Brevet FR3019309A1 — publié le 20151002

Dispositif autonome de géolocalisation communiquant DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [0001] L'invention se rapporte à un dispositif autonome de géolocalisation communiquant. [0002] On entendra par autonome, dans le cadre de la présente description, le fait que le dispositif soit doté de sa propre source de puissance électrique. Il n'a donc pas besoin d'être connecté à un réseau de distribution de puissance pour pouvoir fonctionner. [0003] Le domaine de l'invention est celui de la géolocalisation. Plus particulièrement de domaine de l'invention est celui de la géolocalisation intelligente. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE [0004] Dans l'état de la technique le nombre d'objets communiquant augmente rapidement. On parle de l'internet des objets. La plupart des objets communiquant actuels ont été prévu pour cette communication. Ils comportent donc tous les moyens requis pour ces communications. On aimerait cependant pouvoir faire communiquer des objets plus anciens ne comportant pas les moyens requis. On aimerait aussi rendre communiquant des objets qui ne sont pas initialement prévu pour. [0005] Pour ce faire on connaît au moins une première solution qui consiste à équiper des objets existant d'un système embarqué capable d'émettre des données à un très faible débit. Il s'agit d'un dispositif auto alimenté qui émet, à intervalle régulier un message comportant une dizaine d'octet. Un tel message peut être émis environ 10 fois par jours pour garantir : - La non collision temporelle de messages émis par différents dispositifs identiques ; - La portée du dispositif, le débit étant faible, au maximum 100 bits par seconde, le niveau de signal requis pour la réception peut être particulièrement faible, ce qui augmente la portée de l'émetteur ; - La durée d'activité du dispositif, le dispositif étant peu actif pour émettre peu de données, il consomme d'autant moins. Entre deux émissions le dispositif est en sommeil. [0006] Tous ces compromis ont cependant des inconvénients. Ils rendent la géolocalisation impossible, du fait de l'optimisation de la consommation. De fait ces dispositifs sont utilisés sur des dispositifs fixes, ce qui rend le besoin de géolocalisation inutile. De même si ces dispositifs peuvent émettre, ils sont incapable de recevoir, ne serait-ce que parce qu'il passe le plus clair de leur temps dans un mode sommeil. Ces compromis permettent cependant d'obtenir un dispositif dont l'autonomie peut atteindre une vingtaine d'année si rien ne vient l'altérer pendant cette période. [0007] Dans l'état de la technique une deuxième solution est d'équiper un objet, par exemple un véhicule, avec un téléphone mobile dédié. Le téléphone mobile dédié est alors alimenté et rechargé par la batterie du véhicule ce qui garantit son autonomie. A partir de là il est possible d'implanter tout type d'application dans le téléphone dédié, toutes les fonctions d'un téléphone mobile étant disponible. [0008] Les inconvénients de la deuxième solution sont au moins : - Elle est inadaptée aux objets de petites tailles ou lorsque l'encombrement est un facteur important ; - Elle est inadaptée sans un apport d'énergie constant ; - Elle a une très faible portée, quelques centaines de mètres au maximum, ce qui la rend inutilisable, par exemple, en milieu maritime ou rurale. EXPOSE DE L'INVENTION [0009] L'invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l'état de la technique identifiés ci-dessus, et notamment à proposer des moyens pour permettre de d'effectuer une géolocalisation de dispositifs non initialement prévu pour et ce sur de grandes distances sans que l'on ait à se soucier de l'autonomie du dispositif. [0010] L'invention permet également d'avoir un dispositif générique capable de s'adapter à un grand nombre de situations. Dans ce dessein, un aspect de l'invention se rapporte à un dispositif autonome de géolocalisation communiquant caractérisé en ce qu'il comporte : - Des moyens de géolocalisation, - Des moyens de communication basse consommation par liaison radio longue portée, - Des moyens de traitement basse consommation, ces moyens de traitement comportant au moins une interface entrante connectée à des moyens de production d'un signal, - Des moyens pour émettre un message de géolocalisation comportant au moins des données de géolocalisation produite par les moyens de géolocalisation ; - Des moyens pour émettre un message selon le résultat d'un traitement, réalisé par les moyens de traitements, sur un signal reçu via l'interface entrante, émission réalisée via les moyens de communication longue portée ; - il comporte une mémoire pour enregistrer un identifiant unique du dispositif ; - les moyens de traitement sont reprogrammables. [0011] Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées 20 dans le paragraphe précédent, le procédé/dispositif selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon les combinaisons techniquement possibles: - qu'une interface entrante des moyens de traitement est connectée à une interface sortante des moyens de communication ; 25 - qu'une interface entrante des moyens de traitement est connectée à un producteur de signal externe audit dispositif de traitement ; - les moyens de géolocalisation sont des moyens embarquées traitant des signaux émis par une constellation de satellites ; - les moyens de géolocalisation sont des codes instructions provoquant 30 la diffusion, par le dispositif autonome, via les moyens de communication d'un message comportant un identifiant dudit dispositif autonome ; - les moyens de géolocalisation sont mise en oeuvre à intervalle (140.1) régulier ; - les moyens de communication sont adaptés pour fonctionner dans une bande de fréquences de 800 à 900 MHz ; - BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [0012] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : - la figure 1, une illustration d'élément d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2, une illustration d'étape d'un procédé de mise en oeuvre d'un dispositif selon l'invention. [0013] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures. [0014] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci sont présentées à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN MODE DE REALISATION [0015] Lorsque l'on prête une action à un dispositif celle-ci est en fait effectuée par un microprocesseur du dispositif commandé par des codes instructions enregistrés dans une mémoire du dispositif. Si l'on prête une action à une application, celle-ci est en fait effectuée par un microprocesseur du dispositif dans une mémoire duquel les codes instructions correspondant à l'application sont enregistrés. [0016] La figure 1 montre un dispositif 100 autonome de géolocalisation selon l'invention. La figure 1 montre que le dispositif 100 autonome de géolocalisation comporte : - Un microprocesseur 110, - Des moyens de communications comportant au moins : - Un modulateur démodulateur ou modem 120, - Une antenne 130 connectée au modem 120 - Des moyens 140 de stockage, - Des moyens 150 de fourniture d'une puissance électrique, - Des moyens 170 de géolocalisation. [0017] La figure 1 montre que les : - Microprocesseur 110 du dispositif autonome de géolocalisation, - Modem 120 du dispositif autonome de géolocalisation, - Moyens 140 de stockage du dispositif autonome de géolocalisation, - Moyens 150 de fourniture d'une puissance électrique, - Moyens 170 de géolocalisation, sont interconnectés via un bus 160. [0018] La figure 1 ne montre que les composants directement intéressants pour l'invention. En particulier la figure 1 ne montre pas de mémoire de travail dans laquelle sont chargées les données et codes instructions traités par le microprocesseur 110 du dispositif autonome de géolocalisation. [0019] Dans un mode de réalisation préféré, tous les composants du dispositif 15 autonome de géolocalisation sont des composants dits basse consommation. [0020] En particulier, le modem 120 est un composant électronique basse consommation, c'est-à-dire un composant dont les consommations sont de l'ordre de 10 i_tA en veille, 10mA en réception et 100mA en émission. Un tel composant est, par exemple, le composant électronique Semtech SX1272 tel que décrit dans 20 sa fiche technique pour sa révision 1 de juin 2013. D'autres exemples sont le composant Texas Instrument CC1000, le composant ST Microelectronics SPIRIT1 ou encore le composant NORDIC nRF905. Cette énumération n'est pas exhaustive. [0021] Par longue portée on entend d'une portée dépassant la dizaine de 25 kilomètres. On utilise, par exemple, la modulation LoRa (marque déposée), mais d'autres modulations comme FSK, GFSK, MSK, GMSK ou OOK sont également utilisables. La liste n'est pas exhaustive. Cette portée n'est pas mesurée entre le dispositif émetteur du message et le destinataire final du message, mais entre l'émetteur du message et le premier équipement auquel est connecté le dispositif 30 émetteur. [0022] L'utilisation de ces modulations permet d'atteindre des débits de l'ordre de 100 kbps et donc de garantir une transmission rapide qui limite le risque de collisions lors de la transmission de messages. [0023] La figure 1 montre que le microprocesseur 100 comporte une broche 100.1 d'entrée correspondant à une interface entrante, c'est-à-dire un port d'entrée du microprocesseur. Ce port d'entrée est soit numérique, soit analogique. Dans l'invention cette broche est connectée à des moyens de production d'un signal. De tels moyens sont, par exemple : - Un accéléromètre apte à détecter une décélération brutale, - Un capteur à retournement tel que ceux utilisés dans les feux à retournement dans la marine, le retournement fermant un circuit provoquant le passage d'un signal, - Un interrupteur manuel fermant un circuit provoquant le passage d'un signal, - Une broche de sortie, c'est-à-dire une interface sortante, des moyens de communications longue portée rendant ainsi le dispositif autonome de géolocalisation apte à recevoir aussi bien qu'à émettre, - Une horloge permettant de réveiller le dispositif à intervalle régulier, - Un composant de gestion d'alimentation, - ... la liste n'est pas exhaustive. [0024] Dans l'invention les moyens 140 de stockage sont un composant électronique de mémoire de masse par exemple : une mémoire EEPROM (Electricaly Erasable Programmable Read Only Memory, Mémoire électriquement effaçable), une mémoire flash ou même une mémoire RAM a faible consommation. Ce sont ces moyens de stockage 140 du dispositif 100 de géolocalisation autonome qui comportent des codes instructions correspondant au moins : - A un traitement produisant un résultat, c'est-à-dire des données, en fonction d'un signal reçu via l'interface entrante du microprocesseur 110 du dispositif 100 autonome de géolocalisation ; - A l'émission d'un message de géolocalisation comportant au moins une localisation produite par les moyens de géolocalisation. [0025] Le microprocesseur 110 et les moyens 140 de stockage du dispositif autonome de géolocalisation forment ensemble des moyens de traitement. Un tel microprocesseur est, par exemple, un microprocesseur de la gamme Microchip (marque déposée) qui propose des microprocesseur 8, 16 et 32 bits à ultra basse consommation avec des autonomies annoncées de 15 à 20 ans sur batterie standard. [0026] Les moyens 140 de stockage sont reprogrammables. Un même dispositif peut donc être utilisé, dans le temps, pour différentes applications, ou peut être mis à jour pour prendre en compte une évolution de contexte d'utilisation. Le dispositif autonome de géolocalisation est donc paramétrable. [0027] Les moyens de géolocalisation sont, par exemple, un composant GPS ou équivalent comme par exemple Galileo. On parle alors d'une variante GPS. Ces moyens comportent un circuit de traitement de signaux reçus via au moins une antenne. Ces signaux reçus sont émis par des satellites. [0028] Dans la variante GPS les moyens pour émettre un message de géolocalisation comporte des codes instructions permettant, à intervalle régulier ou de manière déclenchée, de produire un message comportant au moins deux champs : - Un champ coordonnée GPS comportant une latitude et une longitude produite par les moyens de géolocalisation - Un champ identifiant comportant un identifiant unique du dispositif autonome de géolocalisation. [0029] Dans la variante GPS, une fois le message de géolocalisation produit, il est émis, via les moyens de communication du dispositif autonome de géolocalisation, vers un serveur de géolocalisation. [0030] Dans toutes les variantes, l'identifiant unique du dispositif est lu dans une mémoire 180 identifiant connectée au bus 170 du dispositif autonome de géolocalisation. Une telle mémoire est soit une zone indépendante d'un des composants, soit une zone des moyens de stockage. Comme identifiant unique on peut utiliser, par exemple : - Un GUID (Globally Unique Identifier, Identifiant Globalement Unique) - Une adresse IPV6, - Un numéro de série d'un des composants du dispositif autonome de géolocalisation, - ... la liste n'est pas exhaustive. [0031] Dans la pratique l'identifiant unique est paramétré au moment de la fabrication du dispositif autonome de géolocalisation. [0032] De même que pour l'identifiant unique, une adresse du serveur de géolocalisation est obtenue via une mémoire de paramétrage. Une mémoire de paramétrage est, par exemple, une zone des moyens 140 de stockage. [0033] Selon les variantes de l'invention le message de géolocalisation est émis, par exemple : - Selon un protocole avec acquittement, par exemple TCP/IP, - Selon un protocole sans acquittement, par exemple UDP ou un protocole spécifique. [0034] On note que l'utilisation d'un protocole avec acquittement permet de limiter les pertes de données liées à des collisions. Dans une mise en oeuvre préférée le protocole utilisé est 6LoWPAN pour IPV6 LoW Power Wireless Area Networks (Zone Réseau Sans Fil Basse Consommation IPV6). [0035] Ces protocoles sont utilisables car les codes instructions correspondant sont enregistrés dans les moyens de stockage et car les dispositifs autonomes se connectent à Internet via une station relai jouant le rôle de point d'accès. Dans l'invention le dispositif autonome de géolocalisation est utilisable sur un territoire équipé de stations de base lui permettant de communiquer. Un tel réseau est comparable à un réseau de téléphonie mobile, on parle de réseau cellulaire. Le maillage d'un tel réseau dans le cadre de l'invention est cependant moins dense que dans le cas de la téléphonie mobile, car la portée des modems est bien plus importante dans le cadre de l'invention. Une station de base est aussi appelée un concentrateur. [0036] Dans une autre variante de l'invention le dispositif autonome de géolocalisation ne comporte pas de composant GPS. Dans cette variante le dispositif autonome de géolocalisation émet à intervalle régulier un message comportant son identifiant unique. Ce message est reçu par toutes les stations de base du voisinage. Cela permet de aux stations de base, ou à un dispositif connecté à ces station de base, d'effectuer une géolocalisation du dispositif émetteur en utilisant le procédé U-TDOA (Uplink Time Difference Of Arrivai, différence de date d'arrivée sur lien montant). Une fois la géolocalisation effectuée, le résultat est émis vers le serveur de géolocalisation. Dans ce cas les moyens de géolocalisation sont des codes instructions enregistrés dans les moyens 140 de stockage. On parle de variante U-TDOA. [0037] Le serveur de géolocalisation peut, par la réception des messages de géolocalisation, alimenter une base de données avec des enregistrements comportant : - un identifiant unique de dispositif, - une date, par exemple la date de réception du message de géolocalisation par le serveur ou une date incluse dans le message par son émetteur, et - une localisation. [0038] Une telle base de données permet de reconstituer le parcours d'un dispositif donné connaissant son identifiant. On peut aussi avoir accès à la vitesse de déplacement. [0039] Les moyens 150 de fourniture de puissance électrique sont, par exemple : - Une ou plusieurs piles bouton, - Une batterie rechargeable, - Un convertisseur photo électrique, - Une batterie rechargeable couplée à un convertisseur photo électrique pour le rechargement de la batterie. [0040] Dans le cas de la mise en oeuvre d'un convertisseur photo électrique on obtient un dispositif dont l'autonomie est virtuellement infinie. [0041] La combinaison des moyens de fourniture de puissance électrique et des moyens basse consommation du dispositif autonome de géolocalisation permet de garantir une autonomie du dispositif supérieure à une année. [0042] La faible consommation, et donc la durée d'activité du dispositif, est augmenté par un choix pertinent d'une fréquence de réveil au cours de laquelle le dispositif autonome de géolocalisation effectue ses opérations de géolocalisation/communication. Comme le dispositif selon l'invention n'est pas connecté en permanence au réseau des opérations de réception se font en « mode pull ». C'est-à-dire que lorsque l'on souhaite envoyer un message à un dispositif selon l'invention on doit connaître son identifiant. On envoie alors un message comportant au moins cet identifiant à un serveur de messages. Lorsque que le dispositif selon l'invention émet un message de géolocalisation il effectue également une connexion au serveur de messages pour y récupérer un éventuel nouveau message. Le cas échéant le dispositif selon l'invention produit et émet une ou plusieurs réponses avant de repasser en mode veille. Il s'agit d'un fonctionnement comparable à celui d'une messagerie POP plus SMTP. L'adresse du serveur de message est connue par configuration. [0043] La mise en sommeil et le réveil des composants du dispositif sont réalisés grâce à un composant non représenté de gestion de l'alimentation qui se charge de mettre en route les différents composants du dispositif selon l'invention. Il s'agit soit d'un composant dédié soit de moyens intégrés à l'un des composants déjà décrits. [0044] Dans un mode de réalisation de l'invention ces opérations sont réalisées 1 fois par minutes. [0045] Dans un autre mode de réalisation de l'invention ces opérations sont réalisées 1 fois toutes les 10 minutes. [0046] Dans un autre mode de réalisation de l'invention les opérations de géolocalisation et les opérations de réception de messages ont des périodes différentes. [0047] Les périodes précisés sont indicatives. Dans la pratique, le temps d'activité du dispositif est de l'ordre de la dizaine de millisecondes, selon les usages envisagés. Il est donc tout à fait envisageable d'avoir des périodes, entre deux réveils successifs, de l'ordre de la seconde. [0048] Dans une variante cet intervalle est enregistré dans une zone 140.1 intervalle de réveil des moyens 140 de stockage du dispositif autonome de géolocalisation. [0049] Les moyens de communications sont, de préférence, configurés pour fonctionner dans la bande de fréquences de 900MHz à 1000MHz ou dans la bande 800MHz à 1100MHz. L'intérêt de ces bandes de fréquences est, non seulement qu'elles sont libres, mais également qu'elles ont déjà été étudiées lors de phases de déploiement de la téléphonie mobile de première génération. L'implantation des stations de base, et en particulier le choix de leur localisation pour obtenir une couverture optimale d'un territoire a donc déjà été effectuée. Cela constitue un gain de temps considérable. [0050] Pour la description les différents composants du dispositif ont été représentés de manière éclatée. Dans la pratique, tout ou partie de ces composants peuvent être intégrés sur une seule et même puce. En particulier les moyens de traitements peuvent être intégrer au composant modem. [0051] La figure 2 montre des étapes de mise en oeuvre du dispositif selon l'invention. La figure 2 montre une étape 201 d'attente dans laquelle le dispositif est en mode sommeil. Dans l'étape 201 le dispositif attend : - l'heure de son réveil déterminée par l'intervalle de réveil, ou - l'apparition d'un signal sur l'interface entrante des moyens de traitement. [0052] En fonction de la raison du réveil on passe soit à une étape 202 d'opération normale, soit à une étape 203 de gestion du signal. [0053] L'étape 202 d'opération normale se décompose en 2 sous étapes : - Une étape 2021 d'émission d'une information de géolocalisation, - Une étape 2022 d'interrogation d'un serveur de messages - Le cas échéant production et émission de réponses, ou lancement d'un traitement correspondant au contenu d'un message reçu. [0054] Un exemple de message reçu est, par exemple un message de mise à jour d'une zone des moyens 140 de stockage du dispositif autonome de géolocalisation. Cela permet d'effectuer une mise à jour du dispositif. [0055] Un autre exemple de message reçu est un message comportant un code instruction dont l'interprétation provoque la production d'un signal sur une broche de sortie des moyens de traitement. Cela rend le dispositif selon l'invention actif du point de vue de son environnement. [0056] On note que le déclenchement de l'étape 203 d'opération normale est assimilable à un déclenchement réalisé par la réception d'un signal d'horloge. [0057] On notera qu'en opération normal la quantité de données émise est très faible, ce qui contribue à la faible consommation du dispositif. [0058] L'étape 203 de gestion de signal dépend de la nature du signal et de codes instructions qui auront été préalablement enregistrés dans les moyens 140 de stockage du dispositif de géolocalisation autonome. [0059] La mise en oeuvre de l'enseignement de l'invention permet d'obtenir un dispositif autonome de géolocalisation programmable selon des besoins spécifiques. De plus le dispositif obtenu est actif en émission et en réception. REVENDICATIONS1. Dispositif autonome de géolocalisation communiquant caractérisé en ce qu'il comporte : - Des moyens (170, 140) de géolocalisation, - Des moyens (120, 130) de communication basse consommation par liaison radio longue portée, - Des moyens (110, 140) de traitement basse consommation, ces moyens de traitement comportant au moins une interface (110.1) entrante connectée à des moyens de production d'un signal, - Des moyens (140) pour émettre un message de géolocalisation comportant au moins des données de géolocalisation produite par les moyens de géolocalisation, - Des moyens (140, 110.1) pour émettre un message selon le résultat d'un traitement, réalisé par les moyens de traitements, sur un signal reçu via l'interface entrante, émission réalisée via les moyens de communication longue portée. 2. Dispositif autonome de géolocalisation communiquant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une interface entrante des moyens de traitement est 20 connectée à une interface sortante des moyens de communication. 3. Dispositif autonome de géolocalisation communiquant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une interface entrante des moyens de traitement est connectée à un producteur de signal externe audit dispositif de traitement. 25 4. Dispositif autonome de géolocalisation communiquant selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les moyens de géolocalisation sont des moyens embarquées traitant des signaux émis par une constellation de satellites. 5. Dispositif autonome de géolocalisation communiquant selon l'une des 30 revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de géolocalisation sont des codes instructions provoquant la diffusion, par le dispositif autonome, via les moyens de communication d'un message comportant un identifiant dudit dispositif autonome. 6. Dispositif autonome de géolocalisation communiquant selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de géolocalisation sont mise en oeuvre à intervalle (140.1) régulier. 7. Dispositif autonome de géolocalisation selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que, les moyens de communication sont adaptés pour fonctionner dans une bande de fréquences de 800 à 900 MHz. 8. Dispositif autonome de géolocalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une mémoire (180) pour enregistrer un identifiant unique du dispositif. 9. Dispositif autonome de géolocalisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont reprogrammables.