Brevet FR2585846A1 — publié le 19870206

Dispositif de localisation et/ou d'identification au moyen d'une carte émettrice La présente invention a pour objet un dispositif de localisation et/ou d'identification au moyen d'une carte émettrice. Ce dispositif peut etre utilisé pour la localisation d'une personne ou d'un objet mobile, avec une possibilité d'identification. Ce dispositif a de nombreuses applications, notamment le sauvetage de personnes enfouies sous une avalanche de neige et la localisation d'une personne à L'inté- rieur d'un immeuble. Dans la suite de la description, on se limitera, à titre d'exemple, à la localisa-tion et/ou à L'identification de personnes. Il est bien entendu cependant que L'invention n' est pas Limitée à cet exemple mais peut au contraire être utilisée pour la localisation et éventuellement L'identification de tout objet moabite. Un dispositif de localisation comprend un ensemble d'émetteurs, chaque émetteur étant fixé à un sujet à localiser, et au moins un récepteur apte à détecter et à reconnaitre les signaux émis par Les emetteurs et à déterminer éventuellement la direction de provenance de chaque signal capté. Des dispositifs de localisation extremement raffinés ont déjà été réalisés, par exemple pour les besoins de la biologie, où les études des animaux dans leur écosystème nécessitent à la fois le repérage de ces animaux et la transmission de certains paramètres et caractéristiques de leur comportement. Cependant, La compLexité, et donc le coût élevé de ces dispositifs existants en interdisent pratiquement la diffusion massive indispensable à une apphi- cation comme le sauvetage en montagne. D'autre part, les émetteurs des dispositifs connus de localisation et/ou d'identification sont en général lourds et encombrants. Enfin, L'émet- teur est en général un objet spécifique et constitue donc un surcroit d'équipement pour La personne qui le porte. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients des dispositifs de localisation et/ou d'identification connus. L'invention a pour but un dispositif dans lequel les émetteurs sont simples, peu coûteux, legers et peu encombrants. Ce but est atteint par un dispositif de localisation comprenant des émetteurs et au moins un récepteur, chaque émetteur etant porté par une personne, les récepteurs étant aptes à recevoir les signaux émis par les émetteurs et à déterminer eventuellement La direction d'émission de chaque signal reçu, ce dispositif se caractérisant en ce que chaque émetteur est constitué d'une carte mince en matériau éLectriquement isolant contenant un circuit d'émis sion muni d'une antenne, celle-ci etant formée d'un ruban électriquement conducteur. De maniere préférée, le circuit d'émission est disposé dans une carte ayant à L'origine une autre fonction que La fonction d'émission. Par exemple dans le cas où le dispositif de localisation est utilisé pour la sécurité des skieurs et leur sauvetage en cas d'avalanche, le circuit d'émission peut être intégré dans la carte de forfait de remontée mecanique que tout skieur possède. Lorsque le dispositif est utilisé pour la localisation et/ou l'iden- tification d'une personne à L'intérieur d'un immeuble ou d'un complexe immobilier, le circuit d'émission peut avantageusement être inclus dans la carte (badge) servant déjà à L'identification visuelle ou ma gnetique des employés ou des visiteurs qui y circulent. Cette intégration du circuit d'émission dans une carte que possède déjà la personne à localiser est particulièrement intéressante, car elle permet d'éviter un accroissement de L'équipement de cette personne. La réalisation d'une carte mince contenant un circuit électronique est classique en microélectronique. L'émetteur de L'invention peut être réalisé aussi bien sous forme de circuit imprimé sur lequel sont connectés des composants électriques, que sous forme de circuit intégré. Selon un mode de réalisation avantageux, le circuit d'émission de chaque émetteur comprend un module d'émission reLié à L'antenne, un module de commande pour commander L'émission d'un signal pendant une durée prédéterminée T1 dans chaque intervalle de temps T2, et une source d'alimentation. Ce module de commande permet de limiter la consommation du circuit d'émission, ce qui augmente l'autonomie de L'émetteur. De manière préférée, dans Le cas où le dispositif est utilisé pour L'identification de personnes, chaque émetteur délivre un signal codé, par exemple une série d'impulsions dont Le code est propre à chaque sujet à identifier. Les caractéristiques et avantages de l'ìn- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 9 illustre l'utilisation du dispositif de localisation de L'invention pour le sauvetage d'une personne ensevelie sous une avalanche de neige, - La figure 2 représente une carte mince pouvant contenir L'émetteur de L'invention, - La figure 3 est une vue en coupe de La carte mince de La figure 2 montrant Les différentes couches constituant cette carte, et - la figure 4 est un schéma électrique d'un mode de réalisation de L'émetteur de L'invention. On a représente sur la figure 1 une personne 2 tombée dans un trou 4 et recouverte de neige. Cette personne 2 porte une carte émettrice 6 conforme à L'invention ; cette carte est fixée à un vêtement de La personne 2. La figure 1 comprend également une autre personne 8 munie d'un recepteur 10 apte à détecter le signal émis par L'émetteur de la carte 6 et à détecter la direction d'émission de ce signal. Ceci peut être réalisé notamment au moyen d'une antenne monodirectionneLLe telle que L'antenne en forme de boucle 12 représentée sur la figure. Dans le cas de la localisation et éventuelliment de L'identification d'une personne à L'intérieur d'un immeuble, chaque pièce peut comprendre un recepteur dont L'antenne est constituée par une simple boucle encadrant La porte d'entree. Ceci permet de retracer L'itinéraire de toute personne dans l'im- meuble ou de s'assurer de La présence d'une personne dans une pièce Lorsqu'une telle présence est nécessaire par exemple pour des raisons de securité. Le dispositif de localisation se compose donc d'au moins un récepteur 10 et d'une pluraLite de cartes émettrices 6 portées chacune par une personne. Dans de nombreuses applications, comme celles qui ont déjà été évoquées du sauvetage en montagne ou de la localisation d'une personne dans un immeuble, le nombre de personnes portant une carte émettrice peut être important. Pour mieux distinguer Les différents émetteurs, plusieurs solutions sont possibles. Une première solution consiste à remplacer L'émission continue d'un signaL par chaque émetteur par des cycles d'émission et de repos alternés, la durée d'un cycle d'émission étant par exemple de l'ordre de 1/500 de la durée d'un cycle de repos. Ceci permet de mieux discriminer deux émetteurs proches, car la probabilité de recouvrement des impulsions émises par ces émetteurs est ainsi grandement affaiblie. Un autre avantage de ce mode d'émission est que la consommation d'énergie de la carte est nettement plus faible que si L'émission était continue. Dans le cas où l'on souhaite de plus identifier le porteur d'une carte émettrice, il est nécessaire que le signal émis par la carte émettrice soit propre à cette carte. La signature de chaque carte émettrice peut être obtenue par exemple par une frequence particuLière du signal émis, ou par la forme particulière de ce signal par exemple en modulant son amplitude ou sa fréquence se Ion un certain codage, la modulation pouvant prendre la forme de séquences d'émission et de silence dont les durées correspondent au code choisi, ou de séquences d'émission et de silence de durées fixes, la modulation étant alors appliquée Lors de chaque période d'emission de telle maniere que le code identificateur choisi soit émis entièrement pendant cette période. Par rapport à l'art antérieur, L'émetteur de L'invention présente les avantages d'être légers et peu encombrants. Le surcroit d'équipement procuré par le port de cet émetteur peut être rendu négligeable lorsque cet émetteur est intégré dans un equipe- ment ayant une autre fonction qui est déjà porté naturellement par la personne. Cet équipement peut être par exemple la carte de forfait de remontée mécanique, dans le cas où le dispositif de L'invention est utilisé pour le sauvetage de skieurs pris dans une avalanche, ou, dans le cas de La localisation à l'in- térieur d'un immeuble, le badge servant à l'identìfi- cation visuelle ou magnétique de la personne. La carte émettrice se présente alors telle que representée sur la figure 2. Cette carte émettrice 6 comporte, sur l'une de ses faces, des informations 14 (nom, prénom, ...) et une photographie 16 de la personne portant la carte. Une partie des informations 14 peut se présenter par exemple sous forme d'une bande magnétique. Les cotés de la carte émettrice 6 ont une longueur de L'ordre d'une dizaine de centimètres ; l'épaisseur de la carte est de L'ordre de 2 mm. L'émetteur est disposé dans L'épaisseur de la carte émettrice 6. Sur La figure 2, on peut voir L'antenne 18 de L'émetteur. Cette antenne est constituée d'un ruban, par exemple en cuivre, dont la dimension linéaire maximale est de L'ordre de la diagonale de la carte émettrice 6. Pour une Longueur d'antenne de L'ordre d'une dizaine de centimètres, La frequence du signal émis peut atteindre quelques centaines de mégahertz. Le circuit d'émission, non représenté sur la figure 2, comporte avantageusement un interrupteur pour La mise en marche initiale de L'émetteur. La fermeture du circuit peut, par exempLe, être realisée par la mise en place d'un rivet 20 de fixation de la photo 16 sur la carte émettrice 6. La vue en coupe de la figure 3 montre les différentes couches constituant la carte émettrice 6. Cette carte se compose d'un support rigide 22 sur lequel est réalisé le circuit d'émission. Dans le mode de realisation de la carte de ta figure 3, ce circuit d'emission comprend un circuit imprimé 24 réalise à la surface du support 22, et des composants électriques 26, 28 et 30 incluant eventueLlement une source d'énergie reliés entre eux par des connexions au circuit imprimé. Selon un autre mode de réalisa- tion avantageux, tout ou partie des composants électriques discrets peuvent être rempLacés par des circuits intégrés. L'antenne 34 peut faire partie du circuit imprimé et avoir été obtenue par gravure lors de L'éLaboration de celui-ci, ou être obtenue indépendamment par dépit d'une couche d'un matériau conducteur, par exemple du cuivre, puis gravure de cette couche. Une connexion électrique 36 est éventuelle- ment prévue pour relier L'antenne 34 au circuit d'émission. Le circuit d'émission et l'antenne sont recouverts d'une couche 32 en matériau souple électriquement isolant. Le support rigide 22 et la couche isolante 32 sont préférentieLLement en matière plastique. On va maintenant décrire, en référence à La figure 4, un mode de réalisation du circuit d'émission. Il comprend un module d'émission 40, un module de commande 42 et un moduLe d'alimentation 44. Le module d'émission 40 comporte un quartz 46, un transistor 48 dont la base est reliée à une borne du quartz et le collecteur à L'autre borne, un circuit accordé comprenant en paralLèle une inductance 50 et un condensateur 52 dont une borne est reliee au collecteur du transistor 48 et une antenne 34 reliée à L'autre borne du circuit accordé. Le moduLe d'émission 40 comprend également une inductance 56 ayant une borne reliée à L'antenne 34 et L'autre borne à un noeud 58, une résistance 60 ayant une borne reliée à la base du transistor 48 et L'autre borne reliée à un noeud 62, une résistance 64 ayant une borne reliée au noeud 62 et L'autre borne reLiée à un noeud 66 et un condensateur 68 ayant une borne reliee au noeud 62 et L'autre borne reliée à L'émetteur du transistor 48. Le module de commande 42 comprend un osciLlateur à deux transistors 70, 72 qui fournissent, par L'intermédiaire d'un transistor 74 la commande au module d'émission 40. Le coLLecteur du transistor 70 est relié à la base du transistor 72 ; de même, Le collecteur du transistor 72 est relié à la base du transistor 70. L'émetteur du transistor 70 est relié à la base du transistor 74, L'émetteur de ce dernier au noeud 58 et son collecteur au noeud 66.Le module de commande 42 comprend également une résistance 76 disposée entre La base du transistor 72 et L'émetteur du transistor 48, un ensemble constitué d'une résistance 78 et d'un condensateur 80 en parallèle disposés entre L'émetteur du transistor 72 et L'émetteur du transistor 48, une résistance 82 disposée entre la base du transistor 72 et le noeud 58, et une résistance 84 disposée entre L'émetteur du transistor 70 et le noeud 58. Le module d'alimentation 44 comprend en série une source d'énergie 86 et un interrupteur 88 disposé entre L'émetteur du transistor 48 et Le noeud 58. Un condensateur de découplage 90 est disposé en parallèle avec La source 86 et L'interrupteur 88. Ce circuit peut être realisé sur un circuit imprimé à L'aide de circuits intégrés ou à laide de composants discrets. Les inductances 50 et 56, si ne- cessaire,sont imprimées. La source d'énergie 86 peut être une pile à L'oxyde d'argent du type âP 920 dEli- vrant une tension de 1,5 volt, et ayant une capacité de 40 mAh. Les transistors 48 et 72 sont par exemple des transistors NPN du type 2 N 2222 A ; tes transis- tors 70 et 74 des transistors PNP du type 2 N 2907 A. La fréquence du quartz est choisie parmi celles qui sont autorisées pour les appareils dits "de plein droit", c'est-à-dire une fréquence voisine de 71,375 ou de 152,5875 MHz. Le module d'émission 40 réalise La fonction d'émission proprement dite. Le module de commande 42 permet au module d'émission 40 de fonctionner pendant une faible proportion de temps, par exemple pendant 200 ps toutes les 100 ms. Le courant fourni par la pile étant de 5 mA en période d'émission et de S ;jA entre ces périodes, l'utilisation du module de commande permet de réduire très nettement la consommation du circuit par rapport à un circuit émettant en permanence, ce qui assure une durée de vie supérieure à 15 jours par -200C avec une pile d'épaisseur 2 mm et de diamètre 9,5 mm. Un autre avantage de l'utilisation du moyen de commande est de pouvoir discriminer deux émetteurs proches, car la probabilité que ces deux émetteurs émettent simultanément devient très faible. Les modules d'émission et de commande re presentés sur La figure 4 peuvent avantageusement être réalisés sous forme d'un ou plusieurs circuits intégrés, ensembles ou séparément, notamment dans le cas où la fréquence d'émission est inférieure au me- gahertz. La partie émettrice peut alors etre reliée à une boucle rayonnante formant L'antenne et réalisée sur le circuit imprimé souple. Pour L'obtention des suites d'émission et de silence de durée prédéterminée et la modulatioh selon le code choisi pendant la période d'émission, Le module de commande 42 peut être remplacé par un circuit intégré programmable ou par une partie programmable d'un circuit intégré. Cette programmation peut être faite à L'aide de coupures réalisées avec une pince sur des pistes du cir cuit imprimé. Si N pistes peuvent être coupées, Le nombre de combinaisons possibles de séquences d'émis sions différentes est 2 . L'autonomie d'un circuit d'émission intégre est du même ordre de grandeur que celle du circuit d'emission réalisé à partir de composants discrets. En effet, même si la séquence d'émission est plus longue, la consommation au repos est plus faible si la technologie utilisée pour le circuit intégré est la technoLogie CMOS. Dans cette hypothèse, l'uti- lisation à la place d'une pile, d'un accumulateur ou de tout autre moyen de stockage d'énergie électrique, rechargé par exemple par un générateur photovoltaique en silicium amorphe incorporé à la carte est possible. REVENDICATIONS 1. Dispositif de localisation de personnes comprenant des émetteurs et au moins un récepteur (10), chaque émetteur étant porté par une personne, les récepteurs étant aptes à recevoir les signaux émis par les émetteurs- et à déterminer éventueLLement la direction d'émission de chaque signal reeu, ledit dispositif étant caractérisé en ce que chaque émetteur est constitué d'une carte mince (6) en matériau électriquement isolant contenant une source d'énergie, un circuit d'émission, et une antenne (18). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque émetteur est inclus dans une carte mince ayant une fonction propre. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, -caractérisé en ce que chaque carte mince est composée d'un support rigide mince (22), d'un circuit imprimé (24) comprenant une antenne (34), gravé sur Ledit support, de composants électriques discrets ou intégrés (26, 28, 30), parmi lesquels une source d'énergie (86), connectés au circuit imprimé, et d'au moins une couche (32) en matière souple électriquement isolante. 4. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le circuit d'émission de chaque émetteur comprend un module d'émission (40) relié à L'antenne (34), un module de commande (42) pour commander L'émission d'un signal pendant une durée prédéterminée T1 dans un intervalle de temps T2, et un module d'alimentation (44). 5. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 1 à 4, pour l'identification des personnes, caractérisé en ce que chaque émetteur délivre un signal de fréquence prédéterminée, ces fréquences étant deux à deux différentes. 6. dispositif selon L'une quelconque des revendications 1 å 4 pour L'identification des personnes, caractérisé en ce que chaque netteur com- prend un moyen programzable pour moduler selon un codage déterminé le signal émis.