Brevet FR3026018A1 — publié le 20160325

Descriptif de l'invention IDENTIFICATION ET RESOLUTION DU PROBLEME TECHNIQUE : L'invention a vocation à apporter une solution technique au problème technique relatif à la surveillance vidéo à distance de tous types de lieux sous différents angles' à l'aide de caméras mobiles, L'application industrielle qui en résulte prend la In forme .d'une invention constituée d'une association matérielle et de procédés techniques dans le domaine des drones à voilure tournante, de l'utilisation de caméras hautes définition embarquées sur le drone, d'un procédé de contrôle à distance embarqué, et de 15 diffusion én continu sur Internet (STREAMING) de flux vidéos, et réception et émission de données. ETAT ANTERIEUR ET SYNTHESE DES RECHERCHES DE BREVETS EXISTANTS : 20 A date de la rédaction de la présente, cette solution technique n'a été que partiellement apportée par des dépôts de brevets divulgués, et notamment : 2 3026018 - Par le brevet FR 2967321 de la société PARROT [FR], ayant pour _objet « PROCEDE DE TRANSMISSION DE COMMANDES ET D'UN FLUX VIDEO ENTRE UN DRONE ET UNE TELECOMMANDE PAR UNE LIAISON DE TYPE RESEAU SANS 5 FIL. » : ce brevet répond uniquement a une problématique locale avec une diffusion de vidéo et de -commandes bidirectionhelles affichés: sur une télécommande. Ce brevet ne répond pas à la problématique de diffusion de flux vidéo émis par un drone en direct sur Internet, ni sa commande distante. - Par le brevet .WO 2014106814 des deMandeurs LMUHAIRBI EIDA; ALSHDAIFAT, WASFI; KASSAB, FARAH, AFIF, ayant pour objet « DRONE DE REPORTAGE » : ce 15 brevet ne répond qu'à la problématique de surveillance de sites à travers un drone, mais ne comporte pas de notion de commande à distance, ni même de 'renvoi de'flux vidéo à distance. A cet effet, l'état actuel des dépôts de brevet 20 justifie la nouveauté de l'invention faisant l'objet du présent.- DESCRIPTION TECHNIQUE ET FONCTIONNELLE DE L'INVENTION : L'invention concerne la captation d'images diffusées 25 par des drones, notamment des drones à voilure tournante tels que les hélicoptères, quadricoptères, octocoptères et analogues (1). Un exemple typique d'un tel drone est le drone BEELIVE 20140600/1 PROTOTYPE (1) de la société BEELIVE SAS, Paris, France, qui est un octocoptère léger équipé pour la navigation d'une série de capteurs (positionnement GPS, altimètre), d'un moteur logiciel à source ouverte embarqué au sein de la carte mère(3) gérant les paramètres de vol (durée de vie de la batterie, état général pilotage automatique), de deux caméras frontales de visée analogique et numérique, la caméra numérique captant des images (4) en format haute définition (1080 progressif), d'une caméra analogique, captant les images des scènes vers lesquelles se dirigent le drone. Acquisition de vidéo (Références 1 ; 2 ; 3 ; 4 5') Ces scènes sont notamment, de manière non limitative; des sites physiqués, monuments, entrepôts, lieux de travail, événements artistiques, concerts de musique, événements sportifs, événements sportifs en plein air, événements publics, routes, lieux privés, événements privés, et toute scène pouvant être captée par une caméra. Cette acquisition s'effectue avec l'aide d'une -caméra 25 vidéo en haute 'définition (multiples résolutions 4 3026018 supportées) -à bord du drone par une carte à base de microcontrôleur ARM (architectures développées par ARM Ltd) (« ARM » est une marque déposée)' fonctionnant sous. une distribution Linux (Linux Debian ou Angstrom de 5 façon non limitative) (3) (« LINUX » est une marque déposée). .Une première compression de -ce flux vidéo dans un des formats existants de façon non limitative : MPEG2, H264, MJPEG_ est réalisée. La video HD est transferée à ,un équipement de transmission video (5) 10 numérique Utilisant divers procédés Comme, de manière non limitative, le COFDM (Coded Orthogonal Frequency Division Multiplexing), DVB-T (Digital Video Broadcasting - Terrestrial). 15 Diffusion de la vidéo sur. un ordinateur personnel local Des récepteurs locaux procèdent à la réception et à la démodulation COFDM/FVBT du signal (8). Puis, la vidéo est transmise en haute définition vers la carte 20 d'acquisition vidéo sur un ordinateur équipé pour recevoir-et traiter des flux vidéo en haute définition (12). (13) Cet ordinateur traite en local la vidéo en effectuat une seconde compression dans un format optimisé comme le X26.4 ou H264, puis la transmet sur 25 Internet avec l'aide d'une connexion radio de type 5 3026018 Quatrième Génération (LTE ou LTE-A, ou « 4G »)(13), ou bien avec l'aide d'une connexion -à Internet filaire (12) ou sans fil (Wi-Fi)(11), à un service de diffusion en Cloud Computing (STREAMING) (14) qui se charge de 5 mettre à disposition ce flux vidéo sur étagère, afin qu'il soit ensuite exploité par un service de rediffusion distant sur un terminal pouvant afficher ce flux vidéo (15 et 16). 10 Diffusion de la vidéo sur un terminal distant (Références 17, 18, 19). Le flux vidéo transmis par le drone qui est décrit dans les références ci-dessus est envoyé par IP (Internet Protocole) à un service d'informatique dans le nuage ou 15 « Cloud Computing », qui permet la diffusion du flux vidéo. Ce flux est récupéré en haute résolution ,dans les formats suivants : 20 - 1080 lignes progressives (Haute Définition) - 1080 lignes entrelacées (Haute Définition) - 720 lignes progressives (Haute Définition) - 720 lignes entrelacées (Haute Définition) 6 3026018 - 480 lignes progressives et entrelacées (Définition Standard) - 360 lignes progressives et entrelacées (Basse Définition) Selon l'évolution de la technologie, le flux pourra être envoyé et converti dans toutes les résolutions supérieures et inférieures qui seront mises à disposition par les standards technologiques, et notamment, mais de manière non limitative, les flux 10 vidéo en 4K ou « ULTRA-HAUTE DEFINITION », dont' la résolution est de 3840x2160 pixels. Cette_ vidéo sera diffusée ensuite sous la forme d'un flux vidéodisponible en Web via le protocole http ou autre, qui pourra être exploitée par un 'terminal 15 distant (17) capable d'afficher la vidéo à travers les éléments suivants : - Un site web et un lecteur vidéo FLASH ou HTML5, ou tout 'lecteur vidéO accessible à travers un navigateur Internet, peu importe la taille ou la 20 typologie dé l'appareil - Une application sur un ordinateur personnel ou PC, Windows (« WINDOWS » est une marqué déposée), Chromebook « CHROMEBOOK. » est une marque déposée »), Macintosh (« MACINTOSH » est une marque déposée) ou Linux (« LINUX » est une marque déposée). Une application mobile, peu importe le système d'exploitation du téléphone mobile - Une application tablette, peu importe le système d'exploitation de la tablette - Une application téléviseur connecté, peu importe le système d'exploitation du téléviseur connecté - Une application objet connecté (montre, lunette 10 connectée), peu importe le système d'exploitation de l'objet connecté - Et tout dispositif capable de diffuser un flux vidéo capté par Internet ou en local. 15 La Diffusion de fa vidéo pourra se faire également sur un terminal local (Références 17). Contrôle local et distant (Références 10 ; 17 ou 16) Tout utilisateur local ou distant pourra, à travers un terminal (17 ou 16), selon autorisation émise par le 20 pilote du drone local, envoyer des commandes de contrôle au drone (10). Ces commandes peuvent être les suivantes, de manière non .limitative orientation, position dans l'espace du 8 3026018 drone, altitude, vitesse, orientation de la caméra choix de caméras alternatives, et tout contrôle permettant de déplacer ou piloter le drone. (1 ;3) Ces commandes seront envoyées, à travers des services web à un équipement réseau connecté à Internet qui se chargera, via un modem radiofréquence (9), de les_ transmettre au drone. Le drone pourra ensuite interpréter ces commandes et se déplacer en conséquence,. 10 Les modes de réalisation de l'invention comprennent - Un drone équipé d'une caméra vidéo avec un équipement de réception et émission : 15 - Le drone comprend un système de navigation automatique assistée par un système de localisation (GPS : Global Positioning System) (à) : *Il -embarque un système électronique permettant de recevoir et transmettre des flux de données (2). 20 . *Ce système permet de diriger le drone dans des lieux programmés par le pilote responsable de vol. -Le pilote responsable du' vol peut à tout moment reprendre le contrôle. - Le drone comprend une caméra vidéo (4) avec un équipement' permettant de recevoir et d'émettre des données (2) ainsi qu'un émetteur de vidéo Haute Défintion (HD) représenté par un modulateur, amplificateur et antenne(5). - Un équipement local (7) permet de recevoir les données via un modem (9) et la vidéo (8) transmises par le drone ainsi que d'émettre des données vers le drone (9 et 10). - La liaison unidirectionnelle entre la caméra l'équipement au sol permet (6): ode transmettre la vidéo HD sous format numérique ' compressé (FLUX VIDEO) produit par le drone (3,4 et 5); ode retransmettre la vidéo HD sur plusieurs ordinateurs représentés par l'équipement PC (7). 'Les ordinateurs (7) se chargent de compresser, d'adapter et de diffuser le flux vidéo HD sur Internet (STREAMING) (12, 13, 15, 16) ou en local vers plusieurs terminaux client (CLIENT)(11 et 17). - Un procédé de diffusion de vidéo depuis le drone au travers de l'équipement de réception et de diffusion en continu sur Internet (STREAMING. Ce procédé comprend les étapes de : - Acquisition d'une vidéo HD à bord du drone par une carte à base de microcontrôleur ARM (architectures développées par ARM Ltd) (« ARM » est une marque 10 3026018 déposée) fonctionnant sous une distribution Linux (Linux Debian ou Angstrom de façon non limitative) (3) (« LINUX », « DEBIAN » et « ANGSTROM » sont des marques déposées) ; - Première compression de ce flux vidéo dans un des formats existants de façon non limitative : MPEG2, H264, MJPEG... puis transfert à une interface prenant en charge la modulation matérielle d'un signal COFDM/DVB'T. Ce modulateur étant équipé .d'un amplificateur 10 radiofréquence linéaire de puissance (5). ; - Réception et démodulation COFDM/DVB-T de ce signal radiofréquence par une interface de l'équipement au sol (8). - L'équipement au,sol se charge d'adapter le flux vidéo à 15 une diffusion sur internet en effectuant une seconde compression dans' un format optimisé comme le X264 ou H264 (7); - Envoi proprement dit de ce flux vidéo sur un service de compression vidéo .et de diffusion en continu sur 20 Internet (15); - Téléchargement de ce flux vidéo sur un terminal client connecté à Internet (Filaire (12), WiFi (11), 4G/LTE (13) etc. non limitatif) afin que l'utilisateur puisse visionner en direct l'image captée par la caméra du 25 drone. Le procédé initié par la revendication 2, dans lequel lesdites étapes, acquisition de là vidéo RD, première 11 3026018 compression par un modulateur, réception, démodulation, seconde compression par l'ordinateur, envoi sur internet, et téléchargement sur plusieurs terminaux distants, et sur des terminaux locaux, sont mis en oeuvre au sein du système faisant l'objet du présent La vidéo émise par le drone est envoyée à un client local (PC) qui se charge d'afficher la vidéo sur un ensemble d'appareils mobiles ou fixes locaux, de manière non limitative des écrans mobiles, écrans de 10 tablettes, écrans de montres connectées, écrans géants, téléviseurs, lunettes connectées ou casques connectés avec écran intégré (comme par exemple le casque connecté à écran de type « OCULUS RIFT ») (17). o Là vidéo émise par le drone est envoyée à un client 15 distant à travers des services de type informatique dans le nuage (CLOUD COMPUTING) et de diffusion en continu (STREAMING) (, afin d'être affichée sur plusieurs terminaux distants (16) (idem liste d'appareil énuméré dans le point a) 20 o Le procédé initié par la revendication 1, dans lequel l'automatisation du plan de vol est obtenue par l'installation d'un logiciel (3) paramétré à distance par internet (16, 15) embarqué dans le drone (3) via l'équipement PC (7) et son modem émetteur (9), est mise en 25 oeuvre au sein du drone faisant l'objet du présent ; Le procédé initié par les revendications 1 et 2, comprenant en outre la transmission par liaison ascendante de données de contrôle émises par un terminal local ou distant, à destination du drone, via Internet: 12 3026018 o Envoi des données de commande depuis le terminal client soit via internet pour les terminaux distants (16) o Envoi des données de commande depuis le terminal client Via Ethernet / WIFI pour les terminaux locaux (17) o Transmission de ces données à un équipement local (7) qui émet les commandes de contrôle.du drone (10y,- concernant l'altitude, la direction, l'Orientation, et toute commande permettant de piloter le drone à distance à travers le système d'exploitation embarqué 10 du drone (2 ;3).. 15 20 13 REVENDICATIONS1. Procédé de diffusion en continu de vidéo depuis un drone, le procédé comprenant les étapes suivantes : o Acquisition d'une vidéo HD par 'undrone comprenant une caméra vidéo, o Première compression du flux vidéo depuis le drone, o Transfert du flux vidéo à une interface prenant en charge la modulation matérielle d'un signal COFDM/DVBT, la modulation étant réalisée par un modulateur équipé d'un amplificateur radiofréquence linéaire de puissance (5), o Réception et démodulation COFDM/DVB-T du signal radiofréquence par une interface clun équipement au sol (8), o Seconde compression par l'équipement au sol dans un format optimisé, comme le X264 ou H264 (7) Diffusion du flux vidéo à destination de terminaux distants 2. Procédé selon la revendication n° 1 caractérisé en ce qu'il comprend une transmission par liaison ascendante de données de contrôle émises par le/un terminal client local ou distant à destination du drone, comprenant les étapes de o Envoi des données de commande depuis les terminaux locaux ou les terminaux distants et transmission des données à un équipement local au sol (7), 14 3026018 o Emission des commandes ,goW contrôle du drone concernant l'altitude, la direction, l'orientation, et toute COMmande permettant de piloter le drone depuis 'l'équipement au sol. 5 3. Le procédé selon, la revendication n°2, Ce procédé comprend : o Emission d'un flux de données de paramétrage depuis un terminal distant (16, 15) vers l'équipement au sol Emission de ce flux vers le drone o Enregistrement et traitement de ce flux par un micro- 10 logiciel d'automatisation embarqué dans le drone (3). Procédé caractérisé en ce que : Le drone peut se déplacer dans l'espace en suivant de manière automatique le plan de vol défini depuis internet dans ce procédé. 15 4. Dispositif de diffusion de vidéo en continu pour la mise en oeuvre du procédé de l'une des revendicatiOns n° 1 ou 2 ou 3, comprenant : o Un drone radiocommandé comprenant : 20 o Une caméra vidéo avec un équipement permettant de recevoir et d'émettre des flux de données, ainsi : qu'un émetteur de vidéo Haute Définition (HD) représenté par un modulateur, amplificateur et antenne (5), 25 o Un systèmede navigation automatique assistée par Un système de localisation (GPS), 15 3026018 o Un équipement local au sol (7) comprenant : o Un système d'acquisition vidéo via un pré amplificateur et un démodulateur polir capter le signal COFDM/DVB-T (8) Le dispositif étant caractérisé en ce que la caméra et l'équipement au sol sont reliés par une liaison unidirectionnelle qui permet de transmettre'la vidéo BD sous format compressé produit par le drone et de retransmettre la vidéo BD sur l'équipement au sol (7), l'équipement au sol 10 étant adapté pour compresser (et diffuser) le flux vidéo BD (vers plusieurs terminaux clients). 5. Dispositif de diffusion de la revendication 4 comprend en outre : 15 Sur le l'équipement local, un logiciel de traitement de flux donnés sur le « client local (PC) » et un système d'émission et de réception de ,données via un modem Sur le drone, un système électronique (3) orchestrant la réception et l'émission des flux de données de type 20 contrôle Le dispositif étant caractérisé en ce que le drone et l'équipement au sol sont reliés par une liaison unidirectionnelle qui permet de transmettre des flux de données de contrôle émises par des terminaux locaux ou/et 25 distants