Brevet FR2907950A1 — publié le 20080502

PROCEDE ET DISPOSITIF D'IDENTIFICATION, DE LOCALISATION ET DE POSITIONNEMENT D'OBJETS DANS UNE AIRE NON EQUIPEE L'invention concerne notamment un procédé et un dispositif permettant de localiser, identifier et positionner différents objets sur une aire de stockage ou de stationnement, les objets étant équipés de moyens d'identification, l'aire pouvant être couverte ou non. Elle s'applique notamment pour la gestion d'une aire non équipée et de dimension importante. Elle est utilisée pour positionner les différents éléments dans le cadre de la gestion 'improvisée' d'une zone de stockage temporaire ou semipermanente, ou de regroupement d'un flux de matériels conditionnés. La demande de brevet Digital Angel Corporation WO2005041131 publiée le 6 mai 2005 divulgue, d'une manière générale, des systèmes, procédés et applications utilisant la convergence des trois technologies suivantes : localisation sans fil, communication sans fil, et détection. Le système divulgué comprend une étiquette d'identification contenant des données d'identification, un lecteur-récepteur qui reçoit de l'étiquette les informations d'identification, un récepteur qui reçoit les données de localisation provenant du système de positionnement global (Global Positioning System) GPS, un émetteur-récepteur qui communique les données d'identification et les données de localisation à une station centrale, fournisseur de services d'applications, laquelle peut, à son tour, communiquer les données d'identification et de localisation à un utilisateur final. Cette demande de brevet décrit aussi diverses applications exploitant les capacités d'un tel dispositif. Les solutions connues de l'art antérieur pour la manipulation d'objets permettent d'assurer, de manière distincte et en utilisant des dispositifs différents, l'identification d'un objet sur des aires de dimensions 2907950 Limitées et équipées pour permettre, en fixe, la localisation des objets et les échanges d'informations entre les différents dispositifs. Les solutions les plus courantes assurent dans des entrepôts (aire limitée et couverte) la localisation d'un dispositif de manutention par un 5 système de maillage physique du terrain (aire équipée), et l'identification d'un objet par un dispositif installé sur système de manutention (lecture d'un support d'identification des objets). Bien que les solutions existantes soient efficaces, elles présentent notamment les inconvénients suivants : la nécessité d'équiper l'aire de 10 gestion par un dispositif fixe, l'utilisai:ion à une aire de taille limitée (une centaine de m2 en général) ou à une aire couverte. Dans la suite de la description, on utilise la terminologie suivante : Système embarqué : ensemble installé sur un véhicule, composé de la partie identification radio RFID (Radio Frequency Identification), de la partie 15 localisation GPS et de la partie communication sans fil ou technologie Wi-Fi vers une application comprenant un logiciel métier adapté à ce nouvel emploi, Localisation : couple unique (coordonnées GPS + identifiant) qui détermine l'emplacement d'un container (plus connu sous la désignation anglosaxonne 20 shelter) ou d'une palette, Identification : code identifiant unique associé à une étiquette ou tag fixée sur un container ou une palette, Cartographie : ensemble de toutes les localisations des containers et des palettes. Ces informations sont stockées dans une base de données, 25 GPS : système global américain de positionnement par satellite Global Positioning System, (3alileo : système global européen de radio- navigation par satellite, GNSS : système global de radio-navigation par satellites (nom générique). L'invention concerne un système pour identifier, localiser et 30 positionner objet à l'intérieur d'une zone donnée et non équipée caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : 2907950 3 une plateforme mobile comprenant au moins les éléments suivants : o Un module radio fréquence recevant les identifications des objets à positionner à un emplacement décidé à l'avance, o Une ou plusieurs antennes permettant de recevoir des signaux 5 en provenance de l'objet à positionner et des signaux permettant de connaître la position géographique de l'objet, o Un module de positionnement par satellite, o Un moyen de stockage des informations associées à l'objet à positionner, 10 o Un module de communication entre la plateforme mobile et une station centrale fournisseur de services équipée d'un logiciel métier. Un objet est équipé d'étiquettes RFID permettant d'émettre et de recevoir des signaux radio-fréquence. 15 L'invention présente notamment les avantages : o Elle est légère (quelques kilogrammes), transportable (type 'valise'), rapide à mettre en oeuvre (quelques minutes pour fixer la 'valise' par des aimants activables et ouvrir les flasques de protection des 20 antennes de radio-communication, par exemple), o Elle peut être facilement mise en oeuvre pour des aires de grande taille (plusieurs km2, par exemple), couvertes ou non couvertes, pré-équipées ou non, o Elle permet à un terminal fixe ou mobile de récupérer la localisation 25 d'un objet à quelques mètres près (environ 3 mètres), la localisation et l'identification pouvant s'effectuer de manière globale ou sélective au moment du déplacement des objiets ou non, o Les données de localisation additionnées d'éventuelles informations d'exploitation sont inscrites dans une base dite base arrière mais 30 aussi éventuellement dans les étiquettes, 2907950 4 o La précision qu'elle offre est inférieure à la distance d'établissement de la communication de l'ensemble d'acquisition/modification de données. Ainsi, la solution permet ainsi de géo-positionner les objets à proximité immédiate (environ 3 mètres). Cette précision est inférieure 5 à la distante d'acquisition de l'ensemble de communication et de transmission de données haut débit. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description d'un exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif, annexé des figures qui 10 représentent : o La figure 1 un synoptique d'interconnexion de la solution zone en intérieure ou en anglo-saxon indoor ou zone en extérieur ou outdoor , et o La figure 2 un exemple de système embarqué. 15 L'un des objectifs du système de localisation selon l'invention est de permettre l'identification et la localisation à quelques mètres près, sur une aire de stockage ou de stationnement, d'objets équipés d'étiquettes ou tags RFID. L'abréviation RFID correspond à une méthode d'identification automatique utilisant des étiquettes RFID ou des répondeurs. Dans le cas 20 d'une étiquette active, elle comporte des antennes et des éléments ayant pour fonction de recevoir et de répondre à des interrogations émises par un émetteur. La figure 1 est un synoptique de l'interconnexion d'une solution en intérieur ou en extérieur. Le système comprend par exemple : 25 • Un système central 1 auquel plusieurs utilisateurs peuvent être abonnés, une base arrière ou zone de stockage 2, • Un chariot 3 équipé d'une valise selon l'invention contenant, par exemple, les éléments suivants : o Un module radio fréquence ou RFID 4, ayant pour fonction de 30 communiquer avec les étiquettes équipant les différents objets à gérer (localisation, identification, déplacement, 2907950 5 positionnement) sur une aire. Ce module reçoit, notamment, les informations d'identification de l'objet, (données collectées), o Plusieurs antennes, dans cet exemple de réalisation, une antenne frontale 5, deux antennes latérales 6, 7, 5 o Un module de positionnement du chariot, 8, par exemple un module GNSS (Global navigation satellite system) permettant d'obtenir les informations pour le positionnement par satellite du chariot, o Un module 9 de communication sans fil de type Wi Fi. Ce 10 module comporte un émetteur-récepteur qui communique les données collectées sur l'étiquette (notamment les données d'identification) et les données de localisation à la station centrale 1, fournisseur de services d'applications, laquelle peut, à son tour, communiquer les données collectées et de 15 localisation à un utilisateur final, o Une alimentation autonome 10, o Une unité de gestion et une base de données 11 permettant de stocker des données collectées que l'utilisateur souhaite associer à un objet ou qui proviennent de l'objet lui-même et 20 qui sont récupérées. • L'opérateur 12, Le chariot 3 est équipé, par exemple, de moyens permettant de prendre l'objet identifié, de le déplacer afin de l'amener à son emplacement final souhaité, 25 Les objets à identifier et à positionner, 13, équipés d'une étiquette adaptée 14 à recevoir les signaux émis par le module RFID et à répondre à ce module. L'objet comporte aussi un témoin lumineux 15 et/ou sonore extérieur permettant son identification visible et/ou auditive par l'utilisateur. Initialement, les objets sont disposés sur une aire de 30 stationnement. 2907950 6 Les antennes sont disposées, par exemple, en périphérie de la valise et sont protégées par des flasques amovibles assurant la protection des antennes, capables de rentrer en communication bi-directionnelle sécurisée avec des dispositifs électroniques de stockage de données 5 installés sur les objets à identifier et à localiser. Le modem Wi Fi 9 permet la communication et la transmission de données haut débit, par exemple plusieurs mégabits. Le dispositif selon l'invention est ainsi capable de s'organiser en réseau avec ses éventuels homologues distants de plusieurs centaines de mètres, ou directement avec 10 un point fixe de raccordement. La communication peut ainsi être établie entre la solution et sa plus proche voisine ou vers un terminal fixe ou mobile qui récolte ainsi toutes les données d'identification géo-référencées. Le système GNSS 8 utilisé peut être accouplé, éventuellement complété par un dispositif gyroscopique lui-même accouplé ou non suivant la 15 précision recherchée, à un odomètre radio-relié à la solution, à installer sur l'une des roues de la plate-forme. Le géo-positionnement de la plateforme est ainsi assuré. L'unité d'alimentation 10 est par exemple une unité électrique rechargeable grâce à son câble spirale raccordable à une prise de courant 20 secondaire de la plateforme mobile sur laquelle la solution est installée. L'unité peut ainsi être rechargée et utilisée en même temps. L'unité de gestion des différents éléments assurant également le stockage temporaire des informations collectées. L'unité peut être commandée par un terminal fixe ou mobile selon la configuration système 25 (plusieurs valises et plusieurs utilisateurs simultanés en réseau) retenue. Sur la figure 2, on a représenté un exemple de système selon l'invention qui correspond à l'intégration dans un dispositif aisément transportable, ici une valise, d'un dispositif de géo-localisation selon 30 l'invention comprenant un système de communication radio haut débit sécurisé capable de s'organiser en réseau avec ses éventuels homologues 2907950 ou se raccordant directement à un terminal fixe ou mobile permet d'assurer toutes les fonctions sur toute aire, même sommaire, couverte ou non, et sur des surfaces de plusieurs km2, avec une tenue de situation temps réel. La partie radio RFID est constituée d'un module lecture/écriture. 5 Quatre antennes non représentées pour des raisons de simplification peuvent y être connectées. La distance de lecture est réglable et peut, en fonction des tags utilisés, aller jusqu'à 100 mètres. Deux antennes latérales amovibles permettent de lire les tags de chaque côté du véhicule afin de réaliser la cartographie et une antenne frontale 10 assure la fonction de localisation sélective. Une partie GPS permet le positionnement par satellite. La partie communication est, par exemple, constituée d'un modem. L'alimentation 12 V est fournie, par exemple, par le véhicule sur lequel est disposée la valise et doit être régulée avant d'alimenter les 15 différents modules. La connectique d'alimentation doit être adaptée au véhicule. Dans le cas d'une application en intérieur, par exemple à l'intérieur d'un hangar et dans le but de garantir la réception des signaux GPS, un kit 20 répétiteur GPS est installé dans le hangar. Ce kit comprend par exemple une antenne extérieure pointée vers le ciel, une antenne intérieure pointée vers le rnur opposé à l'antenne, un amplificateur et 20 mètres de câble. L'antenne intérieure est, par exemple, installée à une hauteur de 3 à 10 mètres. Son champ d'action est de 100 mètres. Dans le cas d'un hangar de longueur plus 25 grande, le nombre de kit répétiteur est choisi en fonction. Le kit répétiteur est alimenté entre 3,1 et 15V. Selon un autre mode de réalisation, et dans le but de garantir la réception des signaux GPS, dans une application fermée, on utilise un kit GPS comprenant un gyroscope afin de déterminer les directions du véhicule 30 (supportant le système selon l'invention), les informations de distances sont fournies soit par l'odomètre du véhicule soit par un kit complémentaire 2907950 E remplissant cette fonction. Lorsque le signal transmis par le satellite est trop faible, la partie gyroscope/odomètre prend le relais et se recale dès la réception d'un signal GPS émanant des satellites. Afin de garantir une bonne précision, un recalage satellite est nécessaire tous les kilomètres au 5 minimum. Dans le cas d'une cartographie globale des containers sur une aire de stationnement en extérieur, le système peut être utilisé de la manière suivante. La distance de lecture est réglée depuis l'interrogateur en fonction de la largeur des allées de la zone de stationnement. Un véhicule est équipé 10 du système décrit ci-avant quadrille la zone de stationnement où sont placés les containers. Les antennes latérales communiquent avec les étiquettes ou tags positionnés sur les objets à identifier et positionner. Les coordonnées GPS sont calculées directement, à partir des informations transmises par satellites. Les informations identité étiquettes_id ou Tag_id et 15 coordonnées GPS et autres (données collectées) sont transmises de l'interrogateur vers le système central. L'ensemble installé sur le chariot permet de réaliser une cartographie RFID de la zone de façon globale ou sélective : • La méthode globale, par quadrillage du parc en utilisant les antennes 20 latérales, • La méthode sélective, lors du gerbage de la palette grâce à l'antenne frontale. A chaque identifiant sont associées les coordonnées GPS, ce qui assure la fonction localisation. 25 Ces informations sont transmises à l'applicatif via la liaison WiFi. Les étiquettes sont de préférence, positionnées sur la partie haute d'un container et sur les ouvrants. De rnême, pour les palettes, les étiquettes sont installées sur les panneaux verticaux des palettes. 30 L'installation rapide et facile sur une plateforme mobile, sur une aire, permet de lire ou modifier à distance, et géo-référencer à la précision du 2907950 9 positionnement par satellite et/ou d'un couple gyroscope-odomètre des informations stockées sur des dispositifs de stockage ou de concentration de données fixés sur des objets situés sur cette aire. 5 Le système selon l'invention est utilisé, par exemple, dans des cas de logistique 'évènementielle' : logistique de grands événements, réunions gouvernementales et multinationales, opérations militaires... impliquant l'afflux en un point d'objets nombreux dont l'identification et la localisation contribue à l'efficience des activités de gestion logistique mais aussi à la 10 sécurité des évènements. Le système s'utilise, par exemple, pour des zones d'entreposage de deux types : - L'une est une zone de stationnement en extérieur de large périmètre sur lequel le GPS classique est disponible, 15 L'autre est une zone de stockage en intérieur, par exemple hangar, dans lequel le GPS classique est indisponible. Pour les besoins de fonctionnement, on peut utiliser : - Des containers en extérieur qui contiennent des palettes référencées ou portant des étiquettes, 20 Des palettes en intérieur. Tout autre élément remplissant les mêmes fonctions ou des fonctions identiques peuvent être utilisés. Il est envisageable d'associer au message de localisation de multiples données propres à l'exploitation comme : l'horodatage, le régiment, 25 le nom ou le matricule de l'opérateur, le contenu du shelter ou de la palette, le niveau de réception du signal GPS, etc.... REVENDICATIONS 1 û Système pour identifier, localiser et positionner objet à l'intérieur d'une zone donnée et non équipée caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : une plateforme mobile (3) comprenant au moins les éléments suivants : o Un module radio fréquence (4) recevant les identifications des objets à positionner à un emplacement décidé à l'avance, o Une ou plusieurs antennes (5, 6, 7) permettant de recevoir des signaux en provenance de l'objet à positionner et des signaux permettant de connaître la position géographique de l'objet, o Un module de positionnement par satellite (8), o Un moyen de stockage des informations associées à l'objet à positionner, o Un module de communication (9) entre la plateforme mobile et une station centrale (1) fournisseur de services équipée d'un logiciel métier, Un objet est équipé d'étiquettes RFID permettant d'émettre et de recevoir des signaux radio-fréquence. 2 û Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une ou plusieurs antennes positionnées en périphérie et des moyens de protection adaptés pour que l'antenne soit capable de rentrer en communication bi-directionnelle sécurisée avec des dispositifs électroniques de stockage de données installés sur les éléments à identifier et localiser. 3 û Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de réception sensible de positionnement par satellite est accouplé à un dispositif gyroscopique accouplé à un odomètre radio installé sur une des roues de la plateforme mobile. 2907950 11 4 ù Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de réception sensible de positionnement par satellite est substitué par un dispositif gyroscopique. 5 5 ù Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité d'alimentation électrique (10) rechargeable. 6 ù Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de gestion et une base de données (11) commandées par un terminal 10 fixe ou mobile. 7 ù Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'objet mobile à identifier est un container équipé d'une étiquette RFID. 15 8 ù Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plateforme rnobile est un dispositif adapté à être porté par un homme.