Brevet FR2709852A1 — publié le 19950317

Procédé et dispositif de détection de présence La présente invention concerne un procédé et un dispositif de détection de présence. II est souhaitable pour de nombreuses applications de pouvoir détecter la présence d'un individu dans une pièce. Si cette application concerne par exemple la détection d'intrusion, le rôle du détecteur de présence sera de déclencher une alarme. Au contraire, si cette application concerne plutôt la domotique, le rôle du détecteur sera par exemple d'éteindre une lumière oubliée dans une pièce laissée vide ou, à l'inverse, d'augmenter le chauffage dans une pièce occupée. II existe essentiellement trois grandes catégories de détecteur, à savoir infrarouge et microonde et ultrasons. Les détecteurs à microonde sont basés sur une détection de mouvement grâce à l'effet Doppler. Par conséquent, L'individu doit se déplacer à une vitesse non négligeable pour être vue par le détecteur. Ces détecteurs sont couramment utilisés par exemple pour l'ouverture des portes automatiques. Dans tous les cas c'est le mouvement de la personne qui arrive qui déclenche l'ouverture, une personne parfaitement immobile devant le détecteur ne déclenchant aucun signal. La présente invention vise à fournir un détecteur beaucoup plus sensible que les détecteurs Doppler connus et formant un véritable détecteur de présence et non pas seulement un détecteur de mouvement. A cet effet, I'invention a tout d'abord pour objet un procédé de détection de présence dans un local caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à émettre un rayonnement microonde à partir d'une antenne émettrice disposée dans ledit local en direction d'une antenne réceptrice également disposée dans le local, à détecter le rayonnement reçu par ladite antenne réceptrice, et à traiter le signal détecté en vue de relever ses variations de niveau liées à une présence. L'invention a également pour objet un dispositif de détection de présence caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur microonde, une antenne émettrice reliée audit générateur, au moins une antenne réceptrice, un détecteur microonde relié à ladite antenne réceptrice pour délivrer un signal électrique fonction du rayonnement microonde reçu par ladite antenne réceptrice, et des moyens de traitement pour analyser les variations de niveau du signal délivré par le détecteur microonde. Les antennes peuvent être des antennes imprimées sur substrat diélectrique. Les moyens de traitement sont des moyens électroniques de tout type connu comprenant par exemple des circuits tels que détecteur de crête, détecteur de seuil, compteurs... Grâce au procédé et au dispositif selon l'invention, il est possible de détecter une simple présence même si la personne présente dans le local n'effectue que des mouvements extrêmement lents et de très faible amplitude. Par exemple, une personne debout et parfaitement immobile est détectée simplement grâce à ses mouvements respiratoires. Le détecteur selon l'invention se comporte donc véritablement comme un détecteur de présence et ne nécessite plus le déplacement plus ou moins rapide de l'individu pour le localiser. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif des modes de réalisation particulier de l'invention en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 représente une variante de réalisation, - la figure 3 illustre une antenne pouvant être utilisée dans le dispositif selon l'invention, et - les figures 4a et 4b illustrent les résultats obtenus à l'aide d'un tel dispositif. La figure 1 représente un local 1 dans lequel sont disposées sensiblement en vis-à-vis une antenne émettrice 2 et une antenne réceptrice 3. L'antenne 2 est reliée à la sortie d'un générateur microonde 4. De même, L'antenne réceptrice 3 est reliée à l'entrée d'une diode de réception hyperfréquence 5 dont la sortie est reliée à un circuit de traitement 6. L'antenne émettrice 2 connectée au générateur microonde 4 rayonne dans l'espace du local 1 une certaine énergie électromagnétique. La distribution de cette énergie dans l'espace est fonction du diagramme de rayonnement de l'antenne mais également des parois du local ainsi que de tous les obstacles présent à l'intérieur. Le mot obstacle est ici pris au sens large et peut désigner aussi bien du mobilier, un animal ou un individu. Dans ces conditions, si l'on place l'antenne de réception 3 dans une zone que l'on peut qualifier de globalement opposée à l'émission, cette antenne est sensible à toutes les perturbations électromagnétiques susceptibles de modifier la répartition des champs dans la pièce. Le générateur microonde 4 fournit la puissance microonde nécessaire au fonctionnement de l'ensemble du dispositif. Les contraintes relatives aux caractéristiques de ce générateur ne sont pas imposées par le dispositif lui-même mais par les normes et spécifications techniques. On rappelle par exemple que la puissance crête de l'ensemble émetteur plus antenne ne doit pas dépasser 500 mW dans la bande 2,45 GHz, 9,9 GHz ou 24,125 GHz. De même, pour chaque fréquence allouée, la dérive en fréquence ne doit pas excéder les bornes fixées par la norme. Les caractéristiques des antennes peuvent également être à priori quelconques. Toutefois, une étude simple du local à surveiller permet d'optimiser les performances du détecteur. S'il s'agit par exemple d'un long couloir, on choisira à la réception et à l'émission des antennes très directives qui concentreront l'énergie électromagnétique dans la zone à surveiller. Si en revanche on souhaite surveiller un volume omnidirectionnel, on choisira des antennes ayant de larges lobes de rayonnement. II est donc préférable d'utiliser des réseaux d'antennes imprimées à lobe conformé. De telles antennes permettent en effet une grande sensibilité dans une zone choisie et une très faible sensibilité dans toute autre zone, ce qui évite les déclenchements de proximité. La diode 5 doit être capable de détecter le signal reçu à la fréquence de travail du générateur 4. Ses caractéristiques ne sont pas critiques mais plus la diode est sensible et meilleure est la dynamique de mesure. La figure 2 représente une variante permettant d'augmenter la fiabilité de la détection. Seuls les antennes y ont été représentées. A cet effet, on place dans un local 7 plusieurs antennes de détection 8, ici trois antennes réparties dans la zone d'émission de l'antenne émettrice 9. Un réseau local peut alors être chargé de collecter l'information de détection qui est fournie à une centrale de traitement. Les figures 4a et 4b montrent le résultat successibles d'être obtenu grâce aux dispositifs selon l'invention. Dans ce cas le générateur microonde utilisé était un générateur fourni sous la référence 91F 112A par la société française OMEGA TECHNOLOGIES. La diode hyperfréquence 5 était une diode distribuée par la société française RADIALL sous la référence R 451531 dont la plage de fonctionnement s'étend de 0,01 GHz à 18 GHz et dont la sensibilité est supérieure à 500 mV/mW. Enfin les antennes 2 et 3 d'émission et de réception respectivement étaient identiques et imprimées sur substrat diélectrique (Verre PTFE avec er = 2,2, épaisseur du diélectrique 1,52 mm). Chaque antenne était constituée comme représenté à la figure 3 par un ensemble d'antennes élémentaires 10 de forme carrée, reliées entres elles par une ligne à micro ruban et constituant un réseau. L'alimentation était effectuée par sonde coaxiale. Une telle antenne rayonne dans une polarisation linéaire parallèle à la ligne d'alimentation avec un gain maximum de 15dB. Le détecteur qui vient d'être décrit a été placé dans une pièce mesurant environ 4m x 4m et les antennes étaient disposées comme représenté à la figure 1. Divers éléments de mobiliers étaient présents dans la pièce. La tension à la sortie de la diode a été enrégistrée à l'aide d'une table traçante XY. Dans les deux cas représentés aux figures 4a et 4b, la pièce a été laissée vide au début de chaque enregistrement pendant environ 1 minute 30 (zone A). Les zones B représentent l'entrée et les déplacements lents d'une personne dans la pièce. En C, (figure 4a) la personne se déplaçait dans les zones d'ombre de l'antenne et elle traversait le faisceau pour les deux pics D. Enfin dans la zone E, la personne était assise et manipulait un oscilloscope. En ce qui concerne la figure 4b la personne était assise et immobile dans les zones F et écrivait lentement dans la zone G. On constate que les fluctuations du niveau de la tension de sortie de la diode 5 permettent d'une détection de présence sans ambiguïté. On remarque également les fluctuations très importantes qui surviennent lorsqu'une personne traverse le faisceau direct entre les deux antennes. Utilisé dans ces conditions, le détecteur peut alors servir de compteur susceptible par exemple d'enregistrer le nombre de personnes qui traversent un couloir. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de présence dans un local, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à émettre un rayonnement microonde à partir d'une antenne émettrice disposée dans ledit local en direction d'une antenne réceptrice également disposée dans le local, à détecter le rayonnement reçu par ladite antenne réceptrice, et à traiter le signal détecté en vue de relever ses variations de niveau liées à une présence. 2. Dispositif de détection de présence, caractérisé par le fait qu'il comprend un générateur microonde (4), une antenne émettrice (2) reliée audit générateur, au moins une antenne réceptrice (3), un détecteur microonde (5) relié à ladite antenne réceptrice pour délivrer un signal électrique fonction du rayonnement microonde reçu par ladite antenne réceptrice, et des moyens de traitement (6) pour analyser les variations de niveau du signal délivré par le détecteur microonde. 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel lesdites antennes sont des antennes imprimées sur substrat diélectrique à lobes conformés.