Brevet FR2661607A1 — publié le 19911108

Installation pour le guidage urbain de personnes telles que des mal-voyants. L'invention concerne les aides aux personnes ne disposant pas de tous leurs sens, et plus particulièrement aux malvoyants. La plupart du temps, ceux-ci n'ont besoin que d'une canne pour se diriger le long d'une rue, et même pour traverser un carrefour. Mais cette opération est pour eux pleine de dangers. Et elle le devient encore davantage lorsqu'ils ne sont pas complètement habitués au trajet qu'ils ont à parcourir. L'un des buts de l'invention est de leur apporter une aide, applicable en particulier, mais non exclusivement, en milieu urbain. Un autre but de l'invention est de le faire avec des moyens peu coûteux et simples. L'invention a aussi pour but de fournir des moyens plus perfectionnés, consistant en une aide beaucoup plus complète, presque semblable à celle que peut apporter un accompagnateur humain. A cet effet, l'invention propose une installation pour le guidage en ville de personnes telles que des mal-voyants, qui comprend - une série de dispositifs fixes placés en surplomb en des endroits choisis de la ville, en particulier les carrefours majeurs, chacun de ces dispositifs fixes émettant par impulsion une onde porteuse modulée par un signal choisi en fonction de l'endroit, - au moins un dispositif portable par une personne, dispositif muni d'une partie de réception orientable, de façon à capter ladite onde porteuse, de moyens pour en tirer la modulation et pour appliquer le signal démodulé, amplifié, à un transducteur électroacoustique audible par la personne, laquelle peut alors s'orienter plus aisément en fonction des signaux qu'elle reçoit. Très avantageusement, l'onde porteuse est une onde infrarouge. Il est intéressant que la partie de réception orientable soit directionnelle. Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif fixe est également capable d'émission directionnelle, couvrant plusieurs secteurs angulaires différents avec des signaux choisis différents. Dans un mode de réalisation particulier, l'émission couvre, de manière asynchrone entre différents endroits, environ une seconde toutes les dix secondes. Selon un autre aspect particulièrement intéressant, le dispositif portable est muni d'un ajustement partiel du niveau reçu. En effet, il est apparu qu'un compromis adéquat permet d'ajuster le niveau de signal reçu pour garder une bonne sensibilité à grande distance. Le côté partiel de cet ajustement a pour effet que l'information de distance demeure accessible à l'utilisateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à l'examen de la description détaillée ci-après, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est le schéma de principe d'un dispositif fixe selon l'invention; et - la figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif portable selon la présente invention. Le dispositif 1 de la figure 1 comporte un commutateur séquenceur 10, qui produit par exemple un niveau haut de une seconde suivi d'un niveau bas de neuf secondes, avec donc une périodicité d'ensemble de dix secondes. Ce signal est appliqué à un modulateur qui crée une onde porteuse sur commande, pendant les niveaux hauts du commutateur séquenceur, tout en modulant celle-ci par le signal qui lui provient d'une source de basse fréquence 12. La sortie du modulateur est appliquée à un amplificateur d'émission 16, qui excite une série de diodes émettrices de lumière dans l'infrarouge 18. Sur la figure 2, le dispositif portable est composé d'un récepteur infrarouge 20, monté orientable sur un support. Ce récepteur 20 est relié à un amplificateur/détecteur de réception 22, suivi d'un amplificateur à gain variable 24. L'amplificateur 22 est d'un type possédant une sortie de commande automatique de gain AGC, laquelle vient, à travers un autre amplificateur 23, définir le gain de l'amplificateur 24. Un potentiomètre 25 à disposition de l'usager permet de régler le niveau du signal appliqué à un amplificateur basse fréquence 26, lequel excite un écouteur 28. Un écouteur est préféré à un casque, car on sait l'importan- ce pour les mal-voyants de percevoir leur environnement acoustique immédiat. Le dispositif 28 peut être un écouteur placé au voisinage d'une oreille, de façon à fournir l'in formation au mal-voyant, sans pour autant gêner la perception acoustique qui est extrêmement importante pour lui. Les dispositifs fixes tels que 1 peuvent être installés aux carrefours majeurs, en des endroits bien visibles, en particulier sur les projecteurs qui éclairent les rues, et pour lesquels on dispose d'une alimentation électrique adéquate. La modulation appliquée par le modulateur 14 à l'onde porteuse peut être une modulation de phase, ou même une modulation en tout ou rien à l'intérieur de la période d'émission de une seconde. Dans un mode de réalisation particulièrement simple de l'invention, la source de basse fréquence 12 émet une note musicale qui est propre au carrefour. Des carrefours situés dans la même zone auront donc toujours des notes musicales différentes. S'il est souhaitable d'utiliser un grand nombre d'émetteurs, on peut utiliser la combinaison de plusieurs tonalités, soit ensemble, soit de préférence séparément. Une autre possibilité consiste à utiliser pour chaque carrefour des notes différentes suivant l'orientation suivant laquelle on se présente au carrefour. Dans ce cas, le pylône du carrefour portera non pas un seul émetteur multidirectionnel mais bien une série d'émetteurs, par exemple quatre, chacun se voyant affecter un cadran dans les directions d'arrivée vers le carrefour, tout en émettant une tonalité qui lui est propre. Dans une forme de mise en oeuvre plus évoluée, qui tient compte de la disposition d'une source d'énergie importante au niveau des pylônes, on peut utiliser un générateur de synthèse vocale capable de diffuser le nom du carrefour, à la place de la note qui lui correspond. On pourrait bien sûr aussi diffuser des numéros, au prix d'un effort de mémoire plus important pour les usagers. Dans l'hypothèse où on diffuse le nom du carrefour, on peut aussi bien entendu donner des indications complémentaires, par exemple si l'utilisateur arrive vers le carrefour dans une direction déterminée, l'émetteur qui est particulièrement destiné à cette direction indiquera non seulement le nom du carrefour mais la voie par laquelle l'usager arrive, celle vers laquelle il se dirigerait en ligne droite, et celles qui se trouvent éventuellement à droite et à gauche. Les dispositifs fixes sont portés par chaque utilisateur. Bien qu'un seul dispositif suffise pour la mise en oeuvre de l'installation, il est clair que celle-ci a vocation à travailler avec un grand nombre de tels dispositifs. L'organe sensible au rayonnement est une diode infrarouge spéciale fabriquée avec un cône de sensibilité assez étroit. L'utilisateur va la tourner de manière à recevoir l'intensité maximale, qui lui indique à chaque instant la direction exacte du carrefour. Cet aspect est particulièrement important. La rotation de la diode peut être obtenue soit par le fait qu'elle est immédiatement orientable à l'intérieur de son boitier comme on l'a déjà décrit, soit par le fait que le boitier lui-même peut être monté par exemple sur la tête de l'utilisateur, ce qui lui permet par simple rotation de celle-ci de déterminer le signal maximal. Dans ces conditions, lorsqu'il arrive à un croisement de rues, l'utilisateur va entendre l'émission non seulement de l'émetteur principal vers lequel il se dirige mais aussi celle des autres émetteurs voisins, du moins s'il tourne la tête ou bien le dispositif portant la diode réceptrice. Il peut donc les identifier, connaître leurs directions et savoir où orienter ses pas, et ce même si les carrefours eux-mêmes n'indiquent pas la direction d'arrivée. L'usage d'une émission impulsionnelle de durée brève a pour but non seulement de diminuer la consommation d'énergie, mais aussi de permettre l'audition d'émetteurs plus éloignés, lorsqu'on se trouve près de l'émetteur d'un carrefour proche. Bien entendu, il est souhaitable que les émissions des différents carrefours soient absolument asynchrones entre elles, pour leur permettre d'être toujours perçues au mieux, et que la plus proche ne cache pas les autres. Il a été remarqué que l'intensité de réception va varier dans des proportions considérables suivant l'endroit où on se trouve. Les récepteurs sont donc équipés d'un réglage automatique de gain. Dans ces versions classiques, les réglages automatiques de gain font totalement perdre la notion de distance, puisqu'ils uniformisent l'intensité de réception. Dans le mode de réalisation décrit à propos de la figure 2, le réglage de gain ne corrige pas à 100% le niveau reçu, et va donc laisser une intensité un peu plus forte quand le champ est beaucoup plus intense. Ceci permet déjà à l'utilisateur d'avoir une information grossière sur sa distance vis-à-vis de l'émetteur. Une variante intéressante (non représentée) consiste à prévoir dans le récepteur un générateur d'un autre signal, tel qu'une note aiguë faible, dont par exemple la fréquence va augmenter quand on se rapproche de l'émetteur. Ce signal peut aisément être ajouté à l'entrée de l'amplificateur 26, pour faire partie de la modulation audible perçue dans l'écouteur 28. Dans un exemple particulier d'application de l'invention, donné à titre strictement non limitatif, les caractéristiques du matériel sont les suivantes - commutateur 10 et modulateur 14 : circuit NE555 de la société SIGNETICS, - source basse fréquence 12 : générateur basse fréquence simple ou circuit de synthèse vocale, - transistor 16: modèle BD237 vendu par la société MOTOROLA, - diodes 18 au nombre de huit, modèle CQY90A vendu par la société RADIOTECHNIQUE, - dispositif portable de la figure 2, - photodiode 20 BPW50 vendue par la société SIEMENS, - amplificateur récepteur 22 : circuit TDA4050 vendu par la société SIEMENS ou circuit TL072 vendu par la société TEXAS, - amplificateur 24 modèle TL072 vendu par la société TEXAS, - amplificateur 23 mode TL071 vendu par TEXAS, - amplificateur 26 : modèle TDA820 vendu par la société MOTOROLA. L'homme de l'art comprendra que ces moyens permettent la réalisation de l'invention d'une façon particulièrement simple et particulièrement peu coûteuse, compte tenu de l'importance de l'amélioration apportée aux usagers malvoyants. Dans ce qui précède, on a décrit l'utilisation de trains d'impulsions de rayonnement infrarouge. Ceci présente l'avantage d'obtenir à très faible coût des informations sur la distance et la direction des émetteurs. En outre, aucune perturbation de communication à plus grande distance n'est à craindre. Il n'est cependant pas exclu, dans certains contextes, de reproduire les caractéristiques de 1 invention par des ondes radioélectriques ou d'autres formes de rayonnement telles que la lumière visible ou l'ultraviolet. L'invention est également susceptible d'une autre variante intéressante, qui consisterait à rendre émetteurs récepteurs les dispositifs fixes aussi bien que les dispositifs mobiles. Dans ce cas, des "dialogues", conformes à un protocole prédéfini, peuvent s'établir. L'utilisateur peut alors, sur commande, actionner son émetteur. Le carrefour le localise, détermine sa direction, et peut par exemple immédiatement répondre par synthèse vocale : "Ici carrefour Dupont, vous êtes rue Durand; à gauche rue Pierre; à droite rue Paul.". Pour cela, les dispositifs fixes et mobiles peuvent être constitués chacun des deux circuits des figures 1 et 2. Mais il est alors pratiquement nécessaire que chaque carrefour comporte une pluralité de dispositifs émetteurs récepteurs éclairant les différentes directions. A l'heure actuelle, le Demandeur estime qu'il faut au moins quatre dispositifs, ou plus exactement un par rue entrant dans le carrefour. L'avantage de la présente invention est qu'un utilisateur mal-voyant peut pratiquement se diriger même dans une ville inconnue, pourvu qu'on lui ait appris les signaux associés à chaque carrefour. Le premier système décrit exige en effet que l'utilisateur ait repéré les dispositions de émetteurs, et se soit renseigné sur les notes qu'ils émettent, mais cela ne nécessite pas forcément un premier passage dans la ville. Le système plus évolué à émission réception pourrait à la limite permettre à un mal-voyant de s'orienter dans une ville totalement inconnue, pourvu qu'on lui en ait donné les noms des carrefours majeurs et de l'itinéraire qu'il doit suivre. Revendications. 1. Installation pour le guidage en ville de personnes, telles que des mal-voyants, caractérisée en ce qu'elle comprend, en combinaison - une série de dispositifs fixes (1) placés en surplomb sur des endroits choisis de la ville, en particulier les carrefours majeurs, chacun de ces dispositifs fixes permettant d'émettre par impulsions (10) une onde porteuse modulée (11) par un signal (12) choisi en fonction de l'endroit, - au moins un dispositif portable par une personne, dispositif muni d'une partie de réception (20) orientable, de façon à capter ladite onde porteuse, de moyens (22) pour en tirer la modulation, et pour appliquer le signal démodulé, amplifié (26), à un transducteur électro-acoustique (28) audible par la personne, laquelle peut alors se diriger en fonction des signaux qu'elle reçoit. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'onde porteuse est une onde infra-rouge et en ce que la partie de réception orientable est directionnelle. 3. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le dispositif fixe est également capable d'émission directionnelle, couvrant plusieurs secteurs angulaires différents, avec des signaux choisis différents. 4. Installation sleon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'émission couvre, de manière asynchrone entre différents endroits, environ 1 seconde toutes les 10 secondes. 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le dispositif portable est muni d'un ajustement partiel du niveau de signal reçu (23, 24). 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le dispositif portable engendre un signal audible auxiliaire de niveau dépendant de celui du signal reçu. 7. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le signal choisi est une tonalité de fréquence choisie. 8. Installation selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le signal choisi est un signal vocal identifiant l'endroit, et l'orientation suivant laquelle on l'observe. 9. Installation selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le dispositif fixe et le dispositif portable sont chacun capables d'émission et de réception, ce qui permet un dialogue, notamment pour l'indication de direction.