Brevet FR2777357A1 — publié le 19991015

SYSTÈME DE LOCALISATION La présente invention concerne un système de localisation. L'invention oencerne, plus particulièrement, un système permettant de localiser, au moins à faible distance et avec précision, un être vivant pourvu d'un terminal approprié. On connaît de nanbreux systèmes permettant de déclencher une alarme automatiquement lorsqu'une personne requiert une aide ou lorsque cette dernière sort d'un périmètre de surveillance. Ces dispositifs sont généralement déclenchés lorsque la distance entre un terminal mobile et une station de base dépasse un seuil prédéterminé. Par exemple, le document WO-A-96/18913 décrit un système de détermination de distance permettant de déclencher une alarme lorsqu'un mobile associé à un porteur s'écarte d'une distance supérieure à un seuil prédéterminé d'une station de base. Un inconvénient de ce système et des autres systèmes connus est qu' ils ne permettent pas de retrouver le porteur du terminal en le localisant. Cet inconvénient est particulièrement critique pour des personnes handicapées et notamment atteintes de la maladie d'Alzheimer. Ces dernières ne peuvent en effet déclencher de leur propre initiative une demande d'aide et peuvent se mettre dans des conditions susceptibles de devenir dangereuses. I1 serait souhaitable de disposer d'un système qui permette d'alerter automatiquement une personne responsable et qui lui permette de porter assistance à la personne handicapée. Un objet de la présente invention est de proposer un nouveau système de localisation de personnes ou d'animaux qui ne présente pas les limitations des systèmes connus. La présente invention vise également à proposer un tel système qui permette le déclenchement automatique d'une alarme selon différents critères et, en particulier, selon d' autres critères que la distance. La présente invention vise en outre à proposer un système qui associe une localisation à faible distance à une localisation indépendamment de la station de base. Une caractéristique de la présente invention est d'associer une détection de la distance séparant le module émetteur du module récepteur à une mesure de relèvement du module émetteur. Ces deux moyens associés sont actifs à faible distance (inférieure à 5 km). Au sens de la présente invention, le module émetteur (ou à surveiller) est l'équipement que porte la personne handicapée ou l'animal dont on souhaite surveiller les déplacements. Le module récepteur (ou de recherche) correspond à 1 'équipement dont dispose la personne chargée de cette surveillance. Bien entendu, ces deux équipements ont en pratique chacun des fonctions d'émission et de réception. Plus particulièrement, la présente invention prévoit un système de localisation comportant au moins un module émetteur propre à recevoir et à émettre des signaux radiofréquences au moins en réponse à une réception de signaux radiofréquences provenant d'un module récepteur, le module récepteur étant propre à émettre et à recevoir des signaux radiofréquences et comportant des moyens pour déterminer la distance qui le sépare du module émetteur et des moyens pour déterminer le relèvement du module émetteur par rapport au module récepteur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le module émetteur est associé à au moins un capteur d'un paramètre physiologique ou environnemental d'un être vivant à localiser et comporte des moyens pour transmettre des informations liées à ce paramètre vers le module récepteur, ledit paramètre étant choisi parmi le rythme cardiaque, la tension artérielle, la température corporelle, la température ambiante ou l'accélération subie par le module émetteur. Selon un mode de réalisation de la présente invention, une transmission de signaux pour déterminer la distance et le relèvement du module émetteur par rapport au module récepteur est déclenchée par un dépassement d'un seuil dudit paramètre. Selon un mode de réalisation de la présente invention, lesdits signaux radiofréquences sont transmis par trains d' irripul- sions, lesdites informations liées au paramètre mesuré étant transmises par modulation desdits trains d'impulsions. Selon un mode de réalisation de la présente invention, chaque module est adapté à être associé à un réseau de téléphonie mobile. La présente invention concerne également un module émetteur propre à être localisé à partir de ses émissions radiofréquences, et qui comporte des moyens d'émission-réception de signaux radio fréquences et des moyens pour émettre des informations liées à des mesures effectuées au moyen d'au moins un capteur d'un paramètre physiologique ou environnemental d'un être vivant auquel le module est associé. La présente invention concerne en outre un module récepteur de localisation d'au moins un module émetteur, qui comporte des moyens d'émission-réception de signaux radiofréquences un moyen de détermination d'une distance le séparant d'un module émetteur, la mesure de distance étant effectuée à partir d'une mesure de temps de propagation de trains d'impulsions émis par le module récepteur et par le module émetteur ; et un moyen de mesure de relèvement du module à surveiller, la mesure de relèvement étant effectuée à partir du déphasage entre les signaux reçus par deux antennes du module récepteur. Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles la figure 1 représente un mode de réalisation d'un module récepteur selon la présente invention la figure 2 représente un mode de réalisation d'un module émetteur selon la présente invention la figure 3 illustre un mode de réalisation de moyens de mesure de distance selon la présente invention la figure 4 illustre un mode de réalisation de moyens de mesure de relèvement selon la présente invention ; et la figure 5 illustre un mode de réalisation d'un système selon l'invention associé à un réseau de localisation externe Les mêmes éléments ont été désignés par les mêmes références aux différentes figures. Pour des raisons de clarté, seuls les éléments qui sont nécessaires à la compréhension de 1' inven- tion ont été représentés et seront décrits par la suite. La figure 1 représente, sous forme de schéma-blocs, un mode de réalisation d'un module récepteur 1 selon la présente invention. Ce module comprend un bloc d'émission 11 (Tx), un bloc de réception 12 (Rx), une unité centrale 13 (UC) de traitement des signaux reçus et à émettre, et une ou plusieurs antennes 14. Le choix d'une ou plusieurs antennes 14, 14' pour le module récepteur 1 dépend, en particulier, de la méthode utilise pour la mesure de relèvement tomme on le verra par la suite. Dans le oes où plusieurs antennes 14, 14' sont utilisées pour la mesure de relèvement, le module 1 comporte un réseau d'adaptation (Sep) 15 entre les antennes 14, 14' et les blocs d'émission 11 et de réception 12. Le module 1 est, de préférence, associé à un écran de visualisation 16 (Scr) et à un clavier 17 (K) de saisie d'informations. La figure 2 représente un mode de réalisation d'un module émetteur 2 selon la présente invention. Ce module 2 oom- porte, tomme le module récepteur, un bloc d'émission (Tx) 21 et un bloc de réception (Rx) 22 de données, une unité centrale (UC) 23 de traitement des données émises et reçues et une antenne 24 d'émission-réception. Dans un mode de réalisation préféré tel que représenté à la figure 2, le module 2 comporte en outre une entité 28 (UA) d'acquisition de résultats de mesures effectuées par des capteurs 3 (Det) comme on le verra par la suite. Une caractéristique de la présente invention est que le module 1 peut non seulement détecter la distance qui le sépare d'un module 2 à surveiller, mais également déterminer le relèvement de ce module distant. Ainsi, selon l'invention, les programmes de traitement de signal exécutés par l'unité centrale 13 (et accessoirement par 1 'unité 23) et les moyens d'émission- réception du module 1 (en particulier, les antennes 14, 14') sont adaptés à une mesure de relèvement. Selon la présente invention, les émissions radiofréquences des modules 1 et 2 sont effectuées selon un mode par impulsions et non pas en continu. Cela présente plusieurs avantages. Un premier avantage est que la consommation d'énergie est considérablement réduite. Un deuxième avantage est que la portée étant directement liée à la puissance émise en ne tenant pas compte des gains des différentes antennes, il est désormais possible d'obtenir une puissance d'émission donc une portée beaucoup plus importante tout en conservant une consoomation faible. La figure 3 illustre un mode de réalisation d'une mesure de la distance séparant un module 1 et un module 2 selon la présente invention. La figure 3 représente, sous forme de chronogrammes, les relations entre les instants d'émission et de ré réception d'un train d'impulsions émis par le module récepteur 1 dans le but d'évaluer la distance le séparant du module émetteur 2. A la figure 3, deux chronogrammes ont été utilisés pour illustrer respectivement la présence de trains d'impulsions dans les modules 1 et 2. La mesure de distance s 'effectue en mesurant, au sein du module récepteur 1, le temps séparant 1 'émission d'un train d'impulsions P1 par ce module 1 et la réception par celui-ci d'un train d'impulsions P2'. Le train d'impulsions reçu P2' correspond à un train d'impulsions P2 émis par le module émetteur 2 suite à la réception par ce module 2 d'un train d'impulsions P1' (correspondant au train d'impulsions P1). Les trains d'impulsions reçus P1' et P2' ont été représentés atténués par rapport aux trains d'impulsions émis P1 et P2 en raison de l'atténuation classique subie par les signaux radiofréquences lors de la propagation. La distance D séparant les modules 1 et 2 est alors déduite par la formule D=2.c.(T1-T2), où T1 représente le temps séparant, au sein du module 1, l'émission du train d'impulsions Pî de la réception du train d'impulsions P2', où T2 représente le temps séparant, au sein du module 2, la réception du train d'impulsions P1' de l'émission du train d'impulsions P2 de retour, et où c représente la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques. La mise en oeuvre, au sein des modules 1 et 2, d'une mesure de distance telle qu'illustrée en relation avec la figure 3 est à la portée de 1 'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. On notera que, selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, la fréquence du signal modulé correspond aux fréquences utilisées par les réseaux téléphoniques, par exemple, 430 MHz, 900 MHz, 1800 MHz. Les fréquences les plus élevées étant les mieux adaptées pour les modules à surveiller 2 car elles permettent d'utiliser des antennes de petites dimensions. L'intervalle de temps séparant deux trains d'impulsions de recherche par le module 1 est choisi en fonction de l'application et, en particulier, en fonction de la capacité de déplacement du module à surveiller 2, afin que les mesures successives de distance ne permettent pas au module 2 de trop s'éloigner du module 1 entre deux mesures. On peut ainsi toujours effectuer une mesure de relèvement avant que le module 2 sorte de la zone de couverture du module de recherche 1. A titre d' exemple particulier, la cadence des trains d'impulsions est de 1 'ordre de 2 à 60 secondes ou plus. De préférence, elle s'ajuste en fonction de la distance séparant les modules 1 et 2 et par rapport à la vitesse de variation de cette distance. De préférence, la mesure de distance par le module 1 est associée à un seuil de distance déclenchant une alarme. Ce seuil de distance est réglable par l'utilisateur en fonction de la distance d'éloignement maximum qu'il autorise au module 2. Selon un mode de réalisation préféré, un deuxième seuil de distance est utilisé par le module 1 afin de détecter une sortie du module 2 de la zone de couverture ou un dysfonctionnement de la mesure de distance. Ce deuxième seuil est temporel, c'est-à-dire qu'à partir de l'instant d'émission d'un train d'impulsions P1 par le module 1, si ce module 1 n'a pas reçu en retour un train d'impulsions P2' à l'issue d'une durée prédéterminée, on considère que le module 2 est sorti de la zone de couverture ou qu'il y a un dysfonctionnement. Une différence essentielle entre les premier et deuxième seuils est que le premier seuil est interprété après réception du train d'impulsions P2', c'est-à-dire une fois que la distance a pu être mesurée, alors que le deuxième seuil est interprété par le défaut de réception d'un train d'impulsions en retour. De préférence, la mesure de distance est utilisée pour adapter les puissances d ' émission des modules 1 et 2 de façon à minimiser leur consommation d'énergie. Selon l'invention, la mesure de distance est associée à une mesure de relèvement. Cette mesure de relèvement peut être déclenchés à chaque train d'impulsions de mesure de distance ou, à titre de variante, être déclenchée uniquement lorsque la distance séparant les modules chercheur 1 et à surveiller 2 excède le premier seuil de distance paramétré par l'utilisateur. Selon un premier mode de réalisation non représenté, la mesure de relèvement s'effectue en reeherehant un nul ou un maximum de réception au moyen d'une antenne 14 directive du module 1. La mise en oeuvre d'une telle technique de mesure de relèvement est à la portée de l'homme du métier. Selon un deuxième mode de réalisation illustré par la figure 4, cette mesure de relèvement est effectuée en mesurant le déphasage des signaux reçus par deux antennes 14 et 14' par une mesure d'interférométrie. La figure 4 représente, de façon très schématique, un module 1 de recherche pourvu de deux antennes 14, 14' et un module 2 à surveiller. La mesure de relèvement s'effectue en déterminant le déphasage, c'est-à-dire le temps At de propagation supplémentaire du signal émis par le module 2 en direction du module 1 selon qu'il est reçu par l'antenne 14 ou par l'antenne 14'. En connaissant la distance d séparant les antennes 14 et 14', on déduit l'orientation O du module 2 par rapport au module 1. La mesure de relèvement s'effectue, de préférence, sur la base des trains d'impulsions (P2, figure 3) émis par le module 2 en retour à des trains d'impulsions de mesure de distance (P1) émis par le module de recherche 1. Comme cela a déjà été indiqué précédemment, la mesure de relèvement pourra, le cas échéant, n'être déclenchée qu'à partir du moment ou un premier seuil de distance est dépassé. Le module de recherche 1 dispose donc désormais non seulement de la distance qui le sépare du module 2 mais également du relèvement de ce module 2 par rapport au module de recherche. Une autre caractéristique de l'invention est que le module à surveiller reçoit des résultats de mesures effectuées par au moins un capteur ou détecteur auquel il est associé. Selon un premier mode de réalisation du système de recherche de l'invention, des informations liées aux paramètres mesurés par les détecteurs (3, figure 2) sont transmises au module de recherche 1 à chaque mesure de distance. Ces informations sont, par exemple, transmises sous forme d'une modulation des impulsions P2 du moyen de mesure de distance. Selon un autre mode de réalisation, les paramètres détectées par les capteurs 3 sont interprétés directement par le module 2 et les informations qui y sont liées ne sont transmises au module de recherche 1 que lorsqu'un seuil con oencenant un des paramètres est dépassé et nécessite d'avertir la personne de surveillance. A titre d'exemple de paramètre pouvant être surveillé au moyen des détecteurs 3, on notera le rythme cardiaque, la tension artérielle, la température corporelle, la température ambiante, etc. Dans certaines applications, il peut être intéressant de savoir si les déplacements du module à surveiller changent brusquement de vitesse. Pour ce faire, on pourra utiliser un dispositif mesurant les accélérations en guise de détecteur 3 associé au module 2. A titre de variante, on pourra également mémoriser au sein du module 1 plusieurs mesures de distance successives afin de déterminer une évolution de la vitesse du module à surveiller. La figure 5 illustre, de façon très schématique, un mode de réalisation de la présente invention appliqué à une combinaison d'une localisation directe avec une localisation au moyen d'un réseau externe, par exemple de téléphonie mobile. Selon ce mode de réalisation, dès que le module à surveiller 2 s'échappe de la zone de contrôle (zone de couverture) déterminée par la portée maximum du couple module de recherche/module à surveiller, les modules 1 et 2 se connectent automatiquement sur un réseau externe (par exemple de téléphonie mobile). Ils sont alors considérés comme des abonnés. Un tel réseau est généralement constitué d'une multitude de stations de base 4 définissant un maillage de cellules Ci à l'intérieur duquel chaque abonné peut etre localisé. La localisation de la cellule dans laquelle se trouve un abonné et la gestion du passage d'une cellule à une autre est réalisée, de façon classique, par un système de gestion du réseau téléphonique 5. Le module chercheur 1 utilise les informations ccmmuni- quées par le réseau téléphonique sur la cellule dans laquelle se trouve le module 2 de manière à étendre virtuellement sa portée. On perd alors l'information de distance et de relèvement à courte distance mais on sait dans quelle zone géographique ( (cellule) se trouve le module émetteur. Pour retrouver les informations de distance et de relèvement, on amène le module de recherche dans cette zone. Un avantage de la présente invention est qu'elle permet d'effectuer, de façon simple, une mesure de distance et de relèvement, permettant la surveillance d'une personne ou d'un animal ou de tout objet mobile à faible distance. Un autre avantage de la présente invention est que, associée à un système de réseau de type de téléphone mobile, elle permet de compléter cette recherche de localisation à courte distance par une recherche à distance plus élevée. Un autre avantage de la présente invention est que, par les techniques choisies pour effectuer les mesures de distance et de relèvement, celle-ci s 'applique particulièrement bien à des systèmes portables de petite dimension et alimentés par pile, en particulier, pour ce qui concerne le module à surveiller. Bien entendu, la présente invention est susceptible de diverses variantes et modifications qui apparaîtront à 1'homme de l'art. En particulier, la réalisation pratique des modules de recherche et à surveiller est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. On notera que, bien que l'on ait souvent fait référence dans la description qui précède à un vocabulaire adapté à des technologies analogiques pour expliquer le fonctionnement de 1' invention, celle-ci pourra être mise en oeuvre par des systèmes utilisant exclusivement des techniques numériques. En outre, un même module de recherche peut être adapté à localiser plusieurs modules à surveiller distincts. REVENDICATIONS 1. Système de localisation, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un module émetteur (2) propre à recevoir et à émettre des signaux radio fréquences au moins en réponse à une réception de signaux radiofréquences provenant d'un module récep teur (1), le module ré récepteur (1) étant propre à émettre et à recevoir des signaux radiofréquences et comportant des moyens (13) pour déterminer la distance (D) qui le sépare du module émetteur et des moyens (13) pour déterminer le relèvement du module émetteur par rapport au module récepteur. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module émetteur (2) est associé à au moins un capteur (3) d'un paramètre physiologique ou environnemental d'un être vivant à localiser et comporte des moyens (23, 28) pour transmettre des informations liées à ce paramètre vers le module récepteur (1), ledit paramètre étant choisi parmi le rythme cardiaque, la tension artérielle, la température corporelle, la température ambiante ou l'accélération subie par le module émetteur. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une transmission de signaux pour déterminer la distance et le relèvement du module émetteur (2) par rapport au module récepteur (1) est déclenchée par un dépassement d'un seuil dudit paramètre. 4. Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits signaux radio fréquences sont transmis par trains d'impulsions, lesdites informations liées au paramètre mesuré étant transmises par modulation desdits trains d'impulsions. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque module est adapté à être associé à un réseau de téléphonie mobile. 6. Module émetteur (2) propre à être localisé à partir de ses émissions radiofréquences, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (21, 22, 24) d'émission-réception de signaux radiofréquences et des moyens (23, 28) pour émettre des informations liées à des mesures effectuées au moyen d'au moins un capteur (3) d'un paramètre physiologique ou environnemental d'un être vivant auquel le module est associé. 7. Module récepteur (1) de localisation d'au moins un module émetteur (2), caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (11, 12, 14) d'émission-réception de signaux radiofréquences ; un moyen (13) de détermination d'une distance le séparant d'un module émetteur (2), la mesure de distance étant effectuée à partir d'une mesure de temps de propagation (T1) de trains d'impulsions (P1) émis par le module récepteur (1) et par le module émetteur (2) ; et un moyen (13) de mesure de relèvement du module à surveiller, la mesure de relèvement étant effectuée à partir du déphasage entre les signaux reçus par deux antennes (14, 14') du module récepteur.