Brevet FR2891628A1 — publié le 20070406

Procédé et dispositif de localisation d'un objet mobile en milieu confiné Domaine technique La présente invention concerne un procédé de localisation d'un objet mobile en milieu confiné. Elle concerne aussi un dispositif mettant en ceuvre ce procédé. Le domaine de l'invention est plus particulièrement celui de la localisation d'un objet par réception de signaux de satellites de géolocalisation, par exemple GPS ou Galliléo. Un tel procédé ou dispositif permet de localiser un objet mobile, situé dans un milieu confiné, c'est-à-dire à l'intérieur duquel des ondes de satellites de géolocalisation ne pénètrent pas. Etat de la technique antérieure Plusieurs exemples de dispositifs de localisation d'un objet en milieu confiné sont déjà connus de l'art antérieur. Ceux-ci peuvent être classés de manière générale dans une des catégories suivantes: - des dispositifs utilisant des technologies différentes de la technologie de localisation par satellites, et - des dispositifs utilisant en milieu confiné un ou plusieurs récepteurs de signaux de satellites de géolocalisation, lesdits récepteurs étant normalement utilisés en milieu non confiné; on distingue pour cette catégorie deux sous catégories: celle utilisant des répéteurs de signaux de satellites, et celle utilisant des pseudo-satellites (ou pseudolites). Les dispositifs utilisant des technologies différentes de la technologie de localisation par satellites comprennent en général: - soit des émetteurs spécifiques placés sur des objets à localiser, ainsi qu'un réseau fixe de récepteurs adaptés dispersés à l'intérieur du 30 milieu confiné à l'intérieur duquel on cherche à localiser lesdits objets, - soit des récepteurs spécifiques placés sur des objets à localiser, ainsi qu'un réseau de bornes d'émission fixes dispersées à l'intérieur du milieu confiné à l'intérieur duquel on cherche à localiser lesdits objets. Dans la plupart des cas, les objets à localiser doivent également pouvoir être localisés en milieu non confiné, c'est-à-dire à l'air libre. C'est pourquoi ces objets doivent porter en outre la plupart du temps des récepteurs de signaux de satellites de géolocalisation. Le fait d'ajouter à chaque objet des équipements spécifiques aux milieux confinés en plus de récepteurs classiques de signaux de satellites de géolocalisation est handicapante et possède de nombreux désavantages comme un supplément de poids, un surcoût, une hétérogénéité des technologies utilisées, et une surconsommation d'énergie. Les dispositifs utilisant en milieu confiné un ou plusieurs récepteurs de signaux de satellites de géolocalisation (un récepteur par objet à localiser) peuvent comprendre en outre une antenne à l'air libre captant des signaux issus de satellites de géolocalisation. Cette antenne est reliée par câble à un amplificateur couplé à un ensemble de répéteurs permettant la rediffusion des signaux à l'intérieur d'un milieu confiné à l'intérieur duquel on cherche à localiser les objets. Un tel dispositif présente des inconvénients. D'une part, l'installation de l'antenne, des répéteurs et du câble est souvent difficile et coûteuse. D'autre part, s'il y a plusieurs niveaux de sous sols à couvrir, il n'est pas possible de discerner ces niveaux. En effet, l'antenne capte des signaux de satellites de géolocalisation correspondant à un unique endroit, c'est-àdire l'emplacement de ladite antenne. Un exemple de dispositif de localisation en milieu confiné comprenant une antenne en milieu non confiné est décrit dans le document US2004/0010368A1 intitulé "Assisted GPS signal detection and processing system for indoor location determination". Les dispositifs utilisant en milieu confiné un ou plusieurs récepteurs de signaux de satellites de géolocalisation peuvent aussi comprendre des pseudolites dispersés à l'intérieur du milieu confiné, sans antenne extérieure. Chacun de ces pseudolites émet un signal identique à celui d'un satellite déterminé. Un tel dispositif récrée ainsi, dans un milieu confiné, un micro système satellitaire de calcul de position, et permet une localisation fine d'un objet à l'intérieur d'un volume très réduit. Ce type de dispositif reste cependant particulièrement complexe et coûteux. Un exemple de dispositif de localisation en milieu confiné comprenant des pseudolites est décrit dans le document US2005/0015198A1 intitulé "Pseudolite-based precise positioning system with synchronised pseudolites". Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif de localisation d'un objet mobile dans un milieu confiné: - utilisant en milieu confiné un ou plusieurs récepteurs de signaux de satellites de géolocalisation, - ne nécessitant pas d'antenne en milieu non confiné pour répéter des signaux de satellites, et - plus simple qu'une architecture complexe de pseudolites. Exposé de l'invention Cet objectif est atteint avec un procédé de localisation d'un objet mobile en milieu confiné, caractérisé en ce qu'il comprend: - une diffusion, dans au moins une zone confinée, d'un ensemble de signaux de satellites de géolocalisation par zone, chaque ensemble de signaux correspondant à un point terrestre spécifique et étant diffusé par une unique source par zone, - une réception, par un objet dans une des zones confinées, de l'ensemble de signaux diffusé dans cette zone, et - un contrôle de cohérence de l'ensemble de signaux reçu par l'objet. Un ensemble de signaux de satellites de géolocalisation correspond à un point terrestre pour lequel on peut définir comme coordonnées une latitude et une longitude, et beaucoup plus rarement une altitude. Une zone confinée pouvant alors avoir les mêmes coordonnées qu'une autre zone confinée ou qu'un endroit en milieu non confiné, les points terrestres spécifiques ne correspondent pas forcément aux véritables coordonnées des sources. Cependant, après réception de l'ensemble de signaux par l'objet, 2891628 -4 et grâce au contrôle de cohérence, cet objet est localisé comme étant présent dans la zone confinée où s'est effectuée la réception, et non pas comme étant présent aux coordonnées du point terrestre spécifique correspondant â l'ensemble de signaux diffusé dans la zone de la réception. Le contrôle de cohérence peut comprendre un contrôle sur une table de correspondance entre les points terrestres spécifiques et les zones confinées. La diffusion d'un ensemble de signaux peut être précédée par une mémorisation desdits signaux. La mémorisation des signaux peut être précédée par une conversion de bande de fréquence desdits signaux, ou par une conversion desdits signaux de l'analogique au numérique. La diffusion d'un ensemble de signaux peut être précédée par une conversion des signaux mémorisés du numérique à l'analogique, ou par une conversion de bande de fréquence des signaux mémorisés. De plus, la mémorisation des signaux peut être précédée par une réception en milieu non confiné desdits signaux. Le procédé selon l'invention peut alors comprendre en outre une amplification et/ou un filtrage des signaux reçus en milieu non confiné. La diffusion d'un ensemble de signaux peut être précédée par une synthèse desdits signaux. Pour au moins une des zones confinées, l'ensemble de signaux peut être diffusé sous la forme d'un signal composite. Le procédé selon l'invention peut comprendre un choix, pour au moins un des points terrestres, de coordonnées excluant tout endroit en milieu non confiné dans lequel l'objet mobile serait susceptible de se trouver. Le procédé selon l'invention peut comprendre un choix, pour au moins un des points terrestres d'une des zones confinées, de coordonnées correspondant àà l'emplacement réel de ladite zone, lesdites coordonnées incluant l'altitude. Suivant encore un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif de localisation d'un objet mobile en milieu confiné, mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, ledit objet étant muni d'un récepteur de signaux de satellites de géolocalisation, caractérisé en ce qu'il comprend: 2891628 -5 - au moins une source de diffusion, dans au moins une zone confinée, d'un ensemble de signaux de satellites de géolocalisation par zone, chaque ensemble de signaux correspondant à un point terrestre spécifique et: étant diffusé par une unique source par zone, et - des moyens de contrôle de cohérence des ensembles de signaux. Les moyens de contrôle peuvent comprendre une table de correspondance entre les points terrestres spécifiques et les zones confinées. Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens pour mémoriser les ensembles de signaux à diffuser. Il peut alors comprendre en outre des moyens de conversion de bande de fréquence des ensembles de signaux à mémoriser, des moyens de conversion de l'analogique au numérique des signaux à mémoriser, des moyens de conversion du numérique à l'analogique des signaux mémorisés, des moyens de conversion de bande de fréquence des signaux mémorisés, ou des moyens de réception en milieu non confiné des ensembles de signaux à mémoriser. Dans ce dernier cas, le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens d'amplification et/ou de filtrage des signaux reçus en milieu non confiné. Le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens de synthèse des ensembles de signaux à diffuser. Au moins une des sources peut consister en un ensemble de pseudolites sensiblement rassemblés en un point et diffusant chacun un signal de satellite de géolocalisation. Au moins une des sources peut consister en un émetteur diffusant un signal composite correspondant à un ensemble de signaux de satellites de géolocalisation. Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de mises en oeuvre nullement limitatives, et des dessins annexés suivants: - la figure 1 illustre un organigramme d'un procédé de localisation selon l'invention, et 2891628 6- - la figure 2 illustre un dispositif de localisation selon l'invention. On va tout d'abord décrire, en référence à la figure 1, un organigramme d'un procédé de localisation selon l'invention. Un tel procédé repose sur une diffusion 1, dans au moins une zone confinée d'un milieu confiné, d'un ensemble de signaux de satellites de géolocalisation par zone. Pour chacune des zones, l'ensemble de signaux correspond à un point terrestre spécifique, et est diffusé par une unique source. La plupart du temps, des signaux de satellites de géolocalisation permettent de localiser un objet en latitude et en longitude, mais pas forcément en altitude. Or, de manière préférentielle, on souhaite que le procédé selon l'invention puisse localiser un objet susceptible de se déplacer aussi en milieu non confiné. C'est pourquoi ces points terrestres ne correspondent pas forcément aux coordonnées réelles des zones confinées, mais sont en quelque sorte des coordonnées d'emprunt. Ainsi, de manière préférentielle, les points terrestres sont choisis en dehors de tout endroit situé dans un milieu non confiné où l'objet serait susceptible de se trouver, ce qui permet d'éviter toute confusion entre une zone confinée et un endroit en milieu non confiné situé à la même latitude et longitude. Si un objet que l'on cherche à localiser se trouve dans une de ces zones confinées, il en résulte une réception 2 par cet objet de l'ensemble de signaux diffusé dans cette zone dite de réception. L'ensemble de signaux reçu peut ne pas correspondre à l'emplacement réel de la zone de réception. C'est pourquoi il est nécessaire d'effectuer un contrôle 3 de cohérence de l'ensemble de signaux reçu par l'objet. Typiquement, on transmet par signal radio à un relais une information signalant que l'objet à reçu un ensemble de signaux donné, et grâce à une table de correspondance entre les points terrestres spécifiques et les zones confinées on est en mesure d'en déduire dans quelle zone confinée se trouve l'objet. Ainsi, un procédé selon l'invention permet de déterminer de manière binaire si un objet est ou n'est pas dans une zone confinée. Un tel procédé se distingue d'un procédé selon l'art antérieur basé sur une utilisation de pseudolites, en ce qu'il ne permet pas de récréer un micro système satellitaire de calcul de position à l'intérieur d'une zone confinée, et en ce 2891628 -7 qu'il ne permet: donc pas une localisation fine d'un objet à l'intérieur d'une zone confinée. Il possède cependant l'avantage d'une mise en oeuvre plus simple et économique. Il possède de plus l'avantage d'être beaucoup moins sensible aux réflexions sur des parois de la zone confinée. En effet, pour chaque zone confinée les signaux d'un ensemble sont émis à partir d'une même source, et subissent donc les mêmes réflexions avant d'arriver à un récepteur, contrairement à des signaux émis par plusieurs pseudolites éparpillés dans une zone confinée. Les ensembles de signaux diffusés peuvent être issus d'une première synthèse 4 et:/ou d'une mémorisation 5 de signaux de satellites de géolocalisation dans une mémoire. Un des ensembles de signaux mémorisé peut lui même être issu d'une deuxième synthèse 6, ou peut consister en un enregistrement de signaux réels enregistrés à un point terrestre déterminé et pendant une période déterminée. Chaque ensemble de signaux réels peut provenir d'une réception 7 par une antenne en milieu non confiné, et ces signaux peuvent avoir subi une amplification 8 et/ou un filtrage 9. Afin d'économiser la taille de la mémoire et de réduire les vitesses de lecture et d'écriture de la mémoire, les signaux à mémoriser peuvent subir une première conversion 10 de bande dans une bande de fréquence plus basse à l'aide d'un convertisseur de fréquence, et/ou une deuxième conversion 11 de l'analogique au numérique avant d'être mémorisés. Les ensembles de signaux mémorisés peuvent alors subir une troisième conversion 12 du numérique à l'analogique, et/ou une quatrième conversion 13 de bande dans une bande de fréquence plus haute à l'aide d'un convertisseur de fréquence avant d'être diffusés. Dans un exemple concret de réalisation, la bande de base utilisée pour mémoriser les signaux utilisés dans des réseaux satellitaires peut être amenée en dessous de quelques Mégahertz et une mémorisation d'un ensemble de signaux correspondant à un point terrestre peut être réalisé en quelques dizaines de secondes, et pour une taille mémoire inférieure à 1 Gigaoctet compatible avec beaucoup d'applications. De plus, une compression ou un traitement auxiliaire des signaux peut encore réduire cette taille mémoire. 2891628 -8- On va maintenant décrire, en référence à la figure 2, un dispositif de localisation selon l'invention. Un dispositif selon l'invention comprend au moins une source de diffusion, dans au moins une zone confinée, d'un ensemble de signaux de satellites de géolocalisation par zone, chaque ensemble de signaux correspondant à un point terrestre spécifique et étant diffusé par une unique source par zone. Sur la figure 2 sont représentés une première source 14 de diffusion dans une première zone 15 confinée en sous-sol pouvant être par exemple un premier couloir de métro, ainsi qu'une deuxième source 16 de diffusion dans une deuxième zone 17 confinée en sous-sol pouvant être par exemple un deuxième couloir de métro. Les signaux diffusés proviennent soit de moyens de synthèse 18 tel un synthétiseur utilisé pour le test des récepteurs satellitaires, soit d'une mémoire 19 à l'intérieure de laquelle sont mémorisés des signaux réels ou synthétisés de satellites de géolocalisation. Les signaux mémorisés peuvent être convertis par un convertisseur 20 du numérique à l'analogique tel un sérialiseur, ou par un convertisseur 28 de bande, avant d'être diffusés. Si un objet 21 muni d'un récepteur de signaux de satellites de géolocalisation se trouve dans la première zone confinée 15, il reçoit de la première source 14 un premier ensemble 27 de signaux de satellites correspondant à un premier point terrestre spécifique. Si cet objet se trouve dans la deuxième zone confinée 17, il reçoit de la deuxième source 16 un deuxième ensemble de signaux de satellites correspondant à un deuxième point terrestre spécifique. Si cet objet se trouve à un endroit 22 à l'air libre au dessus des deux zones 15 et 17 confinées en sous-sol, il reçoit un troisième ensemble 23 de signaux de satellites correspondant à cet endroit. L'objet peut par exemple consister en un bracelet GPS porté par un utilisateur. Des moyens de contrôle de cohérence permettent alors de localiser l'objet. Ces moyens peuvent par exemple consister en une antenne relais 24 accessible par des ondes 26 radio, et ayant accès à une table de correspondance 25 entre les points terrestres spécifiques et les zones confinées. Un tel relais couvre de manière générale une zone géographique limitée, et les points terrestres spécifiques sont: donc choisis de manière préférentielle en dehors de cette zone géographique et/ou en dehors d'un endroit en milieu non confiné 2891628 -9 accessible à l'objet, de manière à éviter toute confusion par les moyens de contrôle. Si par exemple l'endroit 22 à l'air libre est situé sur un continent, on peut choisir pour les premiers et deuxièmes points spécifiques des coordonnées en latitude et longitude de deux points distincts situés en pleine mer. Le dispositif selon l'invention peut aussi comprendre des moyens de réception en milieu non confiné des ensembles de signaux à mémoriser, comme par exemple deux antennes situées en milieu non confiné dans des endroits correspondants aux premier et deuxième point terrestre spécifique. Le dispositif peut alors comprendre en outre des moyens d'amplification, des moyens de filtrage, des moyens de conversion de bande de fréquence et des moyens de conversion de l'analogique au numérique des signaux reçus et à mémoriser. On remarque qu'un tel dispositif selon l'invention ne nécessite cependant pas forcément d'antenne de réception en milieu non confiné, les ensembles de signaux à diffuser pouvant juste être mémorisés dans la mémoire. De plus, un tel dispositif permet une distinction des niveaux, puisque deux zones confinées situées l'une au dessus de l'autre, et ayant donc des latitudes et des longitudes sensiblement égales, peuvent être associées à deux points terrestres distincts et répertoriés dans la table de correspondance. Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de localisation d'un objet (21) mobile en milieu confiné, caractérisé en ce qu'il comprend: - une diffusion (1), dans au moins une zone confinée, d'un ensemble (27) de signaux de satellites de géolocalisation par zone, chaque ensemble de signaux correspondant à un point terrestre spécifique et étant diffusé par une unique source par zone, - une réception (2), par un objet dans une des zones confinées, de l'ensemble de signaux diffusé dans cette zone, et - un contrôle (3) de cohérence de l'ensemble de signaux reçu par l'objet. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contrôle de cohérence comprend un contrôle sur une table de correspondance (25) entre les points terrestres spécifiques et les zones confinées. 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diffusion (1) d'un ensemble de signaux est précédée par une mémorisation (5) desdits signaux. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la mémorisation (5) des signaux est précédée par une conversion (10) de bande de fréquence desdits signaux. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que la mémorisation (5) des signaux est précédée par une conversion (11) desdits signaux de l'analogique au numérique. 6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que la diffusion (1) d'un ensemble de signaux est précédée par une conversion (12) des signaux mémorisés du numérique à l'analogique. 7. Procédé selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la diffusion (1) d'un ensemble de signaux est précédée par une conversion (13) de bande de fréquence des signaux mémorisés. 8. Procédé selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que la mémorisation (5) des signaux est précédée par une réception (7) en milieu non confiné desdits signaux. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une amplification (8) et/ou un filtrage (9) des signaux reçus en milieu non confiné. 10. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diffusion (1) d'un ensemble de signaux est précédée par une synthèse (4, 6) desdits signaux. 11. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour au moins une des zones confinées l'ensemble de signaux est diffusé sous la forme d'un signal composite. 12. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un choix, pour au moins un des points terrestres, de coordonnées excluant tout endroit (22) en milieu non confiné dans lequel l'objet mobile serait susceptible de se trouver. 13. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un choix, pour au moins un des points terrestres d'une des zones confinées, de coordonnées correspondant à l'emplacement réel de ladite zone, lesdites coordonnées incluant l'altitude. 14. Dispositif de localisation d'un objet (21) mobile en milieu confiné, mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications précédentes, ledit objet étant muni d'un récepteur de signaux de satellites de géolocalisation, caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins une source (14, 16) de diffusion, dans au moins une zone (15, 17) confinée, d'un ensemble (27) de signaux de satellites de géolocalisation par zone, chaque ensemble de signaux correspondant à un point terrestre spécifique et étant diffusé par une unique source par zone, et - des moyens (24, 25) de contrôle de cohérence des ensembles de signaux. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de contrôle comprennent une table de correspondance (25) entre les points terrestres spécifiques et les zones confinées. 16. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (19) pour mémoriser les ensembles de signaux à diffuser. 17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend 20 en outre des moyens de conversion de bande de fréquence des ensembles de signaux à mémoriser. 18. Dispositif selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de conversion de l'analogique au 25 numérique des signaux à mémoriser. 19. Dispositif selon l'une des revendications 16 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (20) de conversion du numérique à l'analogique des signaux mémorisés. 20. Dispositif selon l'une des revendications 16 à 19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (28) de conversion de bande de fréquence des signaux mémorisés. 21. Dispositif selon l'une des revendications 16 à 20, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de réception en milieu non confiné des ensembles de signaux à mémoriser. 22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens d'amplification et/ou de filtrage des signaux reçus en milieu non confiné. 23. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (18) de synthèse des ensembles de signaux à diffuser. 24. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 23, caractérisé en ce que au moins une des sources consiste en un ensemble de pseudolites sensiblement rassemblés en un point et diffusant chacun un signal de satellite de géolocalisation. 25. Dispositif selon l'une des revendications 14 à 24, caractérisé en ce que au moins une des sources consiste en un émetteur diffusant un signal composite correspondant à un ensemble de signaux de satellites de géolocalisation.