Brevet FR2973256A1 — publié le 20121005

L'invention concerne les drones télécommandés utilisés dans le cadre de jeux où ces drones évoluent dans une zone de jeu prédéfinie. Un exemple typique d'un tel drone est le AR.Drone de Parrot SA, Paris, France, qui est un quadricoptère équipé d'une série de capteurs tels qu'accéléromètres, gyromètres trois axes et altimètre. Le drone est également pourvu d'une caméra frontale captant une image de la scène vers laquelle se dirige le drone, ainsi que d'une caméra de visée verticale cap-tant une image du terrain survolé. Le WO 2010/061099 A2 (Parrot SA) décrit en particulier un tel drone et 10 son pilotage au moyen d'une télécommande déportée reliée au drone par une liaison radio, par exemple un téléphone ou baladeur multimédia à écran tactile et accéléromètre intégré tel qu'un téléphone cellulaire de type iPhone ou un baladeur ou tablette multimédia de type iPod Touch ou iPad (marques déposées de Apple Inc., USA). 15 Le drone peut être utilisé pour des jeux de course consistant à effectuer un parcours délimité à la manière d'un slalom par des plots ou des portes simples ou doubles, jusqu'à une ligne d'arrivée. Le WO 2008/056049 Al (Parrot) décrit un tel jeu de course de quadricoptère, consistant à effectuer des tours d'un circuit prédéterminé. Des pas- 20 sages obligés peuvent être définis et visualisés par exemple sous forme de pylônes formant des portes entre lesquelles le drone doit slalomer. Le circuit peut être soit un circuit libre avec détection d'un passage au-dessus d'une ligne d'arrivée matérialisée au sol, soit un circuit plus contraint avec le passage de plusieurs lignes. 25 Il a été proposé d'utiliser la caméra de visée verticale pour détecter automatiquement le franchissement de ces lignes de manière à par exemple valider un passage imposé ou contrôler de façon automatique un chrono-métrage de la course (départ, arrivée, temps intermédiaires, ...). Une détection de lignes nécessite toutefois de matérialiser celles-ci au 30 sol, donc de préparer le circuit, de disposer des bandes colorées suscep- tibles d'être reconnues par la caméra verticale du drone, etc. L'invention vise une alternative à cette manière de procéder, consistant à définir un circuit sans aucune matérialisation de celui-ci. Il s'agit par exemple d'un parcours dans un jardin, où le joueur définit une 35 boucle entre l'endroit où il se trouve et un arbre distant que le drone devra atteindre, puis contourner pour revenir à l'endroit où se trouve le joueur en bouclant ainsi un tour, le but du jeu étant d'effectuer un nombre donné de tours en un temps minimum, ou d'effectuer le plus grand nombre de tours en un temps donné. Par exemple, le joueur décrit comme zone de départ la boîte du drone, à proximité de laquelle il se trouve. Le parcours consiste à faire trois fois une boucle en tournant autour d'un arbre distant et en repassant par la boîte de jeu à chaque tour, le joueur restant à proximité de la zone de départ. Dans ce cas de figure, le chronométrage implique de pouvoir produire un marqueur temporel au moment où le drone passe à proximité du joueur, pour démarrer le chronomètre, compter un temps intermédiaire ou arrêter le chronomètre. L'idée de base de l'invention consiste à valider le passage d'un tour de circuit, ou la fin du parcours, à la manière d'un "double clic", en deman- dant au joueur d'appliquer par exemple deux tapes verticales successives rapprochées dans le temps sur le corps du drone lorsque celui-ci passe à proximité. De façon caractéristique, le drone est pourvu de moyens de détection et de discrimination de cette "double tape", à partir des signaux issus de son accéléromètre intégré. En cas de reconnaissance d'une double tape conforme, un marqueur de passage est généré par le logiciel du drone et transmis à l'application de jeu qui saura, sur réception de ce marqueur, qu'un tour de circuit vient d'être bouclé. Dans l'exemple donné ci-dessus, après que le premier tour a été achevé, le temps intermédiaire de parcours est mémorisé et le joueur continue la course jusqu'à réaliser les trois tours définis. Les temps intermédiaires de chaque tour et le temps total de la course peuvent être mémorisés. Plu-sieurs joueurs peuvent jouer simultanément, ou peuvent se confronter alternativement en réalisant le parcours l'un après l'autre avec le drone. II est ainsi possible de remplacer avantageusement la détection d'une ligne matérialisée au sol, et de réaliser un circuit de course sans imposer au joueur l'achat de nouveaux accessoires. Plus précisément, l'invention propose un procédé de détection d'une sollicitation mécanique externe appliquée par un utilisateur à un drone télé- commandé pour produire un marqueur de passage de ce drone à proximité de l'utilisateur. Selon l'invention, la sollicitation est appliquée sous forme d'une séquence de N tapes successives appliquées sur la coque du drone. Le procédé comporte les étapes consistant à : a) recueillir un signal d'accélération produit par un capteur accélérométrique lié au corps du drone ; b) appliquer un filtrage passe-haut au signal d'accélération recueilli ; c) détecter un pic d'accélération du signal d'accélération filtré dépassant un seuil pré-déterminé ; d) en cas de pic détecté, incrémenter un compteur ; et e) si le compteur atteint la valeur N, valider la séquence de N tapes et délivrer le marqueur de passage. Selon diverses caractéristiques subsidiaires avantageuses : la fréquence de coupure du filtrage passe-haut est comprise entre 0,01 et 1 Hz ; - le filtrage passe-haut est un filtrage numérique du premier ordre ; le capteur accélérométrique est un capteur d'accélération verticale ; une détection de pic d'accélération à l'étape c) déclenche une temporisation d'inhibition de la détection d'un pic d'accélération ultérieur, typiquement une temporisation comprise entre 100 et 300 ms ; le procédé comprend en outre, sur délivrance du marqueur de pas-sage, l'activation d'une fonction de chronométrage du temps de vol du drone, de type départ/arrêt/temps intermédiaire. 0 On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre du dispositif de l'invention, en référence aux dessins annexés où les mêmes références numériques désignent d'une figure à l'autre des éléments identiques ou fonctionnellement semblables. La Figure 1 est une vue d'ensemble montrant le drone et l'appareil de télécommande associé permettant son pilotage à distance. La Figure 2 illustre schématiquement un exemple de circuit de course suivi par le drone. La Figure 3 est un chronogramme montrant un exemple de variation du 35 signal d'accélération verticale capté par l'accéléromètre du drone. La Figure 4 est un organigramme expliquant les diverses étapes successives de traitement du signal de l'accéléromètre. La Figure 5 est un ensemble de deux chronogrammes montrant respectivement le signal d'accélération tel que délivré par l'accéléromètre, et le 5 même signal après application d'un filtrage passe-haut. La Figure 6 est un chronogramme expliquant la manière de détecter la double tape par comparaison du signal d'accélération filtré par rapport à un seuil. 0 10 On va exposer un exemple de mise en oeuvre de l'invention, appliquée à un drone de type quadricoptère tel que le modèle AR.Drone de Parrot SA, Paris, France, décrit notamment dans le WO 2010/061099 A2 précité, ainsi que dans le WO 2009/109711 A2 (qui divulgue un exemple de sys- 15 tème de stabilisation automatique à partir des informations fournies par un altimètre et une caméra à visée frontale) et le FR 2 915 569 Al (qui vise notamment les gyromètres et accéléromètres utilisés par le drone). Sur la Figure 1, la référence 10 désigne de façon générale un tel drone, qui comporte quatre rotors coplanaires 12 disposés symétriquement par 20 rapport à un corps 14, et dont les moteurs sont pilotés indépendamment par un système intégré de navigation et de contrôle d'attitude. Le drone possède également une caméra frontale donnant une image de la scène vers laquelle se dirige le drone, ainsi qu'une caméra à visée verticale donnant une image du sol et servant également au calcul de la vitesse de 25 translation horizontale. Il est également pourvu d'un altimètre à ultrasons émettant en direction du sol un faisceau permettant de connaître à tout moment l'altitude par rapport au sol, ainsi que de capteurs inertiels (accéléromètres et gyromètres) permettant de mesurer les vitesses angulaires et les angles d'attitude. 30 Le drone est piloté par un appareil de télécommande distant 16, qui est pourvu d'un écran tactile affichant l'image captée par la caméra frontale, avec en superposition un certain nombre de symboles permettant l'activation de commandes par simple contact du doigt de l'utilisateur sur l'écran tactile. Cet appareil peut être notamment un appareil multimédia ou un 35 assistant numérique personnel, par exemple un téléphone cellulaire du type iPhone ou un baladeur multimédia du type iPod Touch (marques dé-posées de Apple Inc., USA), qui sont des appareils incorporant les divers organes de contrôle nécessaires à la détection des commandes de pilotage et à l'échange bidirectionnel de données avec le drone par liaison sans fil de type réseau local Wi-Fi (IEEE 802.11) ou Bluetooth (marques déposées). Le but de l'invention est de permettre la détection de tours de circuit dans un jeu de course consistant à parcourir un circuit prédéfini. Le parcours est par exemple celui illustré Figure 2, où le drone 10 doit en- chaîner plusieurs tours d'un circuit 18 défini à partir d'une zone de départ 20 où se trouve le joueur : il s'agit d'aller jusqu'à un arbre 22, de tourner autour, de revenir jusqu'à la zone de départ 20, puis enchaîner un autre tour, etc., le tout à la vitesse la plus élevée possible. Pour détecter le passage à l'endroit de la zone de départ 20, le joueur va appliquer au corps 14 du drone une "double tape" avec sa main 24, ces deux tapes étant deux tapes verticales successives et rapprochées dans le temps de manière à constituer un signal aisément reconnaissable par l'accéléromètre vertical de la centrale inertielle du drone. Dans ce qui suit, on prendra l'exemple d'une double tape, mais l'invention pourrait être appliquée de même façon à la détection d'une triple tape, etc., la double tape ayant été seulement choisie pour sa simplicité. On peut également envisager de discriminer les actions selon le nombre de tapes, par exemple double tape à chaque tour pour enregistrer les temps intermédiaires, et triple tape à l'arrivée pour arrêter le chronométrage. On va maintenant décrire la manière d'effectuer la détection de ce signal de "double tape", en référence aux Figures 3 à 6. La Figure 3 illustre en A l'allure du signal d'accélération verticale y délivré par le capteur. Ce signal d'accélération présente un certain nombre de pics référencés 26, 28 pouvant correspondre à des chocs subis par le drone, à un rebond sur le sol, etc., qu'il y aura lieu de différencier des "doubles tapes" référencées 30, appliquées par le joueur volontairement sur la coque du drone. Les différentes étapes du traitement appliqué au signal d'accélération verticale y sont illustrées schématiquement sur l'organigramme de la Fi- gure 4. Le signal d'accélération verticale y est avantageusement un signal numérisé (bloc 100), l'ensemble des traitements étant exécuté par le logiciel in-terne de pilotage et de contrôle d'attitude du drone. La première étape (bloc 102) consiste à opérer un filtrage passe-haut de la donnée d'accélération brute délivrée par l'accéléromètre, ceci afin d'isoler et détecter les pics d'accélération en les discriminant des variations moins abruptes du signal d'accélération (telles que celles illustrée en 26 et 28 sur la Figure 3). Le filtre peut être un filtre numérique atténuant très fortement les basses fréquences (et supprimant de ce fait la composante continue du signal), pour conserver les hautes fréquences et isoler les pics d'accélération. La fréquence de coupure est par exemple comprise entre 0,01 et 1 Hz, de préférence environ 0,2 Hz, avec un filtre numérique du premier ordre, pour une pente d'atténuation de -20 dB/décade. La Figure 5 illustre le signal filtré B obtenu après cette opération de filtrage du signal brut A. On peut noter que des pics peu significatifs tels que 32 sont quasiment éliminés, à la différence des doubles tapes véritables telles que 30, qui restent présentes sur le signal filtré (comme on peut le voir en 34). L'étape suivante, illustrée par le bloc 104 de la Figure 4 et par la Figure 6, consiste à détecter dans le signal d'accélération filtré B un pic dépassant un seuil S prédéterminé. En cas de dépassement de ce seuil, comme en 36 sur la Figure 6, un compteur de pics P est incrémenté (bloc 106 sur la Figure 4). La valeur de ce compteur est examinée (bloc 108) pour savoir s'il atteint le nombre de tapes attendu (P = 2 pour une double tape, P = 3 pour une triple tape). Dans l'affirmative, la double tape est validée (bloc 110), le compteur P est remis à zéro et le marqueur temporel est délivré au logiciel de jeu, par exemple pour agir sur le chronomètre (mesure du temps de passage in- termédiaire, arrêt du chronométrage, etc.). Avantageusement, une temporisation est déclenchée (bloc 112) à chaque détection d'un pic dépassant le seuil S, ce qui a pour effet de bloquer l'incrémentation du compteur P pendant une certaine durée, par exemple de l'ordre de 200 ms. Ceci évite de compter deux fois le même pic d'accélé- ration filtrée, qui produirait un parasite tel que 38 (Figure 6) correspondant à un rebond ou une vibration du matériau de la coque, pour ne détecter que le véritable pic 40 correspondant à la seconde tape imprimée par le joueur sur la coque du drone. REVENDICATIONS1. Un procédé de détection d'une sollicitation mécanique externe appliquée par un utilisateur à un drone télécommandé (10) pour produire un marqueur de passage de ce drone à proximité de l'utilisateur, procédé caractérisé: - en ce que ladite sollicitation est appliquée sous forme d'une séquence de N tapes successives appliquées sur la coque (14) du drone, et en ce qu'il comporte les étapes consistant à : a) recueillir (100) un signal d'accélération (y) produit par un capteur accélérométrique lié au corps (14) du drone ; b) appliquer un filtrage passe-haut (102) au signal d'accélération re- cueilli (A) ; c) détecter (104) un pic d'accélération (36, 40) du signal d'accélération filtré (B) dépassant un seuil (S) prédéterminé ; d) en cas de pic détecté, incrémenter un compteur (106) ; et e) si le compteur atteint (108) la valeur N, valider (110) la séquence de N tapes et délivrer le marqueur de passage. 2. Le procédé de la revendication 1, dans lequel la fréquence de coupure du filtrage passe-haut est comprise entre 0,01 et 1 Hz. 3. Le procédé de la revendication 1, dans lequel le filtrage passe-haut est un filtrage numérique du premier ordre. 4. Le procédé de la revendication 1, dans lequel le capteur accélérométri-25 que est un capteur d'accélération verticale. 5. Le procédé de la revendication 1, dans lequel une détection de pic d'accélération à l'étape c) déclenche une temporisation (112) d'inhibition de la détection d'un pic d'accélération ultérieur. 6. Le procédé de la revendication 5, dans lequel la temporisation est comprise entre 100 et 300 ms. 30 7. Le procédé de la revendication 1, comprenant en outre sur délivrance du marqueur de passage l'activation d'une fonction de chronométrage du temps de vol du drone, de type départ/arrêt/temps intermédiaire.