Brevet FR3015851A1 — publié le 20150626

SYSTEME MINIATURISE POUR DETECTION ET LOCALISATION CONFINEE L'objet de l'invention concerne un système miniaturisé de détection, localisation et signalement dans un espace fermé confiné, plus 5 connu sous le terme anglo-saxon d'espace « indoor », d'émetteurs radioélectriques, ce système étant à couverture volumique confinée. L'invention trouve son application dans des endroits confinés de petite surface au sol, en particulier en environnement « indoor », tels que des cellules de prisons, des salles d'examen, des salles de classes en 10 établissements scolaires, des bureaux et salles de réunion dans les ambassades, des casernes etc., et de manière plus générale, les sites sensibles fermés de petite surface, lorsque l'on cherche à détecter, localiser et/ou caractériser un émetteur radioélectrique dont le fonctionnement est interdit dans les zones précitées. 15 Dans certains environnements précités par exemple les prisons, les centres d'examen, l'utilisation de dispositifs de radiocommunications, tels que les téléphones portables, est interdite. L'un des problèmes posés aujourd'hui est de détecter, localiser et signaler toutes les 20 radiocommunications non autorisées dans une enceinte fermée en contrôlant le confinement de cette détection pour éviter toute intrusion ou gêne dans les communications d'utilisateurs extérieurs non concernés par l'interdiction. L'état de l'art connu du demandeur décrit des systèmes qui détectent les radiocommunications illicites et/ou localisent les terminaux qui 25 utilisent ces radiocommunications avec des antennes radio conventionnelles. Ces dispositifs émettent parfois un signal de brouillage en réaction. Lorsqu'ils recherchent une couverture spatiale significative, de tels dispositifs se heurtent à de nombreuses difficultés et ce, en raison de la nature du diagramme de rayonnement des antennes conventionnelles de type ponctuel 30 ou à extension géométrique réduite, et de la nature des pertes de propagation en -20.1ogio(R) de la puissance rayonnée depuis un terminal jusqu'à une telle antenne conventionnelle (R étant la distance du terminal au centre de phase de l'antenne). Dès lors qu'ils cherchent à assurer une couverture spatiale significative en environnement indoor, les aériens conventionnels et les systèmes qui les utilisent sont mal appropriés en termes d'efficacité et de couverture car le régime de pertes de propagation en -20.logio(R) auquel s'ajoutent de nombreux masques de propagation (murs, portes, etc.) rendent difficile la garantie de couverture et le contrôle simultané du confinement de la détection. En effet, la sensibilité du système doit être augmentée pour garantir une couverture significative de la zone malgré les pertes de propagation et les nombreux masques sur les trajets de propagation (murs portes etc.), mais dans ce cas, le confinement n'est pas suffisant, ni pour éviter un grand nombre de fausses alarmes, ni pour garantir l'absence d'indiscrétion vis à vis des opérateurs et des utilisateurs externes non concernés par l'interdiction d'émettre. Ainsi ces systèmes conventionnels recherchant une couverture indoor significative sont délicats à installer et à maintenir en fonctionnement correct, et en pratique, ils s'avèrent peu efficaces. L'un des problèmes non résolu par l'art antérieur est la mise en oeuvre d'une détection, d'une localisation et d'un signalement complets et 20 fiables de la présence d'émetteurs radioélectriques en espace fermé confiné « indoor » à couverture confinée et contrôlée. Il existe donc à l'heure actuelle un besoin de disposer d'un système permettant de détecter et/ou localiser des appareils de radiocommunications dont l'utilisation est interdite dans un espace confiné. 25 Le dispositif objet de l'invention s'applique à l'intérieur d'un espace indoor en général, et plus particulièrement à des espaces de surfaces et volumes réduits, avec une efficacité fiable, une couverture contrôlée, un effet confiné dont le confinement est parfaitement contrôlé. L'expression « terminal illicite ou interdit » désigne un terminal, un dispositif de radiocommunication, qui n'a 30 pas l'autorisation d'émettre dans un périmètre donné ni de communiquer avec l'extérieur de ce périmètre. Un des objectifs de la présente invention est de proposer un système miniaturisé de détection, de localisation et de signalement d'émetteurs illicites, fonctionnant en environnement confiné et reposant notamment sur l'association d'un système de réception/détection des émissions illicites, d'un émetteur/relais radio de type pager et d'un réseau connu de l'homme du métier ou tout autre système de radiomessagerie équivalent. L'invention concerne un système miniaturisé de détection et de localisation d'émetteur radio illicite fonctionnant en environnement fermé confiné, zone Z, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : - un ou plusieurs détecteurs miniaturisés munis d'antenne, adaptés à détecter un signal émis par l'émetteur radio illicite, - le ou lesdits détecteurs miniaturisés sont en liaison avec un ou émetteurs radio relais bidirectionnels équipés d'une antenne d'émission, adaptés à transmettre le signalement des signaux détectés à au moins un récepteur d'un réseau radio messagerie relié à un module de traitement des signaux, - le réseau radio fonctionnant sur une fréquence différente de la fréquence de fonctionnement des émetteurs radio illicites. L'émetteur radio relais bidirectionnel est, par exemple, adapté à labelliser les signaux détectés par le récepteur/détecteur par la date, l'heure, la localisation de l'antenne du détecteur d'un émetteur radio illicite, et/ou la localisation d'un émetteur radio illicite et/ou la nature d'un émetteur radio illicite et/ou le niveau de réception du signal d'un émetteur radio illicite Un émetteur/relais peut être équipé d'un module de transmission et de commande adapté à activer des procédures d'autotests, le démarrage, l'extinction des récepteurs/détecteurs. Le système utilise, par exemple, des transmissions relais à très bas débit adaptées à signaler des détections de signaux émis par des émetteurs radio illicites. La zone Z est, par exemple, une pièce et l'antenne est installé au plafond de la pièce, avec une orientation de l'antenne du détecteur/récepteur vers le plancher de la pièce et en ce que l'antenne d'émission est orientée vers un des côtés de la pièce ou vers le haut Les détecteurs/récepteurs miniaturisés et les émetteurs radio relais bidirectionnels sont disposés dans des plafonniers. Les détecteurs miniaturisés et les émetteurs radio relais bidirectionnels sont, par exemple, disposés dans des volumes de taille restreinte dont la surface partiellement métallisée sert d'antenne pour la détection. Le module de traitement des signaux est, par exemple, adapté à 15 analyser des flux de communication, effectuer des statistiques et une cartographie locale des appels. Selon une autre variante, le module de traitement des signaux est adapté à identifier les dispositifs de télécommunications abonnés qui tentent de communiquer avec les émetteurs radio illicites. 20 Le système utilise, par exemple, un réseau Pager M2M sans fil à 800 MHz connu de l'homme du métier. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un 25 exemple de réalisation donné à titre illustratif et nullement limitatif annexé des figures qui représentent : - la figure 1, un exemple de système selon l'invention, et - la figure 2, une variante de l'invention dans laquelle l'émetteur/relais et le récepteur/détecteur sont situés à l'intérieur d'un volume de taille 30 restreinte. La figure 1 schématise un exemple de système selon l'invention dans lequel le système de transmission/relais est un système de radiomessagerie de type pager M2M connu de l'homme du métier. La radio messagerie utilise des fréquences différentes de celles des téléphones mobiles illicites à détecter ; en conséquence, un filtrage coupe bande des émissions de la radiomessagerie ou une excision en temps de la détection sur les lots d'émission de la radiomessagerie (excision en temps dénommée aussi « blanking » en terminologie anglo-saxonne) permet d'éviter les interactions inappropriées entre le récepteur/détecteur et le pager/relais. Le système 1 est composé, par exemple, d'un récepteur/détecteur miniaturisé 2 à portée locale et confinée disposé au niveau d'une cellule ou d'une salle Z. Ce récepteur/détecteur 2 est adapté à capter les signaux en provenance des dispositifs 10 de communication, par exemple des téléphones mobiles, dont le fonctionnement n'est pas autorisé dans la salle Z. Ce récepteur/détecteur 2 est associé à un pager/relais 3. Le récepteur/détecteur 2 et son antenne 2A peuvent être installés au plafond 4 avec une orientation de l'antenne 2A du récepteur/détecteur 2 vers le plancher de la salle. Une orientation différente de l'antenne 3A du pager/relais 3 associé au récepteur/détecteur 2 est préférentiellement choisie vers le haut ou vers les côtés de la salle. Le récepteur/détecteur 2 a une sensibilité de détection réglée à une faible valeur ce qui limite sa portée à la seule enceinte fermée dans laquelle son antenne 2A se trouve, le pager/relais 3 associé est relié à un réseau M2M, 5, comprenant un récepteur/relais 6 équipé d'une antenne 6A par exemple, ce qui lui permet de transmettre le signalement des détections du récepteur/détecteur 2 qui lui est associé vers un dispositif de traitement 9 des émetteurs illicites détectés. La fréquence choisie du réseau M2M est différente de la fréquence de fonctionnement des émetteurs radio illicites. Tout système de radio messagerie comportant un émetteur et un récepteur pourrait être utilisé, sans sortir du cadre de l'invention, à la place du réseau Pager M2M. Par cellule ou par salle Z, on installe un ensemble constitué par un récepteur/détecteur 2, 2A miniaturisé et d'un émetteur/relais 3, 3A miniaturisé de radio messagerie de type M2M ayant pour fonction de transmettre le signalement des détections du récepteur/détecteur 2 vers le récepteur/relais 6 du réseau M2M, afin d'être traitées par le système de traitement 9. Le ou les émetteurs/relais 3 sont des terminaux miniaturisés bidirectionnels, de type Pager, permettant de signaliser les détections du récepteur/détecteur 2 en les labellisant par la date, l'heure, et la localisation (numéro de détecteur, numéro de salle). On labellise (étiquette ou label) les signaux reçus et détectés en leur associant un des paramètres précités, par exemple. Ces émetteurs/relais pagers 3 sont aussi équipés, par exemple, de module 11 de transmission et de commandes pour activer des autotests, des allumages et des extinctions du récepteur/détecteur 2. Le récepteur/détecteur 2 et le pager/relais 3 intégrés au sein du plafonnier 4a sont choisis de façon à respecter les compatibilités électromagnétiques au moyen de techniques de filtrage et de blanking adéquats connues de l'homme de l'art. Les transmissions/relais utilisées sont des transmissions à très bas débit, aptes au signalement des détections de signaux, labellisés, par exemple, par la date et l'heure, le lieu (n° de cellule ou salle), le n° du récepteur/détecteur, voire par des éléments d'identification de l'émetteur illicite (bande fréquence et porteuse par exemple, la largeur de bande, etc.)., voire par le niveau de réception du signal de l'émetteur illicite. Il est possible d'utiliser des réseaux de type M2M pager tel que le 25 modem Sigfox sans fil à 800 MHz, ce qui permet de bénéficier de faibles coûts. La figure 2 schématise un exemple d'installation des éléments constituant le système selon l'invention. Il est possible d'installer l'antenne, le récepteur/détecteur 2 et les émetteurs/détecteurs en plafonnier 4a, dans des 30 volumes 21 de taille restreinte dont la surface partiellement métallisée sert d'antenne pour la détection, par exemple, un globe de lampe, des lampes d'éclairage ou d'autres composants d'un habitat local, dans des détecteurs de fumée, des capteurs de mouvement, des appareils téléphoniques, des blindages de porte, des oeilletons de porte, etc. On peut notamment envisager l'intégration dans des LED, des néons, des lampes froides à basse consommation. Il est aussi possible d'utiliser des ampoules ou des globes partiellement métallisés comme antenne pour le récepteur/détecteur. L'alimentation du système peut alors être réalisée grâce au système d'alimentation de la lampe ou de l'ampoule. Les émetteurs et les détecteurs sont, par exemple, dissimulés dans le plafond. On pourra utiliser des baffles adaptés à optimiser localement le confinement. Un baffle pourra être constitué par des grillages au plafond de taille limitée et de géométrie simple (typiquement un carré dont le côté mesure une demi-longueur d'onde de l'émission à détecter). En phase d'installation, une métrologie classique connue de l'homme de l'art (téléphones mobiles de test, sondeurs de canaux, analyseurs de spectre, etc.) est utilisée, par exemple, pour faciliter la recherche des emplacements des récepteurs/détecteurs, des orientations adéquates pour les antennes, les filtrages adéquats, les réglages de sensibilité, etc. Le système de traitement 9 est, par exemple, adapté à traiter les signaux détectés par le réseau radio. Il peut analyser des flux de communication, effectuer des statistiques et une cartographie locale des appels. En utilisant des méthodes connues de l'homme du métier. Il est aussi capable d'identifier les dispositifs de télécommunications abonnés qui tentent de communiquer malgré l'interdiction par le signalement des bandes et des porteuses employées. L'invention s'applique notamment, mais pas exclusivement, pour les communications dans la bande de fréquence [0,3- 3 GHz] : réseau privé PMR (400 MHz), radio cellulaires 2/3/4G, réseau sans fil WLAN Wireless Local Area Network tels que Wifi et réseaux de transmissions directes à courtes portées « Short Range Communication » tel que Bluetooth fonctionnant en bandes de radio industrielle, scientifique et médicale ISM, réseau personnels satellites « Personal Communication Satellite » en bande L (1,6 GHz et 2,4 GHz) tels que Iridium, Thuraya, Globalstar, voire de futurs services de communication dans les systèmes de radionavigation tels que le GPS (Global Positoning System), Galileo et Glonass en bandes L, S et C. Elle peut aussi s'étendre à certains autres systèmes de radiocommunications susceptibles d'être localement interdits à l'avenir : - extensions futures bandes S et C (WiMax/LTE à 3-4 GHz et 5 GHz) - modes mesh réseau maillé, mobile ou réseau sans fil ad-hoc et Manet (Mobile Ad-hoc Networks) des réseaux UMTS Universal Mobile Telecommunications System, Wifi, LTE (Long Term Evolution), etc. Elle peut aussi être inhibée momentanément et localement ou interfacée de manière compatible avec l'emploi de certains systèmes de radiocommunications autorisés ou tolérés dans les enceintes couvertes par l'invention : - « sur-réseau » Femto Cells UMTS ou LTE sur des porteuses spécifiques, - « sur-réseau » de communications sans fil DECT, - appels d'urgence / intervention. Elle peut aussi être interfacée de manière compatible avec des systèmes de surveillance des communications autorisées ou tolérées dans les enceintes couvertes par l'invention Outre le traitement de tous les réseaux entre 0,3 et 3 GHz, l'invention permet de résoudre le problème critique du confinement de la détection et du signalement des détections à une seule pièce dans laquelle est installé un récepteur/détecteur au confinement contrôlé. L'invention offre un système pouvant être déployé à la carte avec des compléments de couverture successifs et avec des compléments de service, par exemple l'analyse des flux de communication, les statistiques et la cartographie des appels, identification de la nature de la communication, etc. REVENDICATIONS1 - Système miniaturisé de détection et de localisation d'émetteur radio illicite (10) fonctionnant en environnement fermé confiné, zone Z, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les éléments suivants : - un ou plusieurs détecteurs miniaturisés (2) munis d'antenne (2A), adaptés à détecter un signal émis par l'émetteur radio illicite (10), - le ou lesdits détecteurs miniaturisés (2) sont en liaison avec un ou émetteurs radio relais bidirectionnels (3) équipés d'une antenne d'émission (3A), adaptés à transmettre le signalement des signaux détectés à au moins un récepteur (6) d'un réseau radio messagerie relié à un module (9) de traitement des signaux, - le réseau radio (3, 6) fonctionnant sur une fréquence différente de la fréquence de fonctionnement des émetteurs radio illicites. 2 - Système miniaturisé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'émetteur radio relais bidirectionnel (3) est adapté à labelliser les signaux détectés par le récepteur/détecteur par la date, l'heure, la localisation de l'antenne du détecteur d'un émetteur radio illicite, et/ou la localisation d'un émetteur radio illicite et/ou la nature d'un émetteur radio illicite et/ou le niveau de réception du signal d'un émetteur radio illicite 3 - Système miniaturisé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un émetteur/relais est équipé d'un module (11) de 25 transmission et de commande adapté à activer des procédures d'autotests, le démarrage, l'extinction des récepteurs/détecteurs (2). 4 - Système miniaturisé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le système utilise des transmissions relais à très bas 30 débit adaptées à signaler des détections de signaux émis par des émetteurs radio illicites. 5 - Système miniaturisé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la zone Z est une pièce et en ce que l'antenne (2A) est installé au plafond (4a) de la pièce, avec une orientation de l'antenne (2A) vers le plancher (4b) de la pièce et en ce que l'antenne d'émission (3A) est orientée vers un des côtés (4c) de la pièce ou vers le haut. 6 - Système miniaturisé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les détecteurs miniaturisés (2) et les émetteurs radio relais bidirectionnels (3) sont disposés dans des plafonniers. 7 - Système miniaturisé selon la revendication 6 caractérisé en ce que les détecteurs miniaturisés (2) et les émetteurs radio relais bidirectionnels (3) sont disposés dans des volumes de taille restreinte dont la surface partiellement métallisée sert d'antenne pour la détection. 8 - Système miniaturisé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le module de traitement des signaux (9) est adapté à analyser des flux de communication, effectuer des statistiques et une cartographie locale des appels. 9 - Système miniaturisé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le module de traitement des signaux (9) est adapté à identifier les dispositifs de télécommunications abonnés qui tentent de communiquer avec les émetteurs radio illicites. - Système miniaturisé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il utilise un réseau Pager M2M sans fil à 800 MHz. 10 15 20 25