Brevet FR2964197A1 — publié le 20120302

DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif d'acquisition et de traitement de données concernant l'état dynamique de personnels, ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte. (1) une Balise avec son montage spécifique comme défini dans les schémas ci-dessus constitué d'un GPS associé a divers capteurs tel qu'un accéléromètre 3 axes ADLX345, un gyroscope 2 axes LPR530AL, un gyroscope 1 axe LY530ALH,d'un compas magnétique HMC584, un cardiofréquencemètre..., ces instruments électronique font l'acquisition des élément de référence et les transmettent par voie radio (2) et système maillé. les informations sont récupéré (3) dans un système de réception relié par (4) câble à un (5) ordinateur avec Système d'Information Géographique (SIG) lequel est connecté par (6) réseau sécurisé (7) sur un serveur de gestion des données. La présente invention se rapporte en particulier à un dispositif électronique d'acquisition concernant l'état dynamique des déplacements et de capture de données de géo-localisation récupérées par différents types de GPS, incrémentées des informations d'accélérations 3D, de l'orientation de la balise vis-à-vis du nord magnétique et des données des capteurs additionnels (fréquence cardiaque, température, gaz...) le tout transmis par un système de transmission modulable suivant les besoin et les localisation géographique Le dispositif possède la possibilité d'ajouter, sans modification matérielle, d'autres systèmes de capture de type caméra, thermomètre, capteur de gaz ou tout autre suivant les besoin mais aussi la possibilité d'y rajouter un deuxième GPS afin de faire de la corélation entre les deux GPS pour augmenter la précision. La carte principale est équipé de trois sorties afin de pouvoir la personnaliser en fonction des besoins des clients. La balise pourra de ce fait servir de système de géo-localisation de personnel mais pourra aussi donner l'alerte en cas de problème de ce personnel effectuant un métier à risque. La balise afin d'être le plus simple possible à utilisé ne nécessite aucune intervention extérieure pour sa mise en place et son utilisation, un simple bouton pour sa mise en marche et pour son étalonnage, il suffit de la laisser une minute en place sans la bouger à chacun de ses démarrages. La gestion des données interne seront géré par un administrateur ou un utilisateur confirmé grâce à un logiciel spécifique par un moyen filaire installé sur un ordinateur de type PC ou par moyen radio. Alors la configuration peut être faite sur le réseau avec une configuration en temps réel de toutes les balises sur un réseau donné. Le système est autonome et pour être mise en oeuvre il ne sera pas utile d'en connaitre. Et n'importe quel personnel peut l'utiliser. L'intégralité des données collectées par le dispositif sont 10 retransmises en temps réel par une voie de communication radio. Les moyens de communication peuvent être ajoutés sans modification du dispositif. Le moyen de communication privilégié est une transmission radio par rebond (de dispositif en dispositif) sur un réseau maillé . 15 S'il n'est pas utile de travailler en temps réel afin de pouvoir faire la gestion des données par la suite une mémoire interne permet la récupération et le stockage des données puis l'utilisation des ces donné avec le SIG par moyen filaire ou en déclenchant la purge de cette mémoire par voie radio. 20 Si à la préparation d'une mission confié à un personnel équipé de cette balise, il est estimé qu'il ne faut pas envoyer de donné dans une zone spécifique il est alors possible de stocker les données sur la carte mémoire puis de faire l'envois par paquets soit à une heure donné soit dans un périmètre défini. La balise sera en mesure d'envoyer les données quand elle arrive aux abord d'une réception 25 radio ou dans un zone prédéfini par l'administrateur. Les données transmises sont collectées en temps réel et envoyés vers un serveur de consolidation pouvant être hébergé en local ou à distance (Internet). Le serveur distribue alors l'intégralité de ces données vers des clients locaux ou distants (S.I.G, environnement 3D, analyse de courbes, ...) 30 L'art antérieur connaît déjà des dispositifs d'acquisition de données par GPS afin d'avoir la position ainsi que la vitesse à un moment donné. L'art antérieur connait aussi plusieurs systèmes d'acquisition des données de position mais avec des systèmes de gestion et de transmission qui sont restés souvent filaires, ou 35 radio de courte portée (wifi, Bluetooth, ...) qui ne permettent pas d'allonger les distances. Ces moyens ne permettent pas non plus de modification afin d'y rajouter des matériel annexe. Il existe aujourd'hui des travaux visant à augmenter la précision et la fréquence des systèmes GPS actuels (précision inférieure à 1 mètre et fréquence supérieure à 10 Hz), mais aucun d'entre eux ne visent à accroitre la portée du moyen de transmission embarqué, ni la gestions des données capturé via un serveur de données pour incrémenter d'autres logiciels. A l'heure actuelle, il n'existe pas de système léger, portatif, donnant toutes les données de localisation, de position dans l'espace, de vitesse, de fréquence cardiaque et/ou autres données avec une portée dépassant le kilomètre via un moyen radio fonctionnant en réseau maillé avec une gestion de l'information centralisée et consolidée sur un serveur en temps réel permettant la gestion d'un grand nombre de dispositifs simultanément. La présente invention entend remédier aux inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif qui permettra de faire l'acquisition des données concernant la localisation, la vitesse, l'accélération, l'axe de progression, l'altitude, la fréquence cardiaque, d'un ou de plusieurs personnels en même temps grâce à une transmission radio par rebond sur un réseau maillé. Notre solution permet ceci sans préparation du terrain au préalable. Toutes ces données sont consolidées puis stockées dans une banque de donnée via un serveur permettant leur exploitation sur un client de type SIG, et leur export vers des formats standards (Excel par exemple). Le stockage de ces données permet l'analyse et le rejeu des séquences sur un plan 2D ou dans une maquette 3D. Le système est destiné dans un premier temps, à être utilisé à des fins de simulation et d'analyse de mouvement en temps réel et en temps différé. Elle sera utilisé comme moyen de réception d'information des capacités physique et tes caractéristiques de la course pour jauger des personnels, elle pourra aussi servir pour faire de la simulation à des fin d'entrainement dans les forces armées. Le but final du système sera dans un second temps de servir de système d'alerte (par corrélation des données consolidées) a. Atteinte d'un périmètre donné (création sur le SIG par l'administrateur de Zone 35 interdite ou autorisé) b. Non réception des données depuis un certain temps (durée configurable aussi par l'administrateur). c. Ecart important entre deux balise (personnel qui perd son groupe) d. Accélération brutale. e. Détection de choc. f.Chute. g. Bouton d'alarme (utilisant le port d'extension) déclenché par l'utilisateur h. Variation brutale de la fréquence cardiaque. I. Orientation de plusieurs balise vers un même périmètre. j. Rapprochement soudain de plusieurs balise. k. Les balises avec caméra intégré pourront prendre une photo et la transmettre au déclanchement de l'alerte Et de système de gestion des positionnement des éléments pour une utilisation dans un environnement réel afin d'ajouter des données complémentaires vers les clients de visualisation de type serveur de données visuelles et d'analyse (type SIG ou environnement 3D par exemple). Les informations obtenues grâce à cette invention peuvent également servir à incrémenter des renseignements obtenus via les logiciels existants utilisés par nos clients potentiels Le système de communication peut être en changé sans aucune modification de l'appareil et pourra être de différent type (Radio, GSM, Bluetooth, WIFI, etc), dans une utilisation standard, nous utiliserons une radio de type radio à rebond pour réseau maillé, qui pourra grâce au logiciel être utilisé de différentes façon. I. Comme balise en communication directe. Une balise qui communique directement en Point à Point vers un récepteur m. Comme balise sur réseau maillé, alors de deux à 6 000 balises peuvent communiquer soit directement de balise vers récepteur mais aussi les balise peuvent faire le relais si une balise perd le signal radio directe. n. Afin d' augmenter la distance on utilisera une ou plusieurs balises comme relais ce qui permet de pouvoir garantir la portée sur un cheminement préétablis. o. Les Balises communiquent avec un balise dédié a la collecte et remonté de l'information vers les serveur sur différent type de moyens de communication tel le GSM ou Iridium. p. La possibilité de changer le système radio embarqué par un système GSM pour déporter les moyens de collecte et de prise en compte des informations. q. Pas de restriction sur la quantité de balise de réception car elles alimentes toutes le même serveur. Le serveur peut être alimenté par plusieurs balise de réception ce qui permet la gestion de différentes bulles de localisation. r. La Balise peu conserver toutes les informations dans sa mémoire interne pour en suite les envoyer quand elle arrive dans un périmètre donné Pour ce faire, la présente invention est du type décrit ci-dessus, celle-ci est remarquable en ce qu'elle comporte au moins un dispositif de réception pour la position dans un monde en 2 dimensions, l'altitude ,l'axe d'orientation dans les 3 dimensions, l'accélération, les chocs reçu, les pulsations cardiaque, la vidéo, puis par la suite la possibilité d'y rajouter d'autre moyen de capture d'information, puis un système de traitement qui permet le chiffrement et la transmission sécurisée par rebond sur un réseau maillé permettant ainsi de lever la limitation de distance entre les dispositifs et le système logiciel permettant la collecte et l'exploitation des données avec un logiciel de traitement des dites données dans un environnement 2D ou 3D. Avantageusement, le dispositif selon l'invention permet d'obtenir sans aucun système lourd à mettre en place, et rapidement des informations exploitables et présentant une multitude d'applications, grâce à logiciel évolutif spécifique. En effet, les données obtenues permettent bien sûr d'établir un classement des différentes variations dans les paramètres mesurés en temps réel, mais aussi la possibilité de rejouer les actions, pour chacune des types d'informations demandées. Les données étant collectées et consolidées sur un serveur, il devient alors possible de faire du suivi de personnel avec de très grandes élongations de distance. Il devient alors possible de représenter la position d'un personnel situé n'importe où sur Terre dans des logiciels comme Google Street View (appréciation de la scène vue par le personnel en temps réel). 30 Cette invention peut intéresser un large éventail de client potentiel : le sport de haut niveau (rugby, ski), les métiers de la sécurité (police, armée, pompiers,...), le schéma descriptif se fera pour le rugby mais peu tout autant se modifier pour s'adapter à de la sécurité ou à l'armée. Pour servir de système de localisation personnel à moindre coups afin d'incrémenter un logiciel de type SIG, il peut aussi être utilisé comme système d'alerte. Un extension dédié qui se caractérise par le fait que la balise possède trois ports permettant d'y adjoindre plusieurs types de matériel dédié à des utilisations spécifique : Capteur de température pour une utilisation par les pompiers. Une caméra, Bien qu'il y ai déjà un port prévu à cet effet comme mentionné dans le chapitre 9. Capteur de Gaz pour une utilisation dans les centres ou se trouve des gaz toxique ou égout (la position des personnels est donné à l'entrée ou a la sortie des tunnel mais les accéléromètres peuvent donner l'avancé avec une utilisation en mode relais Le travail de SIG sur serveur peur se caractériser par la possibilité de récupération des positions sur différent logiciel de type SIG permettant l'analyse fine de la situation et la gestion par un centre de commandement déporté et ceci afin de pouvoir gérer de très grosse quantité de balise. Un exemple de réalisation est représenté sur les dessin qui représentent : Figurel : 1 Balise ; 2 Système radio par réseau maillé ; 3réception de données ; 25 4 Liaison par câblage U.S.B ; 5 Système d'Information Géographique ; 6 Liaison chiffré sur internet ; 7 Serveur de gestion des données. La Balise récupère les données: position, vitesse, direction, fréquence cardiaque, altitude, impact, accélération Toutes ces données hormis le Gps sont acquissent à 50Htz 30 Figure 2 : Cette Figure représente le coeur du dispositif de la balise : - Un microcontrôleur ATMEL ATMega328 à 16 Mhz - Un étage d'alimentation / régulation du dispositif - Les connecteurs d'extension du système o Port « COM » destiné à la connections du moyen de communication o Port « GPS » destiné à la connections du GPS ou du moyen de localisation o Port « SPI » destiné à la connections d'autres périphériques via le protocole SPI o Port « I2C » destiné à la connections d'autres périphériques via le protocole 12C o Port « IO Panel » destiné à la connections d'autres périphériques via des 2 entrées/sorties numériques. Figure3: Cette Figure représente les capteurs internes du dispositif (centrale inertielle) destinés à la collecte des informations d'accélérations 3D, de positionnement angulaire 3 axes vis-à-vis du champ magnétique terrestre, et de la position vis-à-vis du nord magnétique : o Un accéléromètre 3 axes ADLX345 o Un magnétomètre 2 axes LPR530AL o Un magnétomètre 1 axe LY530ALH o Un compas magnétique HMC5843 L'ensemble des données fournies par ces capteurs est capturé par le microcontrôleur afin de déterminer les données corrigées avant de les transmettre via le moyen de 20 communication. REVENDICATIONS1. Dispositif d'acquisition de données concernant l'état dynamique de personnels caractérisé en ce qu'il comporte. (1) une Balise avec son montage spécifique comme défini dans les schémas ci-dessus constitué d'un GPS, Un accéléromètre 3 axes ADLX345, d'un gyroscope 2 axes LPR530AL, d'un gyroscope 1 axe LY530ALH, d'un compas magnétique HMC584, d'un cardiofréquencemetre, ces instruments électronique font l'acquisition des élément de référence et les transmettent par voie radio (2) et système maillé. les informations sont récupéré (3) dans un système de réception relié par (4) câble à un (5) ordinateur avec SIG lequel est connecté par (6) réseau sécurisé (7) sur un serveur de gestion des données. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est autonome et qu'il ne nécessite aucune intervention extérieure pour son utilisation (étalonnage et mise en oeuvre). A chaque démarrage ; il suffit de la mettre en fonctionnement dans un sens et attendre 1 minute avant de pouvoir l'utiliser, et de ce fait n'importe quel personnel peut le mettre en oeuvre, car la gestion peut être faite à distance par moyen filaire ou moyen radio par un utilisateur confirmé ou un administrateur,. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par le fait de que la balise possède une prise de connexion vers un PC afin de pouvoir configurer le GPS pour un travail en décalage de position (bulleyes) qui permet une sécurisation de la position sans pour autant être obligé de rajouter un système de chiffrement. La gestion se fera par un administrateur. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'identification des balise travaille avec des moyen radio numérique qui permet de donner une ID à chaque transmission et permet de connaître quelle balise émet et de pouvoir associer les données reçu à sa représentation dans le logiciel d'exploitation. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé par 30 une extension dédié, la balise possédant trois ports permettant d'y adjoindre plusieurs types de matériel dédié à des utilisations spécifique : a. Capteur de température pour une utilisation par les pompiers. b. Une caméra, Bien qu'il y ai déjà un port prévu à cet effet comme mentionné dans le chapitre 9.c. Capteur de Gaz pour une utilisation dans les centres ou se trouve des gaz toxique ou égout (la position des personnels est donné à l'entrée ou a la sortie des tunel mais les accéléromètres peuvent donner l'avancé avec une utilisation en mode relais). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un système modulable de la balise qui dans un premier temps à été créé pour faire de la géo localisation de personnels mais peut être utilisé comme moyen d'alerte (pour in-fine être intégré sur un système de vidéosurveillance et de sécurité de ville, tel les 1000 caméras de Paris ou pour faire de la récupération de ces dits personnels en cas d'évènement grave. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que La gestion d'alerte peut être déclenchée sur différents types d'événements, mais peu servir pour alimenter d'autre systèmes d'informations. a. Atteinte d'un périmètre donné (création sur le SIG par l'administrateur de Zone 15 interdite ou autorisé) b. Non réception des données depuis un certain temps (durée configurable aussi par l'administrateur). c. Ecart important entre deux balise (personnel qui perd son groupe) d. Accélération brutale. 20 e. Détection de choc. f.Chute. g. Bouton d'alarme (utilisant le port d'extension) déclenché par l'utilisateur h. Variation brutale de la fréquence cardiaque. i. Orientation de plusieurs balise vers un même périmètre. 25 j. Rapprochement soudain de plusieurs balise. k. Les balises avec caméra intégré pourront prendre une photo et la transmettre au déclanchement de l'alerte, une prise est prévue à cet effet pour y intégrer différent capteur. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce 30 que le système radio travaille en réseau maillé, en sorte que nous pouvons utiliser la balise de différentes façons : a. Comme balise en communication directe. Une balise qui communique directement en Point à Point vers un récepteurb. Comme balise sur réseau maillé, alors de deux à 6 000 balises peuvent communiquer soit directement de balise vers récepteur mais aussi les balise peuvent faire le relais si une balise perd le signal radio directe. c. Afin d' augmenter la distance on utilisera une ou plusieurs balises comme relais ce qui permet de pouvoir garantir la portée sur un cheminement préétablis. d. Les Balises communiquent avec un balise dédié a la collecte et remonté de l'information vers les serveur sur différent type de moyens de communication tel le GSM ou Iridium. e. La possibilité de changer le système radio embarqué par un système GSM pour déporter les moyens de collecte et de prise en compte des informations. f.Pas de restriction sur la quantité de balise de réception car elles alimentes toutes le même serveur. Le serveur peut être alimenté par plusieurs balise de réception ce qui permet la gestion de différentes bulles de localisation. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la possibilité de l'intégrer sur les systèmes du marché afin de savoir ou le regard du personnel se porte dans un environnement de type Google Streetview, Google Maps ou Nova, Shiva(virtuel en 3d), 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le travail sur différent système de type SIG par serveur donne la possibilité de récupération des positions permettant l'analyse fine de la situation et la gestion par un centre de commandement déporté.