Brevet FR3024318A1 — publié le 20160129

La présente invention concerne un procédé de localisation d'un dispositif récepteur au moyen d'un réseau de dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon. La technologie des dispositifs émetteurs radios autonomes, communément appelés beacons, est connue. Ces dispositifs utilisent la norme BlueTooth®, et notamment la version BlueTooth 4.0 ou ultérieure, pour communiquer avec des récepteurs appropriés, en particulier des récepteurs radio mobiles tels que des téléphones intelligents ("smartphones"). Les beacons sont généralement déployés dans des espaces publics en très grand nombre, chaque beacon disposant de sa propre configuration qui le rend unique. Ces ensembles de beacons forment donc des réseaux de beacons, dont les signaux combinés pourraient permettre de mettre en oeuvre des fonctionnalités autres que celles habituellement dévolues auxdits beacons. La présente invention a pour but de fournir un procédé de localisation d'un dispositif récepteur au moyen d'un réseau de dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon qui ne reproduit pas les inconvénients susmentionnés. Plus particulièrement, la présente invention a pour but de fournir un tel procédé qui soit plus simple, plus fiable et moins coûteux à mettre en oeuvre par rapport aux procédés existants. La présente invention a aussi pour but de fournir un tel procédé qui soit parfaitement sécurisé en évitant toute interaction malveillante de la part de tiers. La présente invention a donc pour objet un procédé de localisation d'un dispositif récepteur au moyen d'un réseau de dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon, ledit procédé comportant les étapes suivantes: - fournir un dispositif récepteur, tel qu'un smartphone, - fournir un réseau de plusieurs dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon, - localiser ledit dispositif récepteur dans ledit réseau de dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon en convertissant en distance la 3024318 2 puissance des signaux reçus par le dispositif récepteur desdits plusieurs dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon. Avantageusement, ladite étape de convertir utilise un filtre, notamment du type Kalman ou moyenne pondérée, pour tenir compte des perturbations 5 environnementales autour dudit dispositif récepteur. Avantageusement, ledit dispositif récepteur est géo-localisé dans un repère en trois dimensions au moyen d'un algorithme de trilatération. Avantageusement, ledit algorithme de trilatération est itératif. Avantageusement, la localisation dudit dispositif récepteur est obtenue 10 par calcul de l'intersection des sphères d'émission desdits dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon. Avantageusement, au moins quatre dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon sont utilisés. Ces avantages et caractéristiques et d'autres de la présente invention 15 apparaitront plus clairement au cours de la description détaillée suivante, faite en référence aux dessins joints, donnés à titre d'exemples non limitatifs, sur lesquels - La figure 1 représente de manière schématique le principe de localisation de la présente invention selon un mode de réalisation 20 avantageux de celle-ci, et - La figure 2 illustre une variante de la figure 1. De manière connue, un dispositif émetteur radio autonome du type beacon comporte un petit boitier embarquant un composant radio, qui implémente en particulier la technologie BlueTooth® 4.0, ainsi qu'un 25 microprocesseur contenant un logiciel, typiquement un micrologiciel ou fi rmware. Un beacon émet un signal radio dans un rayon de 30 à 150 mètres selon la technologie d'antenne utilisée. La présente invention permet le localiser un dispositif récepteur, tel 30 qu'un smartphone, dans un espace à 2 ou 3 dimensions et de guider précisément ledit dispositif récepteur radio mobile disposé dans un réseau de beacons (B1-Bn). 3024318 3 Le dispositif récepteur peut être en mouvement, dans un environnement clôt avec toutes les perturbations inhérentes aux transmissions radios indoor, telles que la réflexion/absorption des signaux et/ou les déplacements du récepteur. 5 Principes: Le principe général réside dans la conversion de l'expression de la puissance des signaux des beacons reçus par le dispositif récepteur en distance. Le procédé de conversion tient compte des aléas de l'environnement. Un traitement du signal de puissance au travers d'un filtre, 10 notamment du type Kalman ou moyenne pondérée par exemple, permet de tenir compte des nombreuses perturbations environnementales autour du dispositif récepteur, qui influent grandement sur les signaux entre les beacons et le dispositif récepteur. La figure 1 illustre un procédé selon un mode de réalisation avantageux de l'invention. 15 Procédé: Le dispositif récepteur est capable avec précision de connaître la distance qui le sépare de chacun des beacons qui l'entourent. Un algorithme spécifique, avantageusement un algorithme de trilatération, de préférence un algorithme de trilatération itératif, permet de 20 géo-localiser le dispositif récepteur dans un repère en trois dimensions. Un minimum de quatre beacons est souhaitable pour effectuer les calculs de positionnement. Le principe de l'invention repose sur le calcul de l'intersection des sphères d'émission des beacons. 25 Le procédé linéaire des moindres carrés est avantageusement appliqué pour permettre d'acquérir une première estimation de position. Puis le procédé non-linéaire des moindres carrés permet d'affiner cette position dans un cercle d'une précision de 1,5 m autour de la position réelle du dispositif récepteur. 30 Le nombre de beacons n'est pas limité, mais influence positivement la précision du résultat de calcul de la position du récepteur. Mise en oeuvre: 3024318 4 La mise en oeuvre réside dans le déploiement d'un champ ou réseau de beacons. De préférence, un minimum de quatre beacons est déployé dans une zone couverte (indoor). Chaque beacon ne doit pas être distant de son voisin de plus de la moitié de sa portée théorique. 5 Méthode 1 - Déploiement sur une cartographie: Chaque beacon déployé est précisément positionné dans l'espace sur des coordonnées connues. Les distances entre les beacons sont donc exactes et connues à l'avance. Le procédé de trilatération itérative décrit plus haut permet de 10 positionner le récepteur dans le plan. Méthode 2 - Auto-découverte: Un processus de calibration permet, via un récepteur radio, de déterminer la position des beacons les uns par rapport aux autres avec une précision relative dépendante du filtre de conversion de puissance du signal 15 en mètres qui est utilisé. Le réseau de beacons dans ce contexte est auto-découvert, et une cartographie aveugle est donc disponible. La figure 2 illustre cette variante de réalisation. Méthode 3 - Apprentissage par zone: 20 Des beacons sont déployés dans un espace clôt. Le dispositif récepteur effectue une acquisition par zone, en se déplaçant au sein du réseau de beacons. Chaque zone doit comporter au moins deux beacons à portée du dispositif récepteur. 25 Ce procédé effectue une mémorisation d'empreinte (finger print) de la zone dans laquelle se trouve le dispositif récepteur, en mémorisant tous les beacons à portée et en effectuant un calcul sur la puissance moyenne reçue. Cette mémorisation est stockée puis réutilisée par le dispositif récepteur pour effectuer le guidage par zone. 30 Bien que la présente invention ait été décrite en référence à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est entendu qu'un homme du métier peut 3024318 5 y apporter toutes modifications utiles, sans sortir du cadre de la présente invention tel que défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS1.- Procédé de localisation d'un dispositif récepteur au moyen d'un réseau de dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon, caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes: - fournir un dispositif récepteur, tel qu'un smartphone, - fournir un réseau de plusieurs dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon (B1), - localiser ledit dispositif récepteur dans ledit réseau de dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon (B1) en convertissant en distance la puissance des signaux reçus par le dispositif récepteur desdits plusieurs dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon (B1). 2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel ladite étape de convertir utilise un filtre, notamment du type Kalman ou moyenne pondérée, pour tenir compte des perturbations environnementales autour dudit dispositif récepteur. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit dispositif récepteur est géo-localisé dans un repère en trois dimensions au moyen d'un algorithme de trilatération. 4.- Procédé selon la revendication 3, dans lequel ledit algorithme de trilatération est itératif. 5.- Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la localisation dudit dispositif récepteur est obtenue par calcul de l'intersection des sphères d'émission desdits dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon (B1). 3024318 7 6.- Procédé selon la revendication 5, dans lequel au moins quatre dispositifs émetteurs radio autonomes du type beacon (B-I) sont utilisés. 5