Brevet FR3041459A1 — publié le 20170324

PROCEDE DE DETERMINATION D'UNE DISTANCE ENTRE UN VEHICULE ET UN IDENTIFIANT DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION Le domaine technique de l'invention est, d'une façon générale, les systèmes d'accès et de démarrage mains libres de véhicules. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de détermination d'une distance séparant un véhicule d'un identifiant mains libres permettant d'accéder au véhicule et/ou de démarrer le véhicule. ETAT DE LA TECHNIQUE Les systèmes d'accès et de démarrage dit « mains libres » ou « hands free », permettant le verrouillage et le déverrouillage des portes d'un véhicule, ainsi que le démarrage de son moteur sans l'utilisation d'une clef traditionnelle, sont aujourd'hui largement répandus sur le marché. De manière classique, lorsqu'un utilisateur souhaitant déverrouiller une porte d'un véhicule touche un capteur capacitif ou est détecté par un capteur infrarouge situé au niveau de la poignée de porte, un calculateur central du véhicule déclenche l'émission d'un signal d'interrogation basse fréquence (entre 20 et 150kHz) par une antenne basse fréquence du véhicule. Alternativement, l'antenne basse fréquence peut envoyer périodiquement de tels signaux d'interrogation basse fréquence (on parle de « poling »). Si un identifiant (qui prend classiquement et la forme d'une clef ou d'une carte électronique, voire d'un smartphone disposant d'une application adéquate activée), à proximité du véhicule, capte un signal d'interrogation, il répond en envoyant un code de déverrouillage au calculateur central par signal radio. Un récepteur radio du véhicule réceptionne alors le signal radio : si le code de verrouillage est reconnu par le calculateur central, alors ce dernier commande le déverrouillage de la porte. Le procédé est sensiblement le même lorsque l'utilisateur souhaite démarrer le véhicule et appuie sur un interrupteur situé dans l'habitacle : dans ce cas, le moteur n'est démarré par le calculateur central que si un code de démarrage envoyé par l'identifiant est reconnu par le calculateur central. 1 3041459 Pour renforcer la sécurité des systèmes d'accès et de démarrage mains libres, il est souhaitable que des conditions additionnelles soient remplies avant de déclencher un verrouillage, un déverrouillage ou un démarrage. Il est notamment souhaitable que la 5 localisation de l'identifiant soit en cohérence avec l'action à effectuer, par exemple : Pour un déverrouillage, l'identifiant doit être localisé dans un périmètre maximal, par exemple de 2 mètres, autour du véhicule Pour un verrouillage, aucun identifiant ne doit être localisé à l'intérieur de l'habitacle Pour un démarrage, l'identifiant doit être localisé à l'intérieur de l'habitacle. 10 Ainsi, une mesure de distance fiable entre l'identifiant et le véhicule est nécessaire. On connait l'utilisation de la technologie IR-UWB (Impulse Radio Ultra-Wideband) pour déterminer la distance véhicule-identifiant, par l'intermédiaire de mesures de temps de 15 propagation de signaux (« time of flight » selon la terminologie anglo-saxonne). Selon cette méthode, un premier émetteur-récepteur UWB situé au niveau du véhicule envoie une impulsion par signal radio à un temps tO, impulsion qui est reçue par un deuxième émetteur-récepteur UWB appartenant à l'identifiant. Or, à cause des réfractions et réflexions subies sur son trajet par l'onde envoyée, le deuxième émetteur-récepteur ne reçoit pas 20 uniquement l'impulsion directe, mais également des signaux provenant des trajets multiples de l'impulsion. Le signal total reçu est communément appelé signature. Le deuxième émetteur-récepteur date l'amplitude maximale de la signature, qui correspond a priori au temps de réception t1 de l'impulsion directe. Puis le deuxième émetteur-récepteur renvoie au premier émetteur-récepteur une impulsion à un temps t2, qui est reçue et datée (t3) de 25 la même manière par le premier émetteur-récepteur. Le deuxième émetteur-récepteur envoie également au premier émetteur-récepteur l'information t2 - t1. La distance est alors déterminée par le premier émetteur-récepteur selon les formules suivantes : 30 t3 - tO = (t1 - tO) + (t2 - t1) + (t3 - t2) Or t1- tO = t3 - t2 = d/c, 2 3041459 où d est la distance séparant le véhicule de l'identifiant, et c la vitesse de propagation du signal entre le véhicule et l'identifiant. Ainsi, t3 - tO = 2*(t1 - tO) + (t241) = 2d/c + (t2 - t1) D'où : d = (c/2)*[(t3 - tO) - (t2 - t1)]. 5 Puisque t3 - tO et t2 - t1 sont connus par le premier émetteur-récepteur, la distance d est déterminable par le premier émetteur-récepteur. Cette méthode présente toutefois des inconvénients. Une consommation d'énergie élevée 10 est nécessaire au niveau des récepteurs, ces derniers devant réceptionner des signaux très faibles noyés dans du bruit. De plus, la puissance nécessaire pour générer les impulsions est très importante. L'autonomie de l'identifiant est donc impactée. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION 15 L'objet de l'invention est donc de proposer un procédé de mesure de distance entre un véhicule et un identifiant, permettant de s'affranchir de l'émission d'impulsions. Pour ce faire, l'invention propose un procédé de mesure d'une distance séparant un véhicule et un identifiant pour accéder et démarrer le véhicule, le véhicule et l'identifiant étant 20 synchronisés, le procédé comprenant : une transmission, du véhicule à l'identifiant, d'un premier train de N premiers signaux sinusoïdaux d'amplitudes identiques et de fréquences respectives fp régulièrement espacées, pE[1;N] une mesure de phases et d'amplitudes, par l'identifiant, de signaux d'un 25 premier train image reçu correspondant au premier train altéré par la transmission une transmission des phases et des amplitudes mesurées, de l'identifiant au véhicule une transmission, de l'identifiant au véhicule, d'un deuxième train identique 30 au premier train 3 3041459 - une construction d'un spectre fréquentiel du premier train image et d'un deuxième train image correspondant au deuxième train altéré par la transmission - une transformation de Fourier inverse, permettant d'obtenir une signature 5 temporelle - une détermination d'un temps intermédiaire associé à un maximum de la signature temporelle - un calcul de la distance à partir du temps intermédiaire. 10 Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé de mesure selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles. 15 Dans un mode de réalisation non limitatif, les fréquences fp sont telles que N=80, f1=2400 MHz et pour tout p compris entre 1 et 79, fp.,1-fp=1 MHz. La gamme de fréquences associée correspond au Bluetooth. Ainsi, l'émetteur peut être intégré dans une puce Bluetooth. On note que si l'émetteur appartient à un identifiant pour commander à distance un véhicule, ou que l'identifiant se présente sous la forme d'un smartphone disposant d'une application 20 adaptée, alors il comporte nativement une puce Bluetooth. Dans un mode de réalisation non limitatif, le calcul comporte une détermination d'un lobe maximal de la signature temporelle, et d'une détermination d'un temps de commencement dudit lobe maximal. 25 Dans un mode de réalisation non limitatif, la transformée de Fourier inverse est réalisée par Transformée de Fourier Inverse Rapide (Invert Fast Fourier Transform, ou IFFT, selon la terminologie anglo-saxonne). Pour cela, des données sont rajoutées aux données mesurées pour obtenir un spectre fréquentiel à N fréquences où N est une puissance de 2 (N=2k, k 30 étant un nombre entier). 4 3041459 Dans un mode de réalisation non limitatif, le procédé comporte un ajout d'échantillons aux trains image mesurés, pour obtenir un nombre de fréquences du spectre fréquentiel supérieur au nombre de fréquences mesurées. Ceci permet d'obtenir une signature temporelle plus précise. 5 Dans un mode de réalisation non limitatif, le procédé de mesure comporte une étape préalable de synchronisation de l'identifiant et du véhicule, notamment par un protocole Bluetooth. 10 L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les 15 figures montrent : - A la figure 1, deux dispositifs d'émission-réception appartenant respectivement à un véhicule et un identifiant dont on souhaite connaître l'éloignement, les dispositifs étant adaptés à la mise en oeuvre d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention ; 20 - A la figure 2, un diagramme en bloc représentant des étapes du procédé ; - A la figure 3, des signaux échangés entre les dispositifs d'émission-réception lors des étapes du procédé. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION 25 Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique. Le procédé décrit ci-après permet de calculer une distance R entre un véhicule V et un identifiant I dits mains libres, ledit identifiant I permettant de commander selon un principe 30 « mains libres » l'accès ou le démarrage du véhicule V. L'identifiant I est par exemple une carte ou une clef électronique, ou un smartphone disposant d'une application adaptée. 5 3041459 Le véhicule V comporte un premier dispositif d'émission-réception Dv, et l'identifiant I comporte un deuxième dispositif d'émission-réception Di. Le premier dispositif d'émission-réception Dv et le deuxième dispositif d'émission-réception Di étant similaires, une description générale est présentée ci-après. 5 En référence à la figure 1, un dispositif d'émission-réception Dp, l'indice p étant indifféremment v ou i, comporte : - un émetteur TXp de signaux radio (de fréquence au moins égale à 1GHz) - un récepteur RXp de signaux radio (de fréquence au moins égale à 1GHz) 10 - une antenne Atp à laquelle sont connectés l'émetteur TXp et le récepteur RXp - une boucle à verrouillage de phase PLLp pour fournir des signaux de différentes fréquences à l'émetteur TXp - un calculateur Xp pour effectuer des calculs à partir de signaux reçus par le récepteur RXp. 15 On note qu'un smartphone dispose nativement de tous les composants du dispositif d'émission-réception Dp décrit. Dans un mode de réalisation préféré, l'identifiant I est donc un smartphone disposant d'une application adaptée à l'accès et au démarrage mains libres du véhicule. Les divers composants du dispositif d'émission-réception Di sont 20 avantageusement déclenchés et contrôlés par l'application installée sur le smartphone. Le procédé selon l'invention est mis en oeuvre par le premier dispositif d'émission-réception Dv et le deuxième dispositif d'émission-réception Di. On note que le premier dispositif d'émission-réception Dv et le deuxième dispositif d'émission-réception Di ont été 25 préalablement synchronisés entre eux, par exemple via un protocole Bluetooth Low Energy (on note que qu'un smartphone dispose nativement d'une puce Bluetooth). En référence à la figure 2, le procédé METH comporte les étapes suivantes. - une transmission Em_TS'p, de l'émetteur TXv du véhicule V au récepteur RXi de 30 l'identifiant I, d'un premier train TS'p de N premiers signaux sinusoïdaux Syp de phases et d'amplitudes identiques, et de fréquences respectives fp, pE[1;N]. Le premier train TS'p est représenté à la figure 3. Avantageusement, les fréquences fp 6 3041459 sont telles que N=80, f1=2,4 GHz, f80=2,480 GHz et pour tout p entre 1 et 79, fp.,1-fp = 1MHz. Ces fréquences correspondent en effet aux canaux Bluetooth Low Energy. On note que le premier train TSvp est généré par la boucle à verrouillage de phase PLLv du véhicule V. 5 une réception Rec_TSvp', par le récepteur RXi de l'identifiant I, d'un premier train image TSVP' correspondant au premier train TSvp altéré par la transmission Em_TSvp. Le premier train image TSVP' est représenté à la figure 3. Le premier train image TSVP' est constitué de N signaux sinusoïdaux images Svp' respectivement de phases cpp, 10 d'amplitudes ap et de fréquences fp, pE[1;N]. Si les fréquences fp des premiers signaux Svp ne sont pas altérées par la transmission, leur amplitude et leur phase le sont. En effet, les phénomènes de réflexions et réfractions subis par les signaux entre l'émetteur TXv du véhicule V et le récepteur RXi de l'identifiant I déphasent et modifient l'amplitude des signaux. 15 une mesure Mes_Dat, par le récepteur RXi de l'identifiant I, de phases (Pp et d'amplitudes a p des signaux Svp' du premier train image TSvp'. une transmission Tr_Dat sous forme de données des amplitudes a p et des phases (Pp 20 mesurées par l'identifiant I lors de l'étape précédente. Ces données sont par exemple transmises en utilisant un protocole Bluetooth Low Energy. une transmission Em_TS,p, de l'émetteur TXi de l'identifiant I au récepteur RXv du véhicule V, d'un deuxième train TS,p identique au premier train TSvp. On note que le 25 deuxième train TS,p est généré par la boucle à verrouillage de phase PLLi de l'identifiant. une réception Rec_TS,p', par le récepteur RXv du véhicule V, d'un deuxième train image TS,p' correspondant au deuxième train TS,p altéré par la transmission Em_TS,p. 30 une mesure, par le récepteur RXv du véhicule V, de phases et d'amplitudes des signaux du deuxième train image TS,p' 7 3041459 - A un temps t4, o une construction Cons_Sp d'un spectre Sp fréquentiel constitué par le premier train image TSVP' et le deuxième train image TS,p', par détection des 5 raies spectrales du premier TSVP' et du deuxième train image TS,p'. o une transformation de Fourier inverse TFI_Sp permettant d'obtenir une signature temporelle Sg. La signature temporelle Sg est équivalente à celle qui aurait été obtenue si une impulsion avait été transmise en lieu et place des premier et deuxième trains TS'p et TS,p. 10 o une détermination Det_td d'un temps intermédiaire td associé à un maximum de la signature temporelle Sg. un calcul Cal_R, par le calculateur Xv du véhicule V, de la distance R à partir du temps intermédiaire td, selon la formule suivante : R = - td 15 où c est la vitesse de propagation des signaux échangés entre le véhicule V et l'identifiant I. A partir de la distance R calculée et en fonction d'une fonction spécifique demandée (ouverture d'une porte, fermeture d'une porte, démarrage du véhicule, par exemple), le 20 calculateur Xv du véhicule V est en mesure de déterminer si la fonction doit être réalisée ou non. Alternativement, le temps intermédiaire td pourrait être déterminé par recherche de la valeur du début du lobe maximal de la signature temporelle. Le début du lobe peut être 25 déterminé par différence entre la valeur maximale et une constante (par exemple 20 dB). Alternativment, le début du lobe est déterminé par différence entre la valeur maximale et une valeur dépendant de la valeur moyenne des lobes les plus éloignés du lobe maximal de la signature temporelle. 30 Naturellement, les étapes du procédé pourraient, alternativement, être réalisées dans un ordre, techniquement possible, autre que celui présenté ci-avant. 8 REVENDICATIONS1) Procédé de mesure (METH) d'une distance (R) séparant un véhicule (V) et un identifiant (I) pour accéder et démarrer le véhicule (V), le véhicule (V) et l'identifiant (I) étant synchronisés, le procédé (METH) comprenant : - une transmission (Em_TS'p), du véhicule (V) à l'identifiant (I), d'un premier train (TS'p) de N premiers signaux sinusoïdaux (S'p) d'amplitudes identiques et de fréquences respectives fp régulièrement espacées, pE[1;N] - une mesure (Mes_Dat) de phases ((1:10 et d'amplitudes (a p), par l'identifiant (I), de signaux d'un premier train image (TS'p') reçu correspondant au premier train (TSvp) altéré par la transmission - une transmission (Tr_Dat) des phases (cpp) et des amplitudes (ap) mesurées, de l'identifiant (I) au véhicule (V) - une transmission (Em_TS,p), de l'identifiant (I) au véhicule (V), d'un deuxième train (TS,p) identique au premier train (TSvp) - une construction (Cons_Sp) d'un spectre fréquentiel (Sp) du premier train image (TSvp') et d'un deuxième train image (TS,p') correspondant au deuxième train (TS,p) altéré par la transmission - une transformation de Fourier inverse (TFI_Sp), permettant d'obtenir une signature temporelle (Sg) - une détermination (Det_td) d'un temps intermédiaire (td) associé à un maximum de la signature temporelle (Sg) - un calcul (Cal_R) de la distance (R) à partir du temps intermédiaire (td) 2) Procédé de détermination (Det_TSvp, Det_TS,p) selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fréquences fp sont telles que N=80, f1=2400 MHz et pour tout p compris entre 1 et 79, fp.,1-fp=1 MHz. 3) Procédé de mesure (METH) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le calcul comporte une détermination d'un lobe maximal de la signature temporelle, et d'une détermination d'un temps de commencement dudit lobe maximal. 9 3041459 4) Procédé de mesure (METH) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la transformation de Fourier inverse (TFI_Sp) est réalisée par Transformée de Fourier Inverse Rapide. 5 5) Procédé de mesure (METH) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte un ajout d'échantillons aux trains image (TS'p', TS,p') mesurés. 6) Procédé de mesure (METH) selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de synchronisation de l'identifiant (I) et du 10 véhicule (V), notamment par un protocole Bluetooth. 10