Brevet FR3040496A1 — publié le 20170303

PROCEDE DE DETERMINATION D'UNE DISTANCE ENTRE UN VEHICULE ET UN IDENTIFIANT D'ACCES ET DE DEMARRAGE DU VEHICULE 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 « polling »). 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 1 3040496 le calculateur central que si un code de démarrage envoyé par l'identifiant est reconnu par le calculateur central. Pour renforcer la sécurité des systèmes d'accès et de démarrage mains libres, il est 5 souhaitable que des conditions additionnelles soient remplies avant de déclencher un verrouillage, un déverrouillage ou un démarrage. Il est notamment souhaitable que la 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 10 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. Ainsi, une mesure de distance fiable entre l'identifiant et le véhicule est nécessaire. 15 Généralement, la distance est calculée à partir d'une mesure de puissance (mesure appelée RSSI pour « Received Signal Strength Indication », en terminologie anglo-saxonne) d'un signal basse fréquence reçu par l'identifiant, par exemple le signal d'interrogation. Utiliser un signal basse fréquence pour mesurer la distance est avantageux. En effet, la distance véhicule-identifiant d'un identifiant à proximité du véhicule est très largement inférieure à la 20 longueur d'onde du signal basse fréquence. Ainsi les phénomènes de réfraction sont limités. De plus, les récepteurs basse fréquence récents consomment très peu en veille. L'identifiant peut par exemple mesurer la puissance puis transférer la mesure par signal radio au récepteur radio du véhicule, le calculateur central se chargeant alors de mesurer la 25 distance séparant le véhicule de l'identifiant. Alternativement, l'identifiant peut lui-même calculer la distance et ne répondre au signal d'interrogation que si cette distance est inférieure à un seuil prédéterminé (ou bien répondre que la distance calculée ne répond pas à une condition de sécurité). 30 Toutefois, cette technique de mesure est insatisfaisante car les résultats dépendent des positionnements du véhicule et de l'identifiant l'un par rapport à l'autre. En effet, les antennes d'émission et de réception au niveau du véhicule et de l'identifiant ne sont pas 2 3040496 isotropes, et l'habitacle du véhicule génère de l'anisotropie à cause de sa structure métallique. DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION 5 L'objet de l'invention est donc de proposer un procédé de mesure de distance résolvant le problème précité. Pour ce faire, l'invention propose un procédé de mesure d'une distance R séparant un véhicule et un identifiant pour accéder et démarrer le véhicule, le véhicule et l'identifiant 10 étant synchronisés, le procédé comprenant : - Une transmission, d'un émetteur du véhicule à un récepteur de l'identifiant, d'un premier signal de fréquence f1, puis d'un deuxième signal de fréquence f2 - Une mesure, par un calculateur de l'identifiant : 15 - d'une phase cpv,i, modulo 2n, du premier signal reçu, relativement à un premier signal de référence de fréquence f1 - d'une phase cpv,2, modulo 2n, du deuxième signal reçu, relativement à un deuxième signal de référence de fréquence f2 - Une transmission, d'un émetteur de l'identifiant à un récepteur du véhicule, 20 du premier signal de référence et du deuxième signal de référence - Une mesure, par un calculateur du véhicule : - d'une phase (Pivi., modulo 2n, du premier signal de référence reçu, relativement au premier signal - d'une phase cp,v2, modulo 2n, du deuxième signal de référence reçu, 25 relativement au deuxième signal - Un calcul de la distance R à partir des phases (Pvii., (Pvi2, (Pivi. et (Piv2. Par synchronisés, on entend aptes à mettre en oeuvre le procédé. 30 Le procédé tel défini ci-dessus résout le problème d'anisotropie des antennes car l'amplitude des signaux n'est pas prise en compte dans le calcul de la distance. Seule la phase est prise 3 3040496 en compte, et quelle que soit l'orientation de l'antenne, la phase reçue ou transmise est toujours la même. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le 5 procédé selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : Le procédé comporte une étape de transmission, de l'émetteur de l'identifiant au récepteur du véhicule, des phases cpv,1 et cpv,2, l'étape de calcul 10 de la distance R étant alors réalisée par un calculateur du véhicule. Le procédé comporte une étape, entre l'étape de mesure des phases cp,'1 et (Piv2 et l'étape de calcul de la distance R, de calcul d'une moyenne (pi des phases cp,'1 et cp,v2, et d'une moyenne (1)2 des phases cpv,1 et cpv,2, la distance R étant calculée à partir des phases moyennes cpi. et (P2. 15 La distance R est calculée par la formule suivante : R = c (P2 - (Pi 2ff f2 - Îi où c est la vitesse de propagation des signaux échangés entre le véhicule (V) et l'identifiant (I). Le procédé comporte une étape de génération du premier signal de référence et du deuxième signal de référence à partir du premier signal et du deuxième 20 signal reçus, l'étape étant réalisée par une boucle à verrouillage de phase de l'identifiant. Le procédé comporte une étape préalable de synchronisation de l'identifiant et du véhicule, notamment par un protocole Bluetooth. 25 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 30 figures montrent : 4 3040496 A la figure 1, deux dispositifs d'émission-réception appartenant respectivement à un véhicule et un identifiant dont on souhaite connaître la distance, les dispositifs étant adaptés à la mise en oeuvre d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention ; 5 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 d'une étape du procédé. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION 10 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 15 « 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. 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- 20 réception Dv et le deuxième dispositif d'émission-réception Di étant similaires, une description générale est présentée ci-après. En référence à la figure 1, un dispositif d'émission-réception Dp, l'indice p étant indifféremment v ou i, comporte : 25 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) 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 et à un calculateur Xv 30 le calculateur Xv pour mesurer des phases de signaux reçus par le récepteur RXp relativement à des signaux fournis par la boucle à verrouillage de phase PLLp. 5 3040496 On note qu'un smartphone dispose nativement de tous les composants du dispositif d'émission-réception Di 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 5 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 10 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. Selon une première étape Em_Sv : 15 à un temps to, un premier signal non modulé Sv1 de phase cpo,d et de fréquence f1, préalablement généré par la boucle à verrouillage de phase PLLv du véhicule V, est émis par l'émetteur TXv du véhicule V, puis à un temps to', un deuxième signal non modulé Sv2 de phase cp0v2 et de fréquence f2, préalablement généré par la boucle à verrouillage de phase PLLv du véhicule V, est 20 émis par l'émetteur TXv du véhicule V. Ces signaux, montrés à la figure 3, sont reçus par le récepteur RXi de l'identifiant I respectivement à un temps to+At=to+Ric et un temps to'+At=t04R/c, où c est la vitesse de propagation du signal et R est la distance séparant le véhicule V de l'identifiant I. 25 Selon une deuxième étape Mes_cpv,, le calculateur Xi de l'identifiant I mesure la phase cpvd, modulo 2n, du premier signal Sv1 reçu, relativement à un premier signal de référence Sd. Le premier signal de référence Sd est un signal généré par la boucle à verrouillage de phase PLLi de l'identifiant I, tel que sa phase vaut (pa1 et sa fréquence f1. Le calculateur Xi de l'identifiant I mesure également la phase cpv,2, modulo 2n, du deuxième signal Sv2 reçu, 30 relativement à un deuxième signal de référence Si2. Le deuxième signal de référence Si2 est également un signal généré par la boucle à verrouillage de phase PLLi de l'identifiant I, tel que sa phase vaut (1)02 et sa fréquence f2. 6 3040496 Les phases cpvii et cp,,,2 mesurées peuvent être calculées selon les formules suivantes : + k*2n = cpovi + 2nfito - 2nf1(to+R/c) (Pvi2 k*2n = (pov2 + 2nf2t0' (P0i2 - 2nf2(to4R/c), 5 k étant un entier naturel positif. Selon une troisième étape Em_Si : à un temps t1, le premier signal de référence S,1 est émis par l'émetteur TXi de l'identifiant I, puis 10 à un temps t1', le deuxième signal de référence 5i2 est émis par l'émetteur TXi de l'identifiant I. Les premier et deuxième signaux de référence S,1 et 5i2 sont reçus par le récepteur RXv du véhicule V respectivement à un temps ti+At=ti+R/c et un temps t1'+At=t14R/c. 15 Selon une quatrième étape Mes_cp,v, le calculateur Xv du véhicule V mesure la phase cp,vi, modulo 2n, du premier signal de référence S,1 reçu, relativement au premier signal S. Le calculateur Xv du véhicule V calcule également la phase cp,v2, modulo 2n, du deuxième signal de référence Si2 relativement au deuxième signal Sv2. 20 Les phases cp,vi et cp,v2 mesurées peuvent être calculées selon les formules suivantes : m*2n = (po,' + 2nf1t1 - (Povi- 2nf1(t1+R/c) (Piv2 + m*2n = (p0i2+ 2nf2t1' - (Pov2 - 2nf2(t14R/c) m étant un entier naturel positif. 25 Selon une cinquième étape Tr_cp, l'émetteur TXi de l'identifiant I transmet au récepteur RXv du véhicule V les phases cpvii et (Pvi2 qu'il a précédemment calculées. Selon une sixième étape Cal_S, le calculateur du véhicule V calcule la moyenne (pi de la phase cp,'1 (mesurée dans la quatrième étape) et de la phase cpv,1 (reçue dans la cinquième 30 étape), et la moyenne (P2 de cp,v2 (mesurée dans la quatrième étape) et cpv,2 (reçue dans la cinquième étape). 7 3040496 Les phases moyennes (pi et cp2 sont calculées selon les formules suivantes : (Pi = ((Povi. + 2nf1t0 - (poil - 2nf1t0 - + (poli + 2nf1t1 - (Povi - 2nf1t1 - 2nfiR/c - k*2n - m*2n)/2 = (- 4nf1R/c - k*2n - m*2n)/2 5 (P2 = 40v2 + 2nf2t0' (P0i2 - 21If2to' - 2nf2R/c + (P0i2 + (P0v22nf2t1'- 2nf2R/c - k*2n - m*2n)/2 = (- 4nf2R/c - k* 2n - m*2n)/2 10 Selon une septième étape Cal_R, les fréquences f1 et f2 étant connues du calculateur du véhicule V, ledit calculateur calcule la distance R séparant le véhicule et l'identifiant, selon la formule suivante : R = c (P2 - (Pi 2n- f2 - Îi A partir de la distance R calculée et en fonction d'une fonction spécifique demandée 15 (ouverture d'une porte, fermeture d'une porte, démarrage du véhicule, par exemple), le calculateur du véhicule V est en mesure de déterminer si la fonction doit être réalisée ou non. Le procédé pourrait, alternativement, ne pas comprendre la cinquième étape, mais 20 comprendre une étape, entre la quatrième et la sixième étape, de transmission de l'émetteur TXv du véhicule V au récepteur RXi de l'identifiant, des phases cp,,d et cp,v2 précédemment mesurées. Ainsi, la sixième et la septième étape seraient mises en oeuvre par le calculateur Xi de l'identifiant I, et non pas par le calculateur Xv du véhicule V. 25 Les étapes du procédé pourraient, alternativement, être réalisées dans un autre ordre que celui présenté ci-avant. Les signaux pourraient par exemple être émis dans l'ordre suivant : le premier signal Svh le premier signal de référence Sd, le deuxième signal 5v2, et le deuxième signal de référence Si2. 8 3040496 On note que ce procédé pourrait être mis en oeuvre dans d'autres conditions. Par exemple, le véhicule et l'identifiant pourraient être remplacés par une balise et un smartphone, afin de permettre au porteur du smartphone de localiser la balise. La balise pourrait ainsi par exemple être placée dans un rayon spécifique d'un supermarché, pour guider le porteur du 5 smartphone vers le rayon. Plus le porteur du smartphone se rapproche de la balise, plus la distance R calculée se réduit. La balise pourrait alternativement être fixée à un objet souvent égaré par le porteur du smartphone, par exemple un trousseau de clefs. 9 REVENDICATIONS1) Procédé (METH) de mesure 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_Sv), d'un émetteur (TXv) du véhicule (V) à un récepteur (Rxi) de l'identifiant (I), d'un premier signal (Sv1) de fréquence f1, puis d'un deuxième signal (Sv2) de fréquence f2 - Une mesure (Mes_ cpv,), par un calculateur (Xi) de l'identifiant (I) : - d'une phase cpv,i, modulo 2n, du premier signal (Sv1) reçu, relativement à un premier signal de référence (S,1) de fréquence f1 - d'une phase (Pvi2, modulo 2n, du deuxième signal (Sv1) reçu, relativement à un deuxième signal de référence (S,2) de fréquence f2 - Une transmission (Em_Si), d'un émetteur (TXi) de l'identifiant (I) à un récepteur (RXv) du véhicule (V), du premier signal de référence (S,1) et du deuxième signal de référence (S,2) - Une mesure (Mes_ cp,v), par un calculateur (Xv) du véhicule (V) : - d'une phase (Pivi., modulo 2n, du premier signal de référence (S,1) reçu, relativement au premier signal (Svi.) - d'une phase cp,v2, modulo 2n, du deuxième signal de référence (S,2) reçu, relativement au deuxième signal (Sv2) - Un calcul (Cal_R) de la distance R à partir des phases (Pvii., (Pvi2, (Pivi. et (Piv2. 2) Procédé (METH) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de transmission (Tr_cp), de l'émetteur (TXi) de l'identifiant (I) au récepteur (RXv) du véhicule (V), des phases cpv,1 et cpv,2, l'étape de calcul (Cal_R) de la distance R étant alors réalisée par un calculateur du véhicule (V). 3) Procédé (METH) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape, entre l'étape de mesure (Mes_ cp,v) des phases cp,'1 et cp,v2 et l'étape de calcul (Cal_R) de la distance R, de calcul (Cal_S) d'une moyenne (pi des phases cp,'1 et cp,v2, et d'une moyenne cp2 des phases cpv,1 et cpv,2, la distance R étant calculée à partir des phases moyennes cpi. et (P2. 10 3040496 4) Procédé (METH) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la distance R est calculée par la formule suivante : R = c (P2 - (Pi 2ff f2 - Îi où c est la vitesse de propagation des signaux échangés entre le véhicule (V) et 5 l'identifiant (I). 5) Procédé (METH) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de génération du premier signal de référence (5,1) et du deuxième signal de référence (5,2) à partir du premier signal (S'1) et du deuxième 10 signal (5,2) reçus, l'étape étant réalisée par une boucle à verrouillage de phase (PLLi) de l'identifiant (I). 6) Procédé (METH) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape préalable de synchronisation de l'identifiant (I) et du véhicule 15 (V), notamment par un protocole Bluetooth. 11