Brevet FR2598873A1 — publié le 19871120

i 2598873 DISPOSITIF DE CIRCUIT POUR L'IDENTIFICATION AUTOMATIQUE D'ETRES VIVANTS ET D'OBJETS L'invention a pour objet un procédé pour l'identifica5 tion individuelle et automatique d'êtres vivants et d'objets et pour suivre leur mouvement de telle sorte que des moyens d'interrogation disposés en différents emplacements puissent s'adresser à de moyens actifs de réponse, disposés respectivement sur les êtres vivants ou les objets respectivement à 10 identifier ou à suivre l'un après l'autre, pour en évaluer, respectivement sur la base des réponses reçues, leur présence ou leur mouvement. La disposition de circuit consistant en transmetteurs (ou émetteurs) de code, en unités d'interrogation, en collec15 teurs de données et en points nodaux ou noeuds de jonction et servant à la mise en oeuvre du procédé, forme également un objet de l'invention. Le procédé peut être utilisé partout o une coordination non ambiguë d'êtres vivants et d'objets ainsi que des moyens 20 de réponses émettant différents codes peuvent être réalisés. Au cours de leurs mouvements, ils traversent un ou plusieurs champs dans lesquels ils entrent dans la zone d'activité des unités d'interrogation, ou bien encore il est possible de déplacer l'unité d'interrogation de façon A rechercher les moyens de réponse. Le procédé peut être appliqué dans des cas o, du point de vue pratique, dans la zone d'activité, on peut assurer simultanément l'opération d'identificatidn bien que le nombre de moyens de réponse dans ledit champ soit inconnu. Le procédé conforme à l'invention peut être appliqué avec succès 30 dans les mines ou dans d'autres installations industrielles 2 2598873 pour observer les positions et les mouvements des travailleurs, pour empêcher, régler ou réglementer l'accès à certaines zones, pour la commande et/ou le contrôle de différents procédés de transport et pour suivre des personnes ou des objets lors d'incidents de ou de situations catastrophiques. Le système d'identification de REDAR-Nah-Ortungstechnik GmbH (Darmstadt - République Fédérale Allemande) est bien connu et utilisé dans un large domaine, ce système fonctionnant sur le principe de la réflexion radar. Les moyens d'interroga10 tion transmettent à une fréquence de 433 kHz, et le signal de réponse est à une fréquence de 450 kHz. En fonction de la vitesse pouvant être atteinte, la transmission peut être effectuée par des systèmes à micro-ondes. L'avantage du système réside dans le fait que les moyens de réponse ne nécessitent pas une source d'alimentation de sorte qu'un service général n'est pas nécessaire. Une caractéristique défavorable réside dans le fait que ce système ne peut traiter simultanément que le signal d'un seul moyen de réponse, de sorte que la vitesse de traversée et le champ de traversée 20 sont limités aux environs de l'antenne. Le brevet allemand 2 151 105 (relatif à l'invention de l'Institut Suédois pour la technique des micro-ondes) décrit une solution qui est basée sur la transmission de micro-ondes. L'unité d'interrogation transmet des micro-ondes à haute 25 énergie, dont une partie est réfléchie par les moyens de réponse avec une modulation correspondant à un code prédêfini. L'énergie transmise alimente les moyens de réponse de sorte qu'aucune source d'énergie séparée n'est nécessaire. En même temps, l'exigence préalable pour un fonctionnement correct 30 réside dans le fait que l'antenne du récepteur doit être pratiquement perpendiculaire à l'énergie transmise du fait du caractère de la propagation des micro-ondes. Il résulte de la longueur d'ondes qu'une série d'antennes de transmission doivent être disposées sur le champ de traversée pour couvrir 35 la zone entière, de sorte que la mise en place du système est relativement coûteuse. Le système P.REM.ID de la Compagnie Autrichienne ECOPLAN CONSULT GmbH est basé sur un système à micro-ondes dont la 3 2598873 fréquence est 2 450 MHz et qui est utilisé pour déterminer et identifier le mouvement de personnes. En plus d'une série d'antennes de transmission, le système essaie de réduire la sensibilité d'orientation des plaquettes ou feuilles d'iden5 tification (moyens de réponse) par la disposition de réseaux réfléchissants spécialement conçus. Selon les expériences réalisées en pratique, on n'a pas résolu non plus par ce système les problèmes liés aux erreurs résultant de la sensibilité directionnelle. En comparaison avec les autres solu10 tions, l'avantage réside dans le fait que les feuilles d'identification peuvent être programmées en se déplaçant devant un transmetteur (unité d'interrogation) disposé à cet effet, les codes pouvant être modifiés. Du fait de l'application des techniques à micro-ondes et, de même que les solutions men15 tionnées précédemment, le système est coûteux. La solution selon la demande allemande 3 305 685 (SENSORMATICELECTRONIC CORP. USA) tente d'éliminer les déficiences liées aux radiations microondes, c'est-à-dire que les signaux sont transmis à basse fréquence. Le principe de fonc20 tionnement est basé sur le fait que, sur un signal de départ transmis par l'unité d'interrogation, les moyens de réponse disposés dans les zones contr8ôlées mettent en marche un générateur digital pseudo-statistique. Selon le résultat obtenu, le temps de mise en marche du code de réponse différera de celui du signal de départ et réciproquement. Selon la demande de brevet -basée sur la probabilité- on peut identifier simultanément au maximum six personnes avec une probabilité d'erreur minimale. Cette solution nécessite une prérégulation de la circulation, ce qui peut être considéré comme un desavan30 tage par rapport aux solutions antérieures basées sur la transmission de micro-ondes. Une des premières solutions de l'objet de la présente invention est contenue dans le brevet autrichien 234 762 (Siemens-Halske). Cette solution présente deux systèmes de transmission avec une bande latérale et une fréquence porteuse commune. La fréquence porteuse est produite par l'unité d'interrogation et forme, de façon continue dans l'ordre propre de séquence, les codes constitutifs des fréquences de base. La 4 2598873 méthode est restreinte à la possibilité de combinaison des fréquences de code de base et à l'interrogation en succession correcte. En même temps, la solution technique atteint l'effet requis seulement avec des paires d'appareillages étroitement couplées, comme par exemple pour l'identification de wagons de chemin de fer. Le brevet allemand 3 009 179 (Strietzel, Reinar) assure le synchronisme des fréquences de l'unité d'interrogation et des moyens de réponse d'une façon ingénieuse. Selon cette invention, les moyens de réponse séparent du signal ayant été transmis par l'unité d'interrogation la fréquence porteuse -qui est alors plus petite par ordre d'amplitude-, la modulent avec leur propre code et la retransmettent à l'unité d'interrogation. L'énergie du signal la fréquence porteuse suffit à la 15 retransmission. Il résulte du caractère de cette solution que l'on peut recevoir simultanément et seulement le signal d'un seul moyen de réponse. Un autre désavantage repose dans le fait qu'un couplage relativement étroit entre l'unité d'interrogation et 20 les moyens de réponse est impératif. Le procédé de General Precision Inc. (US) breveté aux Etats-Unis sous le numéro 3 054 100 est également connu. Dans ce cas, on utilise la transmission à radio-fréquence pour l'identification. A cette fin, différents signaux d'iden25 tification à fréquence audio sont superposés à la fréquence porteuse, lesdits signaux assurant simultanément l'identification des appareils avec les personnes. Lorsqu'elle passe devant le récepteur de l'unité d'interrogation, l'identité d'une personne à identifier est déterminée par le signal & fréquence audio. Ce procédé est dépassé, il est lent et dans les cas de synchronisme, il en résulte une interférence qui rend impossible la reconnaissance du signal. Pour cette raison, des progrès pour assurer un ordre correct de séquence doivent être mis en oeuvre au moyen de mesures d'organisation 35 très strictes. La demande de brevet hongrois 185 482 propose une solution pour l'identification de personnes dans des mines, qui est en relation avec l'objet de la présente invention. En ce 2598873 qui concerne le dessin technique du système, il présente une ressemblance très importante avec la solution selon l'invention mais, cependant, par comparaison on peut noter des désavantages considérables. Pour mettre en marche le transmet5 teur de code, il faut traverser un champ magnétique à haute fréquence strictement défini. En même temps, un seul transmetteur de code peut être disposé dans ledit champ, car si plusieurs codes pouvaient apparaltre simultanément, il pourrait en résulter des erreurs d'identification. En cas de situation 10 dangereuse, on ne peut réaliser un fonctionnement d'identification individuelle un par un, alors qu'il serait de la plus haute importance de suivre des personnes se trouvant en certaines places. En début et en fin de travail, dans des mines de grande capacité, lorsque des groupes d'un grand nombre de personnes se déplacent, le passage individuel ne peut être réalisé pour des raisons d'organisation de travail et également de sécurité. Selon la littérature technique et les expériences pratiques, on n'a pas pu réaliser en pratique jusqu'à présent l'identification simultanée de personnes ou d'objets présents dans un espace; on n'a pas non plus résolu l'indépendance relative de l'antenne-de récepteur de l'unité d'interrogation sans le danger d'une activation simultanée des moyens de réponse qui pourrait causer des perturbations gênantes dans la 25 reconnaissance du code d'identification. Le but de l'invention est d'éliminer si possible les déficiences des solutions connues jusqu'à présent et de développer un procédé par lequel les moyens de réponse qui sont simultanément présents dans l'espace ne se perturbent pas l'un 30 l'autre, des intervalles de temps de question et de temps de réponse peuvent être organisés en conséquence, des signaux à fréquence audio à transmettre pouvant être choisis de sorte que, connaissant la plus grande vitesse de déplacement à laquelle on puisse s'attendre, le nombre maximal de moyens de 35 réponse pouvant être simultanément présents et la distanca des appareils de détection qui doit être traversée, l'en puisse garantir une identification non ambiguë et exempte de perturbations. 6 2598873 Dans la mesure o des moyens de réponse répondent l'un après l'autre, en ordre adéquat de séquence dans l'espace couvert par l'unité d'interrogation indépendamment du nombre des êtres vivants ou objets à identifier qui sont simultané5 ment présents dans un espace donné, l'invention est basée sur la reconnaissance du fait qu'un seul moyen de réponse transmet & la fois le signal de réponse. Le but est atteint quand l'unité d'interrogation -connaissant le nombre possible et les codes des moyens de réponse- s'adresse de façon continue et dans un ordre adéquat de séquence aux moyens de réponse unitaires qui, s'ils sont présents dans l'espace, sont immédiatement activés et transmettent un signal de réponse. Le signal de réponse suivant la transmission du code d'interrogation indique la présence de l'appareil questionné dans l'espace et, de plus, le signal de réponse peut porter également des informations individuelles. A l'expiration du délai réservé à la réponse, le code suivant peut être transmis. Après avoir fini le cycle d'interrogation, l'unité d'interrogation compare les signaux reçus pendant le cycle puis démarre le cycle d'interrogation suivant. Le nombre des objets à identifier détermine la durée totale du cycle d'interrogation. La disposition des détecteurs et la vitesse maximale de déplacement prévue des moyens de réponse déterminent la durée des intervalles successifs d'un cycle d'interro25 gation, ce qui en même temps évite le danger que tout moyen de réponse puisse quitter l'espace de transmission au cours de la période du cycle. Sur cette base, la fréquence requise peut être déterminée, qui assure la longueur nécessaire des durées de cycle, selon la vitesse correcte d'identification. Les unités d'interrogation envoient des informations qui ont été constituées au cours du cycle vers les noeuds de jonction des calculateurs qui emmagasinent les séries d'information ainsi que l'identification des emplacements de détection et le temps réel ainsi qu'à l'unité centrale d'identi35 fication qui les reçoit en vue de leur traitement. L'invention sera décrite en détail au moyen de modes de réalisation préférés et qui seront décrits à l'aide des des- 7 2598873 sins ci-inclus dans lesquels: - la figure 1 est un chronogramme des informations des cycles d'identification ayant été transmises au cours du procédé selon l'inven5 tion; - la figure 2 est une disposition pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention dans laquelle les unités d'interrogation sont montées en parallèle avec le calculateur en noeud de 10 jonction; - la figure 3 représente un autre mode de réalisation possible dans lequel les unités d'interrogation forment une boucle et sont ainsi collectées au calculateur en noeud de 15 jonction; - la figure 4 avec le mode de réalisation qui y est représenté correspond à une unité d'identification qui forme et envoie des signaux d'information de contrôle ou de régulation 20 à l'unité d'interrogation; - la figure 5 est un autre mode de mise en oeuvre possible du procédé selon l'invention dans lequel l'unité d'interrogation et l'unité centrale d'identification sont susceptibles 25 de se déplacer tandis que les moyens de réponse sont fixes. L'invention va être décrite en détail au moyen des figures. Le procédé est basé sur la reconnaissance de la forme du 30 cycle d'identification. Comme cela apparaît clairement à la figure 1, l'ensemble du cycle C consiste en une série d'ensembles de codes K tandis que le nombre d'ensembles de codes correspond au nombre des moyens de réponse mis en jeu par le système. La première partie de l'ensemble de codes K est le code G de l'appareil d'identification qui transmet pendant le temps d'interrogation tandis que la seconde partie est réservée à l'information de réponse V, qui arrive pendant la période de réponse. 8 2598873 Comme on voit à la figure 2, les éléments unitaires de la disposition assurent les fonctions suivantes: Les moyens de réponse 10 présentent le récepteur de signal d'appel 11 réglé sur une fréquence prédéterminée, les unités de comparaison 12, l'unité de commande de transmission 13, le transmetteur 14 transmettant le signal de réponse, l'antenne 15 requise respectivement pour le transmetteur et le récepteur ainsi que la source d'alimentation adéquate 16. L'appareil 20 d'interrogation comprend les unités de codage 10 individuel 21 qui produisent les codes des moyens de réponse individuels, les circuits 22 contrôlant et commandant la transmission et la réception au cours de la durée du cycle, le transmetteur de signal d'appel 23 et le récepteur de signal de réponse 24 ainsi que des mémoires 25 emmagasinant le résultat 15 de la comparaison des signaux de réponse et les informations comparées et évaluées. Des lignes de transfert de données 30 assurent la circulation des informations entre le calculateur 40 formant noeud de jonction et les appareils d'interrogation 20. Le calculateur 40 formant un point nodal contrôle et commande les unités d'interrogation, commande la circulation des informations et emmagasine les séries d'informations provenant des détecteurs; il se compose en conséquence de l'unité de commande de transmission de données 41, l'unité de traitement d'informations 42 et la mémoire 44 pour ces infor25 mations. L'unité centrale 60 est reliée au calculateur 40 servant à la commande et au contrôle du fonctionnement et à tout autre unité de traitement d'informations spéciales. Ainsi, l'unité centrale 60 consiste en des circuits 61 qui commandent et contrôlent les calculateurs formant points 30 nodaux, les unités de traitement d'informations 62 et les mémoires 63 emmagasinant les informations. Dans la disposition selon la figure, le procédé d'identification et de comparaison a lieu dans les conditions suivantes: A l'aide du calculateur, pour le contrôle et la commande des opérations, ou de tout autre appareil couplé, on détermine l'appareil d'interrogation 20 qui doit entrer en action. Ensuite, on détermine les personnes, les êtres vivants ou les 9 2598873 objets que l'on désire identifier ou suivre et on détermine les moyens de réponse auxquels on doit s'adresser. Connaissant le nombre des moyens de réponse 10 et leurs codes, l'unité centrale 60 détermine la composition des cycles d'interroga5 tion, les commandes et contrôles des transmissions et de réceptions ainsi que l'ordre séquentiel des codes des moyens de réponse au cours du cycle. Ensuite, le calculateur 40 du noeud de jonction du réseau commande et contrôle les unités d'interrogation 20. L'unité d'interrogation 20 travaille pendant le cycle dans les conditions suivantes: il transmet le code du premier moyen de réponse 10 selon l'ordre séquentiel. Ensuite, il entre en fonctionnement de réception et si les moyens de réponse 10 se trouvent dans l'espace de détection, sur son récepteur 11 de signal d'appel, il reconnait l'infor15 mation qui lui est destinée à l'aide de l'unité de comparaison de codes 12 et commande son transmetteur 14 de signal de réponse qui transmet ce signal de réponse. L'appareil d'interrogation 20 vérifie alors l'arrivée de la réponse, évalue les informations individuelles contenues dans la réponse et trans20 met le code du second moyen de réponse dans l'ordre séquentiel. Si le moyen de réponse 10 n'est pas présent dans l'espace de détection après l'expiration du délai de réponse, il s'arrête et passe au troisième code. Le processus est ainsi répété jusqu'à la fin du cycle qui recommence alors à nouveau. Le processeur du noeud de jonction du réseau 40 collecte de façon cyclique les informations venant des détecteurs, les fournit à l'unité centrale 60 avec l'identification du lieu et du temps de détection. Dans le mode de réalisation de la figure 3, les appa30 reils 20 d'interrogation forment une boucle et ainsi, le calculateur 40, noeud du réseau peut atteindre toute unité d'interrogation 20 par deux voies, de telle sorte que les lignes de transmission de données 30 deviennent en partie plus courtes et garantissent en partie une double sécurité en cas 35 de rupture éventuelle des lignes. La figure 4 illustre un autre mode de mise en oeuvre possible du procédé selon l'invention. Selon cette disposition, seules des personnes autorisées peuvent entrer dans la -10 2598873 zone protégée par l'appareillage d'interrogation 20. Dans le but du contrôle, basé sur le code de retransmission des moyens de réponse 10, l'unité centrale 60 envoie une commande d'empêchement ou d'autorisation A l'élément de contrôle final 70 qui 5 réalise la commande et le contrôle finaux selon la disposition technique. Ainsi, par exemple, l'arrêt immédiat d'une ligne de production dangereuse, si des personnes approchent, ou la fermeture de portes ou encore l'envoi d'un signal d'alarme, si un certain groupe de personnes approche d'une zone non autorisée. 10 Une possibilité particulière d'application est représentée & la figure 5. Si le procédé est utilisé pour l'établissement de l'identité personnelle, il peut être utilisé avec succès pour des taches relevant de la sécurité minière. En cas d'effondrementde mines, des personnes peuvent être ensevelies 15 sous l'éboulement rocheux ou se trouver derrière et peuvent être suivies en reliant l'appareil d'interrogation 20 à l'unité centrale 60 et à une source d'alimentation portable adéquate de sorte que des équipes de secours, pourvues d'une antenne spéciale, peuvent définir la place de la catastrophe 20 et identifier les personnes impliquées par l'accident. Par n'importe laquelle des solutions énumérées, il devient possible que des signaux de réponse puissent contenir plusieurs informations additionnelles différentes, de sorte qu'en plus de l'identification, la transmission d'information 25 relative aux conditions des personnes et des objets puisse être réalisée. Ainsi, par exemple le pouls ou la température des personnes, le remplissage des wagons de chemin de fer ou d'autres moyens de transport. L'avantage principal du procédé selon l'invention réside 30 dans la possibilité du démarrage simultané de moyens de réponse au cours de l'interrogation, ce qui exclut définitivement la possibilité d'erreurs d'identification. Une autre caractéristique avantageuse réside dans le fait que les signaux de réponse peuvent contenir des informations addition35 nelles, de sorte qu'en plus de la présence on peut transmettre des paramètres physiques. Un autre avantage peut être mentionné qui réside dans le fait que le procédé est indépendant de la position relative il 2598873 des antennes de transmission et de réception et que l'on peut effectuer en conséquence l'identification simultanée de groupes importants et sans ambiguïté. Du point de vue du fonctionnement, en plus de caracté5 ristiques favorables énumérées ci-dessus, apparatt le désavantage que les moyens de réponse fonctionnent sur un mode actif de travail, des accumulateurs ou batteries nécessitant de l'entretien. 12 2598873 REVENDICATIONS 1.- Procédé pour l'identification individuelle d'êtres vivants ou d'objets et pour suivre leur mouvement, par transmission à fréquence audio de signaux d'interrogation et de 5 signaux de réponse, caractérisé en ce qu'au cours du cycle complet d'interrogation utilisé pour l'identification, sont émis par l'unité (20) d'interrogation des ensembles codés (K) consistant en deux parties, dont la première contient le code (G) des moyens de réponse (10) à interroger, tandis que 10 la seconde contient les informations de réponse (Y) retransmises par les moyens de réponse (10), le nombre des ensembles de codes se succédant l'un l'autre cycliquement, correspondant au nombre des moyens de réponse à interroger par le système. 2.- Procédé tel que revendiqué à la revendication 1, -15 caractérisé en ce que les signaux des moyens de réponse (10) contiennent en plus de l'identification (V) d'autres informations qui sont comparées, de sorte qu'elles sont envoyées par l'unité centrale (60) à l'identificateur. 3.- Procédé tel que revendiqué aux revendications 1 ou 20 2, caractérisé en ce que sur la base de l'existence et du contenu des signaux de réponse (V), l'unité centrale engendre d'autres commandes et les transmet à l'élément de commande et de contrôle final (70) (Stellglied). 4.- Disposition de circuit pour la mise en oeuvre du procédé tel que revendiqué à la revendication 1, caractérisée en ce que, pour mettre en marche les moyens de réponse (10), les unités d'interrogation (20) disposées en des emplacements prédéterminés pour recevoir et traiter les signaux transmis par lesdits moyens de réponse sont coordonnées avec des calcu30 lateurs formant noeud de réseau (40) ainsi qu'à une unité centrale (60) contrôlant et commandant les calculateurs en noeud de réseau et traitant les informations des lignes de transmission de données (30, 50) assurant l'interconnection. 5.- Disposition de circuit selon la revendication 4, 35 caractérisée en ce que, selon les possibilités de mise en position physique, des unités d'interrogation (20) sont 13 2598873 disposées en parallèle avec le calculateur en noeud de réseau (40) ou en forme de boucles. 6.- Disposition de circuit telle que revendiquée à l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que l'unité centrale (60) est reliée à un élément de contr8le et de commande séparé (70) pour commander, contrôler ou réguler dans la zone de détection de l'unité d'interrogation (20) en fonction du caractère des codes de réponse. 7.- Disposition de circuit selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'unité d'interrogation (20) forme une unité portable mobile avec l'unité centrale (60), l'antenne spécialement conçue (15) et la source d'alimentation (16).