Brevet FR3040498A1 — 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 3040498 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, il est classique que la mesure soit perturbée par des signaux émis par des équipements environnants interférant avec le signal basse fréquence. 2 3040498 DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION L'objet de l'invention est donc de proposer un procédé de mesure de distance entre un véhicule et un identifiant, qui soit moins sensible aux perturbations des signaux émis par des équipements environnants. 5 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 étant synchronisés, le procédé comprenant : une sélection de N fréquences fp, pE[1;N], N étant un entier naturel au moins 10 supérieur à 3 une mise en oeuvre de N séquences Sqp, chaque séquence Sqp comprenant les étapes suivantes : - une transmission, d'un émetteur du véhicule à un récepteur de l'identifiant, d'un premier signal de fréquence fp 15 - une mesure, par un calculateur de l'identifiant, d'une phase (Pvi p, modulo 2n, du premier signal reçu, relativement à un deuxième signal de phase cp,p(t) = cpo,p + 2nfpt - une transmission, d'un émetteur de l'identifiant à un récepteur du véhicule, du deuxième signal 20 - un calcul, par un calculateur du véhicule, d'une phase cp,vp, modulo 2n, du deuxième signal reçu, relativement au premier signal - un calcul (Cal_cpp) de la moyenne cpp de la phase cpv,p et de la phase iv p pour chaque p entre 1 et N-1, un calcul d'une pente Pp par la formule 25 Pp=((Pp+i-(Pp)/(fp+i-fp) un calcul de la distance R à partir des pentes Pp, pE[1;N]. Par synchronisés, on entend aptes à mettre en oeuvre le procédé. 30 Selon l'invention, une pluralité de premiers signaux et deuxièmes signaux sont échangés entre le véhicule et l'identifiant. Plus précisément, N allers-retours (un aller correspondant à une transmission d'un premier signal du véhicule à l'identifiant, un retour correspondant à 3 3040498 une transmission d'un deuxième signal de l'identifiant au véhicule) sont réalisés. A chaque aller-retour est associée une phase moyenne cpp, chaque couple de phases moyennes (q:lp, (I) 13+1) permettant de calculer une pente Pp. Les pentes Pp sont alors utilisées pour calculer la distance R. 5 On note que les fréquences des signaux échangés entre le véhicule et l'identifiant sont sélectionnées. Ceci permet de réduire les risques d'interférence entre les signaux échangés et des signaux perturbateurs émis par des équipements environnants, par la sélection de fréquences éloignées des fréquences d'émissions classiques de ces équipements 10 environnants. Les fréquences perturbatrices sont par exemple les fréquences centrales de canaux bluetooth ou Wi-Fi. Outre les caractéristiques qui viennent d'être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires 15 parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : les fréquences fp sont sélectionnées, lors de l'étape de sélection, parmi une pluralité de fréquences Fi, jE[1;K], K étant un entier naturel au moins supérieur à 3, ne se situant pas au centre d'une pluralité de canaux de communication 20 prédéterminés. les fréquences Fi sont des fréquences extrémales de premiers canaux de la pluralité de canaux de communication prédéterminés. les fréquences Fi sont telles que K=40, F1=2401 MHz et pour tout j compris entre 1 et 39, Fi.n-Fi=2 MHz. 25 les fréquences Fi sont situées hors de deuxièmes canaux de la pluralité de canaux de communication prédéterminés. les deuxièmes canaux sont des canaux Wi-Fi. L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la 30 description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES 4 3040498 Les figures ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - 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 5 adaptés à la mise en oeuvre d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention ; A la figure 2, un diagramme en bloc représentant des étapes du procédé ; A la figure 3, une représentation schématique de canaux de communication comprenant des fréquences perturbatrices de la mesure de distance ; 10 A la figure 4, des signaux échangés entre les dispositifs d'émission-réception lors d'une étape du procédé ; A la figure 5, un graphique représentant des tronçons de phases moyennes, modulo 2n, calculées lors d'étapes du procédé, en fonction de fréquences de signaux échangés lors d'autres étapes du procédé ; 15 A la figure 6, un graphique représentant les tronçons de la figure 5, mis bout à bout. DESCRIPTION DETAILLEE D'AU MOINS UN MODE DE REALISATION DE L'INVENTION 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 « 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-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 Dz, l'indice z étant indifféremment v ou i, comporte : 20 25 30 5 3040498 un émetteur TXz de signaux radio (de fréquence au moins égale à 1GHz) un récepteur RXz de signaux radio (de fréquence au moins égale à 1GHz) une antenne Atz à laquelle sont connectés l'émetteur TXz et le récepteur RXz une boucle à verrouillage de phase PLLz pour fournir des signaux de différentes 5 fréquences à l'émetteur TXz et à un calculateur Xv le calculateur Xz pour calculer des phases de signaux reçus par le récepteur RXz relativement à des signaux fournis par la boucle à verrouillage de phase PLLz. On note qu'un smartphone dispose nativement de tous les composants du dispositif 10 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 avantageusement déclenchés et contrôlés par l'application installée sur le smartphone. 15 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 préalablement synchronisés entre eux, par exemple via un protocole Bluetooth Low Energy (on note que qu'un smartphone dispose nativement d'une puce Bluetooth). 20 En référence à la figure 2, le procédé METH comporte tout d'abord une sélection de fréquences pE[1;N], N étant un entier naturel au moins supérieur à 3, éloignées de fréquences perturbatrices classiques. Les fréquences perturbatrices classiques sont par exemple des fréquences Bluetooth ou des fréquences Wi-Fi. 25 La figure 3 illustre 40 canaux Blutetooth Cbi et 3 canaux Wi-Fi Cw, situés entre 2401 et 2481 MHz. Les canaux Bluetooth Cbi sont de largeur 2 MHz, centrés sur des fréquences paires : le premier canal Bluetooth est centré sur la fréquence 2402 MHz, le dernier est centré sur la fréquence 2480 MHz. Les canaux Wi-Fi sont de largeur 18 MHz. Le canal Wi-Fi de gauche 30 correspond au canal 1, et est centré sur la fréquence 2412 MHz ; le canal Wi-Fi du milieu correspond au canal 6, et est centré sur la fréquence 2437 Mz ; le canal Wi-Fi de droite correspond au canal 11, et est centré sur la fréquence 2462 MHz. 6 3040498 Dans un canal, les fréquences centrales sont celles utilisées par le plus d'équipements, tandis que les fréquences extrémales sont moins fréquemment utilisées. Ainsi, dans un mode de réalisation préféré, les fréquences fp sont sélectionnées parmi des fréquences Fi, 5 jE[1;K], situées : aux extrémités des canaux Bluetooth QI, et/ou aux extrémités ou hors des canaux Wi-Fi Cm. Les fréquences Fi aux extrémités des canaux Bluetooth Cbi sont telles que K=40, F1=2401 10 MHz et pour tout j compris entre 1 et 39, Fi.n-Fi=2 MHz. Il s'agit donc des fréquences 2401 MHz, 2403 MHz, etc. Les fréquences Fi aux extrémités ou hors des canaux Wi-Fi Cm sont situées entre 2401 et 2403 MHz, entre 2421 et 2428 MHz, entre 2446 et 2453 MHz, et entre 2471 et 2481 MHz. 15 Après la sélection de N fréquences fp aux extrémités des canaux Bluetooth QI, et/ou aux extrémités ou hors des canaux Wi-Fi C,'1, le procédé METH comporte une succession de N séquences Sqp, chaque séquence Sqp comprenant les étapes suivantes. Selon une première étape Em_Svp d'une séquence Sqp, à un temps top, un premier signal non 20 modulé Svp de phase cpo'p et de fréquence fp, préalablement généré par la boucle à verrouillage de phase PLLv du véhicule V, est émis par l'émetteur TXv du véhicule V. Le premier signal S'p est reçu par le récepteur RXi de l'identifiant I à un temps top+At=top+R/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 Mesçpv;p d'une séquence Sqp, le calculateur Xi de l'identifiant I mesure la phase cP,,;p, modulo 2R, du premier signal Svp reçu, relativement à un deuxième signal S. Le deuxième signal Sil, est un signal généré par la boucle à verrouillage de phase PLLi de l'identifiant I, tel que sa phase vaut (poil, et sa fréquence fp. 30 La phase (pvip mesurée peut être calculée selon la formule suivante : 7 3040498 (Pvip k*2n = (P0vp + 211f ptOp (POip 211f p (tOp +R/C) k étant un entier naturel positif. Selon une troisième étape Em_S,p d'une séquence Sqp, à un temps t1p, le deuxième signal S,p 5 est émis par l'émetteur TXi de l'identifiant I. Le deuxième signal S,p est reçu par le récepteur RXv du véhicule V à un temps tip+At=tip+R/c. Selon une quatrième étape Mes_cp,vp d'une séquence Sqp, le calculateur Xv du véhicule V mesure la phase cp,vp, modulo 2n, du deuxième signal S,p reçu, relativement au premier 10 signal Svp. La phase cp,vp mesurée peut être calculée selon la formule suivante : (Pivp rn*2n = (po,p + 2nfptip - cpovp - 2nfp(t1p+R/c) m étant un entier naturel positif. 15 Selon une cinquième étape Tr_cpv,p d'une séquence Sqp, l'émetteur TXi de l'identifiant I transmet au récepteur RXv du véhicule V la phase cpv,p qu'il a précédemment mesurée. Selon une sixième étape Cal_cpp d'une séquence Sqp, un calculateur du véhicule V calcule la 20 moyenne (Pp de la phase cp,vp (mesurée dans la quatrième étape Mes_cp,vp) et de la phase (Pvip (reçue dans la cinquième étape Tr_cpv,p). La phase moyenne (Pp est calculée selon la formule suivante : (p = 40vp + 211f pt op - (POip - 2Tdpt0p - 2nfpRic + cpo,p + 2nfptip - cpovp - 2nfptip - 25 2nfpRic - k*2n - m*2n)/2 = - {4nfpR/c + (k+m)*2n}/2 Les séquences Sqp pourraient, alternativement, ne pas comprendre la cinquième étape, mais comprendre une étape, entre la quatrième et la sixième étape, de transmission de 30 l'émetteur TXv du véhicule V au récepteur RXi de l'identifiant I, des phases cp,vp précédemment mesurées. Ainsi, la sixième étape serait mise en oeuvre par le calculateur de l'identifiant I, et non pas par le calculateur du véhicule V. 8 3040498 En référence à la figure 2, le procédé METH comporte également les étapes suivantes, réalisées suite à la mise en oeuvre des N séquences Sqp. 5 Dans une étape Cal_Pp, pour chaque p entre 1 et N-1, une pente Pp est calculée par le calculateur Xv du véhicule V par la formule suivante : Pp = (Wp+1-(Pp)/(fp+1-fp). On note que : 10 P = flinfp+iR/c + (k+m)*27-(1/2 + {4nfpR/c + (k+m)*27-(}/2]/(fp+1-fp) = - 2ilIVC. Comme le montre la figure 5 qui représente les différentes phases moyennes (Pp modulo 211 (calculées lors des sixièmes étapes Cal_cpp des séquences Sqp) en fonction des différentes fréquences fp, les pentes Pp correspondent à l'inclinaison des segments Gp dont les 15 extrémités sont les points de coordonnées (fp; cpp) et (fp+1; (Pp+i). La figure 6 montre les segments G1, ... GN-1 de la figure 4 mis bout à bout, ainsi qu'une droite théorique Dt. La droite théorique Dt correspond à un cas idéal dans lequel les premiers signaux Svp et deuxièmes signaux Sil, transmis entre le véhicule V et l'identifiant I ne 20 subissent pas de réflexion ou de réfraction : seuls des signaux en trajets directs sont reçus par les récepteurs Rxv, RXi du véhicule V et de l'identifiant I. Dans un cas réel, les signaux reçus par les récepteurs Rxv, RXi du véhicule V et de l'identifiant I ne sont pas exactement les premiers signaux Svp et deuxièmes signaux Sip, mais des accumulations des signaux directs et des signaux réfléchis/réfractés. 25 Se baser sur une seule pente Pp pour calculer la distance R via la formule précédente présente donc un risque d'erreur non négligeable. Ainsi, dans une étape Fil_Pp, les N-1 valeurs de pentes Pp calculées subissent un filtrage, pour déterminer une pente optimale P permettant de réaliser le calcul de la distance R. Le filtrage peut par exemple consister en 30 une sélection de la pente minimale parmi les N-1 pentes Pp. Le filtrage peut alternativement consister en une sélection de plusieurs pentes parmi les N-1 pentes Pp (par exemple, on ne tient compte que des valeurs jugées incohérentes car trop différentes des pentes calculées 9 3040498 avec des fréquences en dehors des canaux Wifi par exemple), puis un moyennage des pentes sélectionnées. Le filtrage peut alternativement consister en un moyennage des N-1 pentes Pp. D'autres types de filtrage sont bien sûr envisageables. 5 Puis, dans une étape Cal_R, la distance R séparant le véhicule V et l'identifiant I est calculée par le calculateur Xv du véhicule V, selon la formule suivante : R = - c/2n*P. A partir de la distance R calculée et en fonction d'une fonction spécifique demandée 10 (ouverture d'une porte, fermeture d'une porte, démarrage du véhicule, par exemple), le calculateur Xv du véhicule V est en mesure de déterminer si la fonction doit être réalisée ou non. Naturellement, les étapes du procédé pourraient, alternativement, être réalisées dans un 15 autre ordre, techniquement possible, que celui présenté ci-avant. 10 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 sélection (Sel_fp) de N fréquences fp, pE[1;N], N étant un entier naturel au moins supérieur à 3, entre une fréquence minimale f,,,, et une fréquence maximale fmax une mise en oeuvre de N séquences Sqp, chaque séquence Sqp comprenant les étapes suivantes : - une transmission (Em_S'p), d'un émetteur (TXv) du véhicule (V) à un récepteur (Rxi) de l'identifiant (I), d'un premier signal (Svp) de fréquence fp - une mesure (Mes_cpv,p), par un calculateur (Xi) de l'identifiant (I), d'une phase cpv,p, modulo 2n, du premier signal (Svp) reçu, relativement à un deuxième signal (S,p) de phase cp,p(t) = cpo,p + 2nfpt - une transmission (Em_S,p), d'un émetteur (TXi) de l'identifiant (I) à un récepteur (RXv) du véhicule (V), du deuxième signal (S,p) - un calcul (Mes_ (Pivp), par un calculateur (Xv) du véhicule (V), d'une phase cp,,p, modulo 2n, du deuxième signal (S,p) reçu, relativement au premier signal (Svp) - un calcul (Cal_cpp) de la moyenne (Pp de la phase cpv,p et de la phase (Pivp pour chaque p entre 1 et N-1, un calcul (Cal_Pp) d'une pente Pp par la formule Pp=4p-F1-(Pp)/(fp-n-fp) un calcul (Cal_R) de la distance R à partir des pentes Pp, pE[1;N]. 2) Procédé (METH) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les fréquences fp sont sélectionnées, lors de l'étape de sélection (Sel_fp), parmi une pluralité de fréquences Fj, jE[1;K], K étant un entier naturel au moins supérieur à 3, ne se situant pas au centre d'une pluralité de canaux (Cp,, C,,f) de communication prédéterminés. 11 3040498 3) Procédé (METH) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les fréquences Fi sont des fréquences extrémales de premiers canaux (CO de la pluralité de canaux de communication prédéterminés. 5 4) Procédé (METH) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les fréquences Fi sont telles que K=40, F1=2401 MHz et pour tout j compris entre 1 et 39, Fi.n-Fi=2 MHz. 5) Procédé (METH) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les 10 fréquences Fi sont situées hors de deuxièmes canaux (C,,f) de la pluralité de canaux de communication prédéterminés. 6) Procédé (METH) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deuxièmes canaux (C,,f) sont des canaux Wi-Fi. 15 12