuré (Em) et la valeur d’écart réel (Er) correspondante ; et
- piloter la désactivation du module UWB identifié comme étant défectueux, lorsqu’il a été détecté la présence d’un module défectueux parmi les modules UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110i) de l’ensemble (100).
[Revendication 9] Système de localisation d’utilisateur, destiné à être intégré au sein d’un véhicule automobile (10), et comportant un ensemble (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un calculateur central (200), connecté à chacun des modules UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110) de l’ensemble (100), et configuré pour :
- recevoir, en provenance de chacun respectif desdits modules UWB, une valeur courante de distance entre ledit module UWB et le badge (300) ; et
- calculer, à l’aide desdites valeurs courantes de distance, une position courante du badge (300) relativement audit véhicule.
[Revendication 10] Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit calculateur central (200) est configuré en outre pour piloter un verrouillage et/ou déverrouillage d’au moins un ouvrant du véhicule automobile (10), en fonction notamment d’au moins une position courante du badge (300) relativement audit véhicule (10).
[Revendication 11] Système selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’il comporte en outre le badge (300), le badge étant destinée à être portée par un utilisateur souhaitant accéder au véhicule automobile (10), et comportant une mémoire stockant un code d’authentification.
[Revendication 12] Véhicule (10) comportant un ensemble (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
[Revendication 13] Procédé mis en œuvre dans chaque module UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110i) d’un ensemble (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : a/ émission (401) du signal d’interrogation de module UWB (SE(i)), à destination de l’un au moins des trois autres modules UWB, et réception (402) en retour de l’au moins un signal de réponse de module UWB (SR(i, j)) ; b/ mémorisation (403) des deuxièmes données d’horodatage (Ti), relatives à des instants d’émission du signal d’interrogation de module UWB et de réception du signal de réponse de module UWB ; c/ à l’aide des deuxièmes données d’horodatage, calcul (404) de la deuxième valeur courante de temps de vol (At), correspondant à une durée de propagation de signal radiofréquence entre ledit module UWB et l’un respectif parmi les trois autres modules UWB, et utilisation (405) de ladite deuxième valeur courante de temps de vol pour calculer l’écart mesuré (Em) correspondant ; d/ calcul d’une différence (406) entre l’écart mesuré (Em) et la valeur d’écart réel (Er) correspondante, pour obtenir une valeur de distance de calibration (dcai) ; puis e/ utilisation de ladite valeur de distance de calibration pour calculer ensuite au moins une valeur courante de distance entre ledit module UWB et un badge.
[Revendication 14] Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les étapes a/ à d/ sont mises en œuvre plusieurs fois au cours de la durée de vie de l’ensemble (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, et en ce que l’étape e/ est chaque fois mise en œuvre en utilisant la dernière valeur calculée de distance de calibration.
[Revendication 15] Procédé selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu’il comporte en outre : - une étape détection d’un module défectueux parmi les modules UWB (110i ;
1102 ; 1103 ; 1104 ; 110) de l’ensemble (100), en comparant, avec un seuil prédéterminé, une différence en écart absolu entre l’écart mesuré (Em) et la valeur d’écart réel (Er) correspondante ; et
- une étape de pilotage d’une désactivation du module UWB identifié comme étant défectueux, lorsqu’il a été détecté la présence d’un module défectueux parmi les modules UWB (110i ; 1102 ; 1103 ; 1104 ; 110) de l’ensemble (100).
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