Brevet FR2951890A1 — 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 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 lunette 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 quel-conque 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 que leurs dimensions sont faibles, et une sensibilité à la polarisation qui peuvent empêcher la transmission de données dans certaines 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. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de transmission d'un signal électrique entre un premier équipement et un deuxième équipement distants qui sont portés par au moins un utilisateur et qui comportent des bornes s'étendant au voisinage de la peau de l'utilisateur, le procédé comprenant les étapes de : - à partir du premier équipement, introduire dans le corps de l'utilisateur le signal électrique de manière à créer dans le corps de l'utilisateur un champ de potentiels, - recevoir le signal aux bornes du deuxième équipement. Ainsi, c'est le corps qui constitue le vecteur de transmission du signal en conduisant le champ de potentiels vers le deuxième équipement. Les bornes des équipements sont par exemple plaquées ou collées directement sur la peau de l'utilisateur permettant l'introduction du signal électrique dans le corps de l'utilisateur par conduction ou encore par couplage capacitif. En pratique, lorsque des électrodes conductrices sont plaquées ou col- lées sur la peau de l'utilisateur, les modes d'introduction à travers la peau par conduction et par couplage capacitif sont simultanés et se complètent. Le signal électrique peut être continu ou alternatif et être un signal d'alimentation de l'équipement, un signal de commande ou un signal de données. Le signal est par exemple modulé pour transmettre des données et le champ de potentiels est donc lui-même modulé de manière 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 (en émission aussi bien qu'en réception), reliée à des bornes agencées pour être fixées au voisinage de la peau d'un utilisateur, les unités de traitement des équipements étant agencées pour mettre en oeuvre le procédé conforme aux revendications précédentes. 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 à la figure unique annexée représentant en élévation un ensemble d'équipements conforme à l'invention. En référence à la figure, 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 émet- teur/récepteur radio 4, une lunette 5 solidaire ou non d'une arme 6. Chacun des équipements 3 et 4 reçus dans les poches du vêtement 1 comprend des bornes qui débouchent sur une surface interne 8 du vêtement 1 (seules les bornes 7 de l'ordinateur 3 ont été représentées). La lunette de visée 5 est équipée de bornes 9 solidaires des poignées 10 de préhension de l'arme. Chaque équipement 3, 4, 5 comprend une unité de traitement (seule l'unité de traitement 11 de l'ordinateur 3 a été représentée) agencée pour assurer l'émission et la réception de signaux électriques porteurs de données et capable d'extraire un signal électrique reçu des données contenues dans celui-ci. Le procédé de transmission de l'invention est ici décrit en relation avec la transmission de données. Le procédé de transmission des données comprend les étapes de : - à partir d'un des équipements, par exemple l'équipement 5, introduire dans le corps de l'utilisateur un signal électrique correspondant aux données, par exem- ple une image (signal analogique dit « video » ou signal numérique), de manière à créer dans le corps de l'utilisateur un champ de potentiels, - recevoir le champ de potentiels aux bornes d'un autre des équipements, par exemple l'ordinateur 3, récu- pérer le signal puis 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. Comme les bornes sont fixées sur la face interne du vêtement en ce qui concerne les équipements portés par le vêtement et qu'une couche de vêtement- tel qu'un sous- vêtement, est généralement interposée entre les bornes et la peau, la transmission du signal entre le corps et les bornes de l'équipement est aisément réalisée par couplage capacitif. On comprend que plusieurs couches de vêtement pourraient être interposées entre les bornes et le corps de l'utilisateur. Lorsque le(s) vêtement(s) interposé(s) est sale ou humide (transpiration, pluie, passage de gué), la transmission n'est pas dégradée, elle est au contraire améliorée car un couplage par conduction s'ajoute au couplage capacitif qui n'a lui-même pas été atténué. On peut prévoir que le vêtement et les bornes soient en contact direct avec la peau de l'utilisateur. D'ailleurs, les bornes de la lunette de visée 6 sont en contact direct avec la peau de l'utilisateur lorsque ce- lui-ci ne porte pas de gants. Dans ce cas, la transmission du signal électrique est donc assurée à la fois par conduction et couplage capacitif. Si l'utilisateur porte des gants isolants, le couplage sera seulement capacitif. Pour améliorer la conduction de la peau, il est possible de recouvrir celle-ci d'un gel conducteur ou d'une peinture conductrice. Dans le cas de gants, on peut rendre leur tissu conducteur par différents procédés, si l'on souhaite un couplage par conduction. En général, le cou-plage par conduction est utile pour la transmission de signaux continus ou basse fréquence. Le couplage capacitif est efficace pour les fréquences plus hautes et il suffit lorsque la transmission d'une composante continue n'est pas nécessaire. On peut également améliorer la composante conduction en disposant les électrodes dans des zones naturellement humides du corps humain, comme les aisselles ou les muqueuses. On comprend que le champ de potentiels est conduit par la peau ou par la chair s'étendant sous la peau. En variante, lorsque deux utilisateurs sont équi- pés du vêtement décrit ci-dessus, il est possible de transmettre des signaux d'un équipement d'un des utilisateurs à un équipement de l'autre des utilisateurs lorsque ceux-ci se touchent soit par deux parties de leurs corps et par exemple en se tenant les mains, ou lorsqu'ils se tiennent par une seule main en utilisant également le couplage capacitif entre les pieds et le sol qui est généralement au moins un peu conducteur. 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 continu ou alternatif 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 latérale unique, de phase, en quadrature, ou autre, mais éga- lement des modulations numériques dont la liste n'est pas non plus limitative. Toutes les techniques connues d'extraction du signal peuvent être favorablement utilisées. 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.30 REVENDICATIONS1. Procédé de transmission de données entre un premier équipement et un deuxième équipement distants qui sont portés par au moins un utilisateur et qui comportent des bornes s'étendant au voisinage de la peau de l'utilisateur, le procédé comprenant les étapes de : - à partir du premier équipement, introduire dans le corps de l'utilisateur un signal électrique correspon- dant aux données de manière à créer dans le corps de l'utilisateur un champ de potentiels, - recevoir le signal aux bornes du deuxième équipement et traiter le signal pour récupérer les données. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal est introduit ou reçu aux bornes des équipements par conduction avec la peau de l'utilisateur. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal est introduit ou reçu aux bornes des équipements par couplage capacitif avec la peau de l'utilisateur. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le signal est introduit ou reçu aux bornes des équipements à la fois par conduction et par couplage capacitif. 5. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier équipement et le deuxième équipement sont portés respectivement par deux utilisateurs en contact par au moins une partie de leurs corps. 6. Ensemble d'équipements comprenant chacun une unité de traitement de signal électrique, relié à des bornes agencées pour être fixées 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. 7. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel les équipements sont solidaires d'un vêtement, les bornesdébouchant sur une surface interne du vêtement. 8. Ensemble selon la revendication 6, dans lequel au moins un des équipements est solidaire d'un objet comportant une zone de préhension pour chaque main et les bornes de l'équipement sont fixées respectivement sur les zones de préhension.