Brevet FR2844590A1 — publié le 20040319

La présente invention concerne les systèmes de navigation permettant à un utilisateur de se diriger soit à pied, soit à l'aide d'un véhicule, vers une destination déterminée et à trait en particulier à un système de navigation utilisant la reconnaissance vocale. Avec la mise en oeuvre du système américain GPS (Global Positioning System) de localisation précise d'un mobile et bientôt d'un système européen, grâce à plusieurs satellites, des systèmes de navigation sont apparus sur le marché. Il est 10 maintenant possible d'équiper un véhicule automobile à l'aide d'un système du type GPS (beaucoup de véhicules neufs en sont maintenant équipés) qui permet au conducteur de se diriger vers un lieu déterminé à l'aide d'icônes directionnelles et/ou de cartes de localisation successives affichées sur un écran 15 d'affichage. Il lui suffit pour cela d'entrer préalablement dans le système l'adresse exacte du lieu o il désire se rendre. Un tel système de navigation existe également pour un piéton disposant d'un assistant personnel (PDA) autonome et/ou relié à un serveur fournissant à l'utilisateur les indications 20 par voie graphique et/ou orale lui permettant de connaître précisément le chemin à suivre au fur et à mesure qu'il avance vers son point de destination. Il existe cependant un domaine o un système de navigation prend toute sa valeur, c'est le transport par taxis. En raison 25 de la difficulté à connaître toutes les adresses possibles demandées par les clients aux conducteurs de taxi, beaucoup de taxis sont maintenant équipés d'un système de navigation. Pour ce faire, le système de navigation dans le taxi dispose d'un calculateur dans lequel le conducteur de taxi doit entrer les 30 informations de destination fournies par le client. Ce calculateur est la plupart du temps combiné avec un système GPS associé à des composants électroniques (gyroscope, odomètre) qui par estimation pemettent de déterminer la position à lOm près du taxi même quand les satellites ne sont plus visibles (tunnels, grands immeubles arbres, etc. La détermination du chemin à parcourir est soit autonome car les éléments nécessaires au calcul se trouvent dans le 5 système embarqué sur CD Rom, soit reliée par radio à une station centrale disposant d'un calculateur et des données permettant le calcul du chemin optimal. Dans ce cas, la station centrale peut donc fournir par radio l'affichage des informations nécessaires au taxi pour se diriger vers l'adresse 10 indiquée par le client. Malheureusement, les systèmes de navigation actuels existant sur le marché nécessitent une interaction longue et dangereuse entre le conducteur et le calculateur de navigation. Cette interaction est longue car les calculateurs affichent des 15 menus sur un écran et le conducteur doit alors parcourir à l'aide d'une télécommande ou d'un écran tactile de longues listes de lettres et de noms pour composer et trouver le nom de la ville, puis le nom de la rue et enfin le numéro. Ce temps d'interaction, par sa durée, est incompatible avec la qualité 20 de service attendu par un client de taxi. En plus, cette interaction est dangereuse parce que le conducteur peut la réaliser alors que le véhicule est en déplacement malgré les recommandations des constructeurs et l'attention du conducteur s'en trouve fortement altérée. C'est pourquoi le but de l'invention est de fournir un système de navigation rapide et sr, qui ne nécessite pas d'entrer manuellement dans un dispositif les informations ayant trait à la destination choisie. L'objet de l'invention est donc un système de navigation à 30 la disposition d'un utilisateur mobile comprenant un dispositif de navigation connecté à une unité de localisation par satellite (GPS) communiquant à chaque instant à une unité de sortie les informations permettant à l'utilisateur du système de se diriger vers une destination précise qu'il a communiquée à une unité d'entrée des données. L'unité d'entrée de données comprend un dispositif de reconnaissance vocale relié à un micro et à une base de données de phonèmes, le dispositif de reconnaissance vocale convertissant au moyen de la base de 5 données de phonèmes, les informations vocales sur la destination choisie fournies par l'utilisateur à l'aide du micro en données numériques transmises au dispositif de navigation. Un autre objet de l'invention est un procédé de navigation 10 basé sur la reconnaissance vocale utilisant un système comprenant essentiellement un dispositif de reconnaissance vocale disposant d'un micro et un dispositif de navigation connecté à une unité GPS et à une unité de sortie. Un tel procédé comprend les étapes suivantes: a) l'utilisateur du système fournit des informations vocales à l'aide du micro sur une destination à atteindre, b) le dispositif de reconnaissance vocale convertit les informations vocales en informations numériques, et c) le dispositif de navigation fournit à partir de ces 20 informations numériques et à l'aide de l'unité de sortie des informations de guidage permettant à l'utilisateur d'atteindre sa destination. Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui 25 suit faite en référence aux dessins dans lesquels: - la figure 1 représente un bloc-diagramme de système de navigation selon l'invention, et - la figure 2 représente un organigramme des étapes du procédé mis en oeuvre pour fournir les données nécessaires à la 30 navigation après qu'une destination a été fournie vocalement au système selon l'invention. Le système de navigation selon l'invention représenté sur la figure 1 est décrit ci-après dans un mode de réalisation préféré o l'utilisateur est un taxi. Cependant, un tel système de navigation n'est pas limité aux taxis et peut être utilisé dans de nombreuses autres applications. Le système de navigation installé dans un taxi comprend essentiellement un dispositif de reconnaissance vocale 10 5 connecté à un dispositif de navigation 12. Le dispositif de reconnaissance vocale 10 est, de façon générale, un dispositif de traitement de données disposant d'un logiciel de reconnaissance vocale et ayant à sa disposition une base de données spécifique 16 puisque c'est une base de données de 10 phonèmes adaptée au système de l'invention. En effet, cette base de données contient des dictionnaires de phonèmes des noms de villes, des noms de voies (rues, avenues, boulevards,...) et d'un certain nombre de points d'intérêt (monuments, musées, hôtel de ville,...>). Ces dictionnaires diffèrent donc des 15 dictionnaires classiques utilisés en reconnaissance vocale qui sont basés sur les noms communs dans les différentes langues. Ils ne sont pas adaptés lorsqu'il s'agit de reconnaître des noms de villes ou des noms de rues qui sont autant de noms propres inconnus des dictionnaires classiques. En outre, la 20 fonction recherchée n'est pas la même puisque avec un dictionnaire de phonèmes classique, on s'efforce de trouver des similitudes entre les informations vocales et les phonèmes du dictionnaire, similitudes que le système organise par listes allant de la plus plausible à la moins plausible. En 25 conséquence, un système de ce type reconnaît toujours quelque chose, ce qui entraîne un taux d'erreur important. Un micro 16 connecté au dispositif de reconnaissance vocale 10 permet au conducteur de taxi de fournir devant le micro les informations vocales nécessaires pour atteindre une 30 destination fournie préalablement par un client. Un tel micro peut être un micro de proximité doté d'un bouton pousssoir de type " push to talk " pour prévenir le système que des informations vocales vont lui être fournies. Mais de façon à permettre au conducteur de rester concentré sur la conduite du véhicule sans que ses mains soient sollicitées, il est préférable d'utiliser un micro passant d'un état inactif à un état actif lorsque le conducteur se met à parler devant le micro. De façon à éviter le " masquage " de la première syllabe 5 d au temps de réaction du micro consécutif à la montée en puissance du signal vocal, le signal vocal est enregistré dans une mémoire tampon qui transmet son contenu au système dès que le signal vocal atteint un niveau de puissance constant. Bien que le dispositif de reconnaissance vocale 10 en soi 10 ne fasse pas l'objet de l'invention, il est utile d'en donner un aperçu. Un tel dispositif est basé sur un moteur de reconnaissance qui accepte en entrée un signal de parole fourni généralement par un micro et fournit en sortie la phrase reconnue sous forme textuelle. Le décodage ou conversion du 15 signal vocal en texte s'appuie sur un lexique emmagasiné dans la base de données 14 et contenant la liste de tous les mots qui peuvent être prononcés par le locuteur avec pour chacun d'eux une transcription phonétique et éventuellement des variantes représentant les différentes prononciations qui 20 peuvent être entendues. Dans le cas d'application aux taxis de la région parisienne, le lexique comprend les noms de 350 communes, les noms des différents types de voies (rue, avenue, boulevard,...) ainsi que les noms de ces voies (environ 40 000). La conversion 25 utilise également des modèles de langage fournis par le logiciel de reconnaissance et fondés sur une approche probabiliste pour modéliser le langage utilisé par les locuteurs et des modèles acoustiques constituant une représentation acoustique des phonèmes fournis par la base 30 de données. Le dispositif de reconnaissance vocale dispose également d'un logiciel de synthèse vocale permettant à partir des données numériques obtenues après conversion de restituer des informations vocales grâce à un haut-parleur 18. Cette restitution est utile pour que l'utilisateur (le conducteur de taxi) puisse valider ou répéter les informations vocales donnant la destination du client. En supposant que le dispositif de reconnaissance vocale ait plusieurs choix 5 possibles à partir des informations vocales qu'il a converties, les choix sont donnés au moyen du haut-parleur 18 et le conducteur répond par le numéro dans une liste ou " oui " s'il n'y a qu'une occurrence pour valider le choix si les informations vocales restituées correspondent aux informations 10 vocales entrées et " non " si les informations vocales restituées ne correspondent pas aux informations vocales entrées. Lorsqu'il y a échec de la reconnaissance vocale, le dispositif de reconnaissance vocale peut soumettre un choix au 15 conducteur comme on vient de le voir, mais il est également prévu de demander la répétition de la destination par le conducteur ou d'épeler les première lettres du mot important. Plusieurs essais, par exemple 3, sont envisageables dans la mesure o le temps écoulé pour réaliser ces essais ne dépasse 20 pas une valeur prédéterminée, par exemple lOs. Lorsqu'après un certain nombre d'essais, le dispositif fait appel, dans le mode de réalisation préféré, à une station centrale (non montrée) grâce à un émetteur/récepteur 20 en liaison hertzienne avec la station centrale. A noter que la station centrale fait alors 25 partie intégrante du système de navigation selon l'invention. Lorsqu'il y a reconnaissance vocale, soit pour le système embarqué, soit au moyen de la station centrale qui a renvoyé par liaison hertzienne les informations recherchées sous forme numérique (texte) au dispositif de navigation 12, ce dernier 30 peut donc, grâce à son logiciel de navigation et à un dispositif de localisation (GPS) 22, fournir les informations permettant au taxi de se rendre à la destination demandée. Un système de navigation tel que celui représenté sur la figure 1 s'appuie en fait sur une localisation à base d'estime et sur le GPS. L'estime est la méthode permettant de reconstituer la trajectoire locale du véhicule grâce à un odomètre fournissant la longueur du déplacement et un gyromètre qui donne les évolutions en direction du véhicule. Le 5 dispositif GPS en liaison hertzienne avec plusieurs satellites, permet le recalage du système d'estime le cas échéant. Les données obtenues par le couplage estime-GPS sont rapprochées constamment des données contenues dans une base de données cartographiques (map matching) 24 de façon à corriger 10 les éventuelles erreurs de positionnement. Grâce aux données résultant de cette comparaison, le système affiche la carte adéquate et/ou les icônes de la direction à prendre en compte avant chaque changement de direction sur l'écran d'un dispositif d'affichage 26 procurant au conducteur de taxi une 15 visualisation claire et précise du chemin à suivre à partir de l'endroit o se trouve le taxi. Certains systèmes de navigation génèrent également sous forme sonore le chemin à prendre grâce à un haut-parleur 27. A noter que le logiciel de navigation doit également prendre en compte des informations sur l'état du 20 trafic pour calculer un parcours optimal mais doit également proposer immédiatement un itinéraire de contournement dès qu'une perturbation majeure est signalée sur l'itinéraire. Tout changement de direction effectué par le conducteur non prévu par le dispositif de navigation est pris immédiatement en 25 compte et un nouveau chemin est calculé. A noter que, dès que Le véhicule sort de l'itinéraire, le dispositif de navigation doit re-calculer le chemin minimal depuis la position actuelle jusqu'à la destination. Le procédé mis en oeuvre dans l'invention est décrit 30 maintenant en référence à la figure 2. Tout d'abord une variable n (nombre d'essais vocaux au micro) est mise à zéro (étape 30). Le conducteur de taxi donne la destination à atteindre sous forme vocale (étape 32). Le dispositif de reconnaissance vocale traite les données vocales et détermine une reconnaissance de la destination. Si cette reconnaissance vocale est confirmée (étape 34), les données vocales converties en données numériques sont alors transmises au dispositif de navigation (étape 36). Lorsque la reconnaissance par le dispositif de reconnaissance vocale n'est pas confirmée, celui-ci peut soumettre des choix au conducteur (étape 38). Si c'est le cas, un certain nombre de choix est fourni au conducteur comme on l'a vu précédemment (étape 40). Le système détermine alors si 10 un choix est validé (étape 42). Si aucun des choix proposés n'est validé, le procédé revient à l'étape d'entrée vocale de la destination par le conducteur (étape 32) pour recommencer le processus. A noter que ce dernier cas se produit rarement dans la mesure o des choix ne sont proposés par le dispositif de 15 reconnaissance vocale que si ce dernier a interprété à peu près correctement les informations vocales mais il subsiste un doute quant à la destination correcte. Dans la plupart des cas, un des choix est validé oralement par le conducteur et il y a transmission des données converties au dispositif de 20 navigation. Lorsque la reconnaissance a été confirmée et donc que le dispositif de reconnaissance vocale n'a plus de nouveaux choix à soumettre, la variable n est mise à n+l (étape 44) et le dispositif détermine si n a atteint un seuil prédéterminé N au25 delà duquel il serait trop long et hasardeux de refaire un nouvel essai (étape 46). Si le seuil (compris entre 2 et 4 inclus) n'est pas atteint, le procédé est rebouclé à l'étape d'entrée vocale de la destination (étape 32) à laquelle le conducteur répète les informations nécessaires. Lorsque le nombre d'essais n a atteint le seuil prédéterminé N, les informations vocales peuvent être transmises à la station centrale grâce à l'émetteur/récepteur embarqué (étape 48). A noter que cet envoi vers la station centrale lorsqu'il y a échec de la reconnaissance par le système embarqué est justifié dans la mesure o la station centrale possède des moyens plus puissants que ceux du système embarqué. Généralement, la reconnaissance vocale qui a échoué avec le système embarqué a toutes chances de réussir avec la 5 station centrale. On détermine donc si la reconnaissance vocale fournie par cette dernière est confirmée (étape 50). S'il y a reconnaissance confirmée, les données numériques sont transmises au système de navigation embarqué (étape 52). Si toutefois la station centrale échoue également dans sa 10 reconnaissance vocale, les données vocales peuvent être transmises vers un centre d'appels (étape 54). Dans celui-ci, un opérateur humain entre alors les données fournies sous forme textuelle après avoir interprété les données vocales fournies par la station centrale (étape 56). Les données sous forme 15 textuelle sont enfin transmises au système de navigation embarqué (étape 52) via la station centrale. A noter qu'il existe plusieurs types de dispositifs de navigation. Il est donc nécessaire que les informations vocales soient converties en chaines de caractères reconnues par le 20 dispositif de navigation sachant que ce dernier ne stocke pas les mots composant une adresse dans le même ordre ni avec les mêmes règles (par exemple pour un certain type de dispositif de navigation: pas de majuscules, pas de tirets,...). Lorsque c'est la station centrale qui transmet les données numériques 25 au système embarqué, elle connaît le numéro du taxi et donc le type de dispositif de navigation qu'il comporte et peut ainsi convertir les données dans le bon format. Bien que le système selon l'invention a été décrit dans son application aux taxis, il peut être utilisé pour tout type 30 de véhicule privé ou public. On peut même envisager que, outre un système embarqué, chaque véhicule soit relié par voie hertzienne comme les taxis à une station centrale (comportant un centre d'appels associé) permettant de remédier à des échecs de reconnaissance vocale du système embarqué et disposant de moyens moins puissants que ceux de la station centrale. Dans une autre application du système de navigation selon l'invention, un individu se déplaçant à pied a à sa disposition 5 un téléphone portable et un dispositif portable du type assistant personnel (PDA) comportant un système de positionnement précis D-GPS à la place du système d'estime du système de navigation décrit sur la figure 1. Dans ce cas, le micro du portable sert de micro du système mais on peut 10 envisager un dispositif du type PDA réunissant une grande partie des moyens du système de navigation y compris le micro et l'écran d'affichage permettant d'afficher la cartographie nécessaire pour se rendre à destination. Dans le cadre de l'application aux piétons qui a été 15 mentionnée cidessus, le système selon l'invention peut être d'une grande utilité pour le guidage d'un aveugle. Dans ce cas, bien sr, la sortie des informations de guidage est réalisée de façon sonore (haut-parleur ou écouteur) et non plus par écran d'affichage. On peut très bien envisager que la sortie sonore 20 donne des indications très simples du type " continuer tout droit " ou " tourner dans la première rue à droite à 100 pas ". Une des caractéristiques essentielles de l'invention réside dans le fait que l'utilisateur ne fournit pas n'importe quelles informations au dispositif de reconnaissance vocale 25 mais un ensemble restreint d'informations ayant trait à la destination demandée. Normalement, ces informations sont au nombre de trois (il pourrait y en avoir plus comme la ou les premières lettres du nom de la voie), à savoir 1) le nom de la commune, 2) le nom de la voie et 3) le numéro dans cette voie. 30 L'ensemble peut être énoncé en une seule fois, ou en cas d'échec de la reconnaissance, le système aide l'utilisateur soit en lui affichant sur l'écran les demandes dans cet ordre dans le cas d'un taxi, soit en lui énonçant oralement les demandes dans le cas de l'aveugle. A chaque demande, Il l'utilisateur donne la réponse devant le micro, soit en langage naturel, soit en épelant, soit par combinaison de ces 2 modes. Un exemple est donné ci-après: 1. demande: nom de la Commune ? utilisateur: CACHAN 2. demande: type et nom de la voie ? utilisateur: AVENUE DE LA REPUBLIQUE 3. demande: numéro de la voie ? utilisateur: 45 A noter que le numéro de la voie peut, lorsque le logiciel de reconnaissance dispose d'un module de compréhension, être prononcé de différentes manières. Ainsi, certains champs peuvent être supprimés. Ici, on pourrait se contenter de AVENUE REPUBLIQUE. Comme on l'a vu plus haut, le système peut avoir un doute sur la destination et proposer plusieurs choix à l'utilisateur, soit en affichant ces choix sur l'écran, soit en les énonçant oralement dans le cas du taxi et de l'aveugle. Par exemple, en supposant que la destination demandée soit: 20 PARIS, rue Pierre et Marie Curie, n0 3, le système pourrait proposer les choix suivants 1. Paris, rue Pierre Carré, n0 3 2. Paris, rue Pierre et Marie Curie, n03 3. Parisis, rue Pierre et Marie Curie, no 3 L'utilisateur répondra " 2 ", pour la deuxième proposition. REVENDICATIONS 1. Système de navigation à la disposition d'un utilisateur mobile comprenant un dispositif de navigation (12) connecté 5 à une unité de localisation par satellites du type GPS (22) communiquant à chaque instant à une unité de sortie (26) les informations permettant à l'utilisateur du système de se diriger vers une destination précise qu'il a communiquée à une unité d'entrée des données; caractérisé en ce que ladite unité d'entrée de données comprend un dispositif de reconnaissance vocale (10) relié à un micro (16) et à une base de données de phonèmes (14), ledit dispositif de reconnaissance vocale convertissant au moyen de ladite base de données de phonèmes, les 15 informations vocales sur la destination choisie fournies par l'utilisateur à l'aide dudit micro en données numériques transmises audit dispositif de navigation. 2. Système de navigation selon la revendication 1, comprenant 20 en outre une station centrale reliée audit dispositif de reconnaissance vocale (10) par liaison hertzienne, ladite station centrale comprenant également des moyens de reconnaisssance vocale pour recevoir et convertir lesdites informations vocales transmises par ledit dispositif de 25 reconnaissance vocale du système de navigation lorsque celui-ci échoue dans la reconnaissance des informationhs vocales et transmettre les informations numériques résultant de la conversion audit dispositif de reconnaissance vocale pour que celui-ci les fournissent audit dispositif de 30 navigation (12). 3. Système de navigation selon la revendication 2, comprenant en outre un centre d'appels relié à ladite station centrale, un opérateur dudit centre d'appels fournissant à ladite station centrale les données numériques correspondant auxdites informations vocales lorsque ladite station centrale échoue dans la reconnaissance desdites informations vocales. 4. Système de navigation selon la revendication 1, 2 ou 3, comprenant en outre un haut-parleur (18) et dans lequel ledit dispositif de reconnaissance vocale (10) dispose d'un logiciel de synthèse vocale, une synthèse vocale des 10 informations numériques obtenues après conversion desdites informations vocales étant fournie à l'utilisateur par ledit dispositif de reconnaissance vocale. 5. Système de navigation selon la revendication 4, dans lequel 15 ledit dispositif de reconnaissance vocale fournit plusieurs choix possibles après synthèse vocale des informations numériques obtenues après conversion desdites informations vocales. 6. Système de navigation selon l'une des revendications 1 à 5, étant incorporé dans un taxi, ladite unité de sortie étant un dispositif d'affichage (26). 7. Système de navigation selon l'une des revendications 1 à 5, 25 étant incorporé dans un dispositif portable du type assistant personnel à la disposition d'un piéton et notamment d'un aveugle. 8. Système de navigation selon l'un des revendications 1 à 7, 30 dans lequel ledit micro (16) devient actif après que l'utilisateur a commencé à fournir lesdites informations vocales, le signal vocal étant enregistré dans une mémoire tampon qui transmet les données vocales enregistrées dès que le signal vocal a atteint un niveau de puissance constant. 9. Procédé de navigation basé sur la reconnaissance vocale utilisant un système comprenant essentiellement un dispositif de reconnaissance vocale disposant d'un micro et 5 un dispositif de navigation connecté à une unité GPS et à une unité de sortie ledit procédé comprenant les étapes suivantes: a) l'utilisateur du système fournit des informations vocales à l'aide du micro sur une destination à 10 atteindre, b) le dispositif de reconnaissance vocale convertit lesdites informations vocales en informations numériques, et c) le dispositif de navigation fournit à partir de ces 15 informations numériques et à l'aide de l'unité de sortie des informations de guidage permettant à l'utilisateur d'atteindre sa destination. 10. Procédé de navigation selon la revendication 9, dans lequel 20 des choix entre plusieurs destinations possibles sont fournies à l'utilisateur par le dispositif de reconnaissance vocale lorsque ce dernier a un doute sur la destination résultant de la reconnaissance vocale, l'utilisateur répondant " oui " ou " non " aux propositions 25 fournies de façon à valider ou non la destination proposée. 11. Procédé de navigation selon la revendication 9, dans lequel les étapes a) et b) sont répétées lorsque le dispositif de reconnaissance vocale a échoué dans la reconnaissance des 30 informations vocales fournies par l'utilisateur. 12. Procédé de navigation selon la revendication 11, dans lequel les informations vocales fournies par l'utilisateur sont transmises à une station centrale qui effectue les étapes a) et b) lorsque la reconnaissance par le dispositif de reconnaissance vocale à la disposition de l'utilisateur a échoué un nombre prédéterminé de fois dans la reconnaissance des informations vocales fournies par 5 l'utilisateur, les informations numériques résultant de la reconnaissance vocale par ladite station centrale étant ensuite transmises au dispositif de navigation à la disposition de l'utilisateur qui effectue l'étape c) de guidage. 13. Procédé de navigation selon la revendication 12, dans lequel la station centrale demande à un opérateur d'un centre d'appels de reconnaître les informations vocales fournies par l'utilisateur lorsqu'elle échoue dans la 15 reconnaissance vocale.