Brevet FR2951889A1 — publié le 20110429

La présente invention concerne un procédé de transmission de données entre deux équipements électroniques portés par au moins un utilisateur. L'invention concerne également un ensemble d'au moins deux équipements pour la mise en œuvre de ce procé- dé. Les progrès de l'électronique et de l'informatique, la miniaturisation des composants et l'augmentation de l'autonomie des batteries ont permis d'équiper certains professionnels, tels que les soldats, de dispositifs ou équipements électroniques leur fournissant une assistance dans l'accomplissement de leurs missions. Parmi ces équipements électroniques, on trouve, de manière non limitative, un dispositif de visualisation qui est logé sur le casque et permet une vision rapprochée et/ou en condition de faible luminosité, un ensemble de communication comportant un émetteur/récepteur associé à un micro et à un écouteur, un ordinateur permettant l'enregistrement et/ou la consultation d'informations, une lunette de visée montée sur l'arme... Ces différents équipements sont reliés les uns aux autres de telle manière que, par exemple, des images provenant de la lu-nette de visée ou du dispositif de visualisation puissent être transmises à l'ordinateur pour être mémorisées dans celui-ci et à l'émetteur/récepteur pour être transmises au centre de commandement. De même, il convient que les signaux électriques émis par un clavier ou par une commande quelconque située sur un équipement puissent être reçus et exécutés par un autre équipement situé à quelque distance du premier. Les équipements sont fixés ou insérés dans des poches en différents endroits du vêtement du soldat, ainsi que sur son casque, sur son arme, etc. Les équipements sont reliés les uns aux autres via des câbles pouvant atteindre une longueur totale de plusieurs mètres et un poids de plusieurs kilos. Ces câ- bles sont intégrés au maximum au vêtement, mais dépassent de celui-ci (par exemple celui qui monte vers le casque ou celui qui va vers l'arme) et risquent d'être accrochés lors des évolutions du soldat. En outre, les mouvements du soldat ou les chutes de celui-ci peuvent entraîner l'exercice d'effort de traction, de torsion, de cisaillement tant sur les câbles que sur les connecteurs qui les raccordent aux équipements. Les connecteurs risquent de plus d'être encrassés par la présence de boues ou de sable et doivent être étanches, connectés ou non, pour empêcher que l'humidité établisse des fuites électriques et détruise par électrolyse les contacts des connecteurs. Les mesures de protection des câbles et des connecteurs, comme l'intégration de ceux-ci dans le vête- ment et la présence de capuchons étanches, augmentent le poids du vêtement et le coût de celui-ci. Les connections constituent en outre une zone fragile dont le manque de fiabilité relatif peut mettre en péril une mission. Il a été envisagé de remplacer au moins une par- tie des liaisons filaires par des liaisons sans fil et particulièrement des liaisons radio telles que celles ré-pondant au standard IEE 802. De telles liaisons radio présentent cependant des inconvénients : - elles peuvent être détectées, interceptées et/ou brouillées, - elles supposent la présence d'antennes ayant une directivité, d'autant plus importante qu'elles sont proches du corps, et une sensibilité à la polarisation qui peuvent empêcher la transmission de données dans cer- taines positions du soldat. Des liaisons sans fil infrarouge ont également été envisagées mais celles-ci n'apportent pas d'améliorations notables des inconvénients précités. Un but de l'invention est de proposer un moyen permettant la transmission de signaux en limitant au maximum le recours à des liaisons filaires tout en améliorant au moins en partie les inconvénients précités. Considérant que la distance de transmission désirée est faible (quelques cm à 1 m), la solution proposée utilise un champ électrique (dit aussi champ proche ou champ non formé) comme moyen de transmission. A la différence des ondes électromagnétiques utilisées dans la solution radio, un champ électrique seul est créé par la surface de tout conducteur porté sous tension. Si cette tension est modulée, le champ l'est aussi et la modulation est transmise à un autre conducteur de surface non nulle, qui constituera alors la seconde armature d'un condensateur. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de transmission de données entre un premier équipement électronique et un deuxième équipement électronique distants, le procédé comprenant les étapes de : - relier les deux équipements au moyen d'une première liaison et d'une deuxième liaison pour former un circuit de transmission des données entre les équipements, la première liaison mettant en œuvre au moins un couplage capacitif externe et la seconde liaison mettant en œuvre au moins un couplage capacitif externe également ou une conduction par exemple dans le corps de l'utilisateur, - depuis le premier équipement introduire dans le circuit de transmission un signal électrique correspondant aux données de telle manière que le signal transite sous forme de champ dans la ou les liaisons opérant par couplage capacitif, et sous forme de courant dans la liaison ou la partie de liaison utilisant une conduction avec par exemple le corps comme conducteur, - recevoir le signal dans le deuxième équipement et traiter le signal pour récupérer les données. La distance séparant les équipements étant fai- ble, car limitée aux dimensions du corps de l'utilisateur dans le cas où les équipements sont portés par l'utilisateur, les surfaces conductrices peuvent avoir une forme quelconque dès lors que leurs dimensions sont faibles par rapport à la plus grande distance de transmission envisagée. La transmission des champs électriques est possible même si les surfaces s'étendent selon des plans perpendiculaires. Ceci est d'autant plus intéressant que la transmission du champ électrique est insensi- ble à la corrosion, les surfaces conductrices pouvant par ailleurs être recouvertes d'un revêtement isolant. Par couplage capacitif externe, on entend que le couplage capacitif est établi à l'extérieur de l'équipement, à « l'air libre » et pas non plus à l'intérieur d'un compo- saut électronique. Le signal électrique peut être continu ou alter-natif et être un signal de commande ou un signal de don-nées. Le signal est par exemple modulé pour transmettre des données et le champ est donc lui-même modulé de ma- nière correspondante. Une simple démodulation au niveau du deuxième équipement permet donc, après captation, amplification, et éventuellement remise en forme du signal électrique, de récupérer les données contenues dans celui-ci. L'invention a également pour objet un ensemble d'équipements comprenant chacun une unité de traitement de signal électrique reliée à une première plaque électriquement conductrice et une deuxième plaque électrique-ment conductrice qui sont agencées pour établir deux liaisons avec l'autre équipement de manière à former un circuit de transmission de données entre les équipements, la première plaque de chaque équipement étant agencée pour être fixée sensiblement en regard et au voisinage de la peau d'un utilisateur, les unités de traitement des équipements étant agencées pour mettre en œuvre le procé- dé conforme ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limita- tifs de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 représente en élévation un ensemble d'équipements conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue schématique illustrant le principe de fonctionnement du procédé selon un mode de mise en oeuvre simplifié de l'invention, - la figure 3 est une vue schématique en perspective avec écorché d'un équipement d'un ensemble conforme à l'invention, - la figure 4 est une vue partielle en coupe d'un ensemble conforme à l'invention en position sur le corps de l'utilisateur, - la figure 5 est une vue partielle de dessus avec écorché d'un ensemble conforme à une deuxième va-riante de mise en oeuvre de l'invention, - la figure 6 est une vue en coupe transversale illustrant un moyen de connexion entre équipements dans cette variante. En référence aux figures 1 à 3, l'ensemble d'équipement conforme à l'invention est ici intégré à un vêtement, généralement désigné en 1, ayant la forme d'un gilet destiné à équiper un soldat et comportant une pluralité de poches dont certaines reçoivent chacune un équipement. Ces équipements sont ici un ordinateur 3, un émetteur/récepteur radio 4, une lunette 5 solidaire ou non d'une arme 6. Chaque équipement 3, 4, comprend un boîtier 7 en matériau électriquement isolant renfermant une unité de traitement 12 agencée pour assurer l'émission et la ré- ception de signaux électriques porteurs de données et capable d'extraire, d'un signal électrique reçu, des don-nées contenues dans celui-ci. Le boîtier 7 comprend une face inférieure externe recouverte d'une plaque 13 réali- sée en matériau électriquement conducteur et une face supérieure externe recouverte d'une couche de métallisation formant une plaque 14 électriquement conductrice. Les plaques 13, 14 peuvent se trouver dans le boîtier et/ou avoir des structures identiques. Les plaques doivent être éloignées des parties conductrices telles que les plaques de circuits intégrés de l'unité de traitement afin d'éviter une surcharge capacitive en mode d'émission et un rapport capacitif défavorable en mode réception. Si pour conserver une épaisseur réduite au boîtier, ceci n'est pas possible, les plaques peuvent être déportées (voir la description de la lunette 5) ou avoir une forme de cadre venant encadrer le boîtier. La lunette 5 comprend un boîtier renfermant une unité de traitement reliée à des plaques conductrices 9, 10 déportées et solidaires des poignées de préhension 11 de l'arme. Chacun des équipements 3 et 4 est reçu dans les poches du vêtement 1 de telle manière que la plaque électriquement conductrice 13 débouche sur une surface in- terne 8 du vêtement 1 (seule la plaque 13 de l'ordinateur 3 a été représentée). Le procédé de transmission de l'invention est ici décrit en relation avec la transmission de données, par exemple entre l'émetteur/récepteur radio 4 et l'ordinateur 3. Le procédé est mis en œuvre en reliant en série les équipements 3, 4 par une première liaison I et une deuxième liaison II pour former entre ces deux équipements un circuit de transmission de données. La liaison I met en œuvre un couplage capacitif. La liaison II met en œuvre une conduction de courant dans le corps H de l'utilisateur. Le procédé de transmission des données comprend les étapes de : - à partir d'un des équipements, par exemple l'émetteur/récepteur radio 4, introduire dans le corps de l'utilisateur un signal électrique correspondant aux don-nées, par exemple des sons (signal analogique dit « audio » ou signal numérique), de telle manière que le si- gnal transite dans la liaison II et donc dans le corps de l'utilisateur et dans la liaison I par couplage capacitif entre les plaques 14, - recevoir le signal dans un autre des équipements, par exemple l'ordinateur 3, et traiter le signal pour en extraire les données. Le signal émis est ici un signal alternatif modulé à une fréquence prédéterminée ou un signal numérique lui-même transmis tel quel ou après modulation. Il est possible de prévoir autant de fréquences porteuses ou de types de modulations ou de codes de modulation séquentielles ou non (TDMA, CDMA, DSL par exemple) que d'équipements pour éviter des interférences entre les signaux ou pour sélectionner l'équipement destinataire du signal en utilisant pour l'émission la fréquence ou le moyen de codage ou de reconnaissance (techniques de multiplexage) affectée à cet équipement. Les plaques 13 sont fixées sur la face interne du vêtement en ce qui concerne les équipements portés par le vêtement. Lorsque les plaques 13 sont directement en contact avec la peau de l'utilisateur, un contact électrique s'établit entre chaque plaque 13 et le corps de l'utilisateur de sorte que le signal de données est transmis par conduction d'un courant entre les équipements via le corps de l'utilisateur. Lorsqu'une couche de vêtement, tel qu'un sous-vêtement ou une doublure du vê- tement 1, est interposée entre les plaques 13 et la peau, cette couche de vêtement ne gêne pas la transmission du signal via le corps entre les équipements, un couplage capacitif est établi entre chaque équipement et le corps permettant le transfert des signaux sous formes de champ électrique entre chaque équipement et le corps, et les signaux transitant dans le corps par conduction sous forme de courant. On comprend ainsi que plusieurs couches de vêtement pourraient être interposées entre les plaques et le corps de l'utilisateur. Lorsque le vêtement inter-posé est sale ou humide (transpiration, pluie, passage de gué), la transmission n'est pas dégradée, elle est au contraire améliorée. On peut prévoir que le vêtement et les plaques soient en contact direct avec la peau de l'utilisateur comme la plaque 9 de la lunette de visée 5 qui est en contact direct avec la peau de l'utilisateur lorsque celui-ci ne porte pas de gants tandis que la plaque 10 est laissée découverte pour une liaison par couplage capaci- tif ou en contact avec une surface électriquement conductrice recouvrant la peau ou le vêtement pour une transmission du signal électrique à la fois par conduction et couplage capacitif. La transmission par conduction est particulièrement utile pour la transmission de signaux continus ou basse fréquence. La transmission par couplage capacitif est efficace pour les fréquences plus hautes et il suffit lorsque la transmission d'une composante continue n'est pas nécessaire. Dans la variante de la figure 4, le vêtement 1 comprend une couche électriquement conductrice 16 qui est en contact avec les plaques 14 des équipements 3, 4. La couche conductrice 16 comprend par exemple des particules conductrices noyées dans le tissu du vêtement, des fibres conductrices mélangées au tissu du vêtement ou un revête- ment conducteur fixé au vêtement. Le tissu est rendu conducteur lors du tissage (par l'insertion des fibres conductrices) par imprégnation ou bien encore par dépôt (revêtement ou particules). La liaison I assure alors une transmission du signal par conduction dans la couche conductrice, ce qui permet de limiter l'atténuation du signal, et par couplage capacitif au niveau des interfaces couches conductrices / plaques 14. Dans la variante de la figure 5, le vêtement 1 comprend une couche conductrice formée de deux bandes 16.1, 16.2 indépendantes pour former la liaison I. Les bandes 16.1, 16.2 relient respectivement : - la plaque 14.1 d'un équipement 15 à la plaque 14 de l'ordinateur 3, - la plaque 14.2 de l'équipement 15 à la plaque 14 de l'émetteur/récepteur radio 4. La liaison II entre les équipements 3, 15 et les équipements 4, 15 est du même type que celle précédemment décrite. Une communication simultanée des équipements 3 et 4 avec l'équipement 15 est ainsi possible. A la figure 6 a été représentée la bande 16.1 séparée en deux tronçons 16.1.a et 16.1.b qui sont raccordables via un bouton pression électriquement conducteur dont une partie 17.a est solidaire du tronçon 16.1.a et une partie 17.b est solidaire du tronçon 16.1.b. Le bou- ton-pression peut être utilisé comme un interrupteur. D'autres modes de raccordement sont envisageables et par exemple des éléments autoagrippants de marque VELCRO, des fermetures à glissière... Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, bien que l'invention ait été décrite dans une application militaire, des applications civiles sont tout à fait envisageables pour faire commu- piquer des équipements électroniques portés par les ci-vils tels que des téléphones, des appareils photos ou des baladeurs. Les signaux électriques peuvent être de type al- ternatif modulé ou non, ou alternatif avec composante continue. Si la qualité du signal reçu est trop faible compte tenu d'une part du fait que son niveau doit être limité à l'émission pour ne pas présenter une gêne (ni bien sûr un danger) physiologique, et compte tenue d'autre part du fait qu'il subit dans le corps une atténuation et une déformation, il est possible de recourir à différents types de modulations analogiques et notamment des modulations de fréquence, d'amplitude à bande laté- raie unique, de phase, en quadrature, ou autre, mais également des modulations numériques dont la liste n'est pas non plus limitative. Toutes les techniques connues d'extraction du signal peuvent être favorablement utilisées. Si nécessaire, pour diminuer l'atténuation du signal, il est possible d'augmenter la fréquence de transmission, utiliser des plaques de plus grandes surfaces ou diminuer la capacité existant entre les deux plaques (dédiées aux liaisons II et I respectivement). Le traitement du signal pour en extraire les don-nées peut être un traitement numérique ou analogique, éventuellement associé à des corrections en cas de non linéarité et/ou à des techniques de récupération des don-nées perdues en cas de BER (Bit Error Rate) élevé. Les signaux peuvent également être multiplexés. Les plaques peuvent être aménagées sur les flancs des boîtiers. Les équipements peuvent comprendre plusieurs plaques dédiées chacune à la formation d'une liaison II avec un autre équipement. Les deux liaisons établies entre les équipements peuvent mettre en œuvre un couplage capacitif, sans conduction par le corps humain, notamment lorsque les équipements sont éloignés du corps humain et plus généra- lement d'un élément électriquement conducteur. Il a de soi que les équipements doivent cependant être suffisam- ment proches l'un de l'autre pour permettre l'établissement du couplage capacitif. Chaque liaison peut mettre en œuvre un ou plu- sieurs couplages capacitifs et/ou une ou plusieurs conductions. REVENDICATIONS1. Procédé de transmission de données entre un premier équipement électronique et un deuxième équipement électronique distants, le procédé comprenant les étapes de . - relier les deux équipements par des moyens d'établissement d'une première liaison et d'une deuxième liaison pour former un circuit de transmission des don- nées entre les équipements, au moins la première liaison mettant en œuvre au moins un couplage capacitif externe, - depuis le premier équipement introduire dans le circuit de transmission un signal électrique correspondant aux données de telle manière que le signal transite sous forme de champ dans la première liaison, - recevoir le signal dans le deuxième équipement et traiter le signal pour récupérer les données. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la deuxième liaison met en œuvre au moins un couplage ca- pacitif. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la première liaison met en œuvre plusieurs couplages capacitifs en série. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les moyens d'établissement sont agencés pour que la deuxième liaison mette en œuvre une conduction, le signal électrique correspondant aux données transitant sous forme de courant dans la deuxième liaison. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel, les équipements étant portés par au moins un utilisateur au voisinage de son corps, la deuxième liaison passe par le corps de l'utilisateur. 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les moyens d'établissement sont agencés pour établir un contact électrique entre chaque équipement et le corps del'utilisateur. 7. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les moyens d'établissement sont agencés pour former un couplage capacitif entre chaque équipement et le corps de l'utilisateur. 8. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la conduction se fait directement dans le corps de l'utilisateur. 9. Procédé selon la revendication 5, dans lequel la conduction se fait par un conducteur s'étendant sur la peau de l'utilisateur. 10. Ensemble d'au moins deux équipements comprenant chacun une unité de traitement de signal électrique reliée à une première plaque électriquement conductrice et une deuxième plaque électriquement conductrice qui sont agencées pour établir deux liaisons avec l'autre équipement de manière à former un circuit de transmission de données entre les équipements, la deuxième plaque de chaque équipement étant agencée pour être fixée sensible- ment en regard et au voisinage de la peau d'un utilisateur, les unités de traitement des équipements étant agencées pour mettre en œuvre le procédé conforme aux revendications précédentes. 11. Ensemble selon la revendication 10, dans le- quel les équipements sont solidaires d'un vêtement, les premières plaques des équipements débouchant sur une sur-face interne du vêtement. 12. Ensemble selon la revendication 11, dans le-quel le vêtement comprend une couche électriquement conductrice s'étendant en regard des premières plaques des équipements. 13. Ensemble selon la revendication 12, dans le-quel la couche conductrice comprend au moins l'un des éléments suivants : - un produit électriquement conducteur imprégnantune partie du vêtement, - un produit électriquement conducteur pulvérisé sur une partie du vêtement, - des fibres électriquement conductrices s'étendant dans un tissu du vêtement, - un film électriquement conducteur fixé en regard d'une partie du vêtement. 14. Ensemble selon la revendication 11, dans le-quel le vêtement comprend une couche s'étendant en regard des deuxièmes plaques des équipements. 15. Ensemble selon la revendication 10, dans le-quel un des équipements est solidaires d'un objet comportant une zone de préhension pour une main de l'utilisateur et la deuxième plaque de l'équipement est fixée sur la zone de préhension.