Brevet FR3057071A1 — publié le 20180406

L'invention concerne un procédé de localisation hybride d'une personTsse déplaçant à pied. ARRIERE-PLAN ÏuuNOLOGIQLl DE L'INVENTION Les systèmes de on par satellites ne perrnersens pas Je localiuca puicision une personne à d'un bTeir.o:i Des dispos_ -in usage en intéricu ainsi été -.:C:eT:lmfvi. déelopes. nnralement ces dispositifs comporsent une Unité de sure Inertielle (UNI) qui - attachée au dcci de la mesures fourn'e,, ra s l'UMI p rio,,Lent d'entreten r la positin l'UI _ciron: de rsonne qui la trans te dans l'espace. PouL. éviter une trop grande déviation de cette p sition, on recale riqelièrement par calcul la position de la personne à une technique dite de nul de la navigation inertielle, en oeuvre à fo que le pied de la peracene est posé au _. 1_, Latt n cLs mesures champ Pà.r des LtrU ou non à l'UNI, élimine la divergence en erreur du cap de la navigation tel procédé de localisation est dit iner_icl du fait se case d'une part sur des résul-ats d'entretien de rliation inertielle et d'-u--re pat sur d'autre données p_ iant de _.,p,_eurs rc s, CuTIS un magnétomètre, ou virtuels, comme une indicar_ion du vitesse du pied nulle, pour estimer la position de la pers Cependant, les dimensions de peuvent personne p l'UNI. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est. de proposer un procédé de local' a-ion d'une personne qui obvie au moins en partie à puloili DRIVE DESCRIPT: -11T1:.),A 3057071 2 En vue de la réalisation de ce but, on propose un pocede de.lc calisation hy d'un personne comprenant les éapes aucsuccessives su vLntes attacher l' 2 de mesure inertielle à la 5 rsonne, aciu rir les données réea par l'A' de mesure inertielle pour détermicr la position de la Selon l'invention, le procédécomprend les étapes de : 10 attac. l'unité de T: inertielle à la jambe 1:7e fue l'unité de mesuou inertiere -eure de la ja.",12::: au (D instant où la vitesse d'un de référence de Is :ersonne est nulle, le point de 15 réT'érence de la personne étant consiu immobile d'un contact du pied de la personne avec: le sol dans un repère lié au sol et étant comme fixe relativement à l'unité de mes.ure jner-' d50 un recère lié à l'unité de mcsure inc le -Jerle-Lt de l'unité 20 de mesure inertielle étant assimilé à un mouvement de rotation autour du point de référence de la lers hne lors d'un uon'...act du pied de la avec le soi dans le ut lis:- détou:ion de 1' instamc où la vitesse 25 du point de référ '..:orne est 1-117 pour recaler des calculs de termina:tion de la 3ition de la personne. De la sorte, l'UMI est installé au niveau la jambe de la pers=ne ce ] soulage l'articulation d- cheville 30 de la sonne et limite les efforts Li nlis.és pour trarspo- la marche. La procédé drmeL ainsi à la personne de porter plus aisément l'UMI. outre, le positic::-:::czi au niveau de la smbo li.re rriet à d'être mc aux perturbat 3057071 les vibrations, 1 ocions e_ la cheville dus cc cas effcc Luis joc personne). Ccci péluet d'améliorer la on des mcsires 5 L'UMI. les monveT mesurés par l'UMI ceux de la 1.17-.e dccc ceux du. ) qui donc moins lelésccc ceux d'une chevY Ceci permet donc également d'améliorer la précision 10 des mec de l'UMI. Cc ce que l'a er.cement dc -'UM1 au nivéau de la jambe - ccmclechfio eu final ccc relativement peu les calculs de recelage, com "emen._ aux calculs de recaage de l'art antérieur lfDisu _rUMI était directement 15 ageroée au niveau du pied, puiscuc le modèle de mouvement de l'UMI es':_ assimilable à unme rotation ouLour du point de référence de la perse 75 des contact cd do la personne au sol. 1 suffit airs com:,aer v:Ltesse su:7ee ?::).r 1" tenant d lie 20 mo-Jemert, à la vitesse n'ille au point de -.:étrence de la personne au moment où le pied de la personne est en contact avec le sol. la pro sooce rJeTerde, par « j o:[bc » on entend le unaLomique c'est- -d-Lre la partie ic chacun des 25 membres i-j:érieurs de l'homme ccl s'étend d ,.7.nou au pied (et non le membre infonceor tout entier comprenant égaleront la cl-isse et le enou). ai L ei.cs par « c é:leor » on cc i éféro eu: terme c. ri ue. « lm- » couse 01 aSi à 30 « -:-:,_ 'Iérieu ces deux. i:rus 1 mi tjes du d'un cîLo et de l'as ,an frontal. ,'UMI est ainsi att au niveau de la, partie de la jambe opposée à celle c0Tprtant le mollet soit au ciuoj de la partie non charnue -'re, ic jambe è proximité i:c::dr cc cc niLicL'UNI est ainsi 'e au niveau du tibia Delsu,-.-1:1 pour 3057071 4 suivre les rouements dudit tibia (mais l'UMI demeure extérieure au corps de la personne et n'est donc pas littéralement attachée au tibia de la personne). Dc façon particulière, l'unité de mesure i le d'au moins un capteur 7.=j Dc façon particulière, on as l'uni e meure inertielle une coo-:.ue dont une face i: ruc-Hee Ç:pc -e antérieure de la _,ambc la -rsonne. 10 De façon ccc ielle rccLuct ent De fa un par -ce, on détecte en réalité un on asse -s s de déLection d' .s,onne et le sol. l'unilé de mesu intervalle de temps au crurs duquel le pied de la personne 15 est en. contact avec le sol pour définir les phases à vitesse du nulle. De façon cri Liculière, on as s.:,, l'unité lu=su.re inertielle -,oins un réc. teur D'autres caractéricYcnjes et ucntages de l'invention 20 ressortiront à la lecture de la description qui suit d'une mise en oeuvre particulière 7.7)n limitative de l'invention. I01\1 DES DESSINS L'inventi cura comprise à la lumière de la descri, on qui sulLL'une mise en oeuvre particulière, non 25 limitative, de l'i on. sera fait 7-efer(--, e à la figure unique annexée illustrant une mise en oeuvre particulière du proc:éle selon l'invention. D7SCI DETAILLEE DE L'INVENTION I I 7éf:«47 la figure unique, le procédé selon 30 1 ' en oeuvre l'intermédiaire d'un __,ipenant une Unité e Inertielle encore a pelée UNI (comprenant au moins de éléromètres et Cette UNI est ici augmuctée de cLeurs de srcru ru'on parlera ou: Lu cuite d'une U.'= 35Unité de Mercu Inertielle Mcccl t.ci.:e. 3057071 L'UMIM 1 est sTtachée à la face antérieure d'une 2 d'une pe?.--sr:.e e l'on souhaite pouvoir local L'UMIM 1 es: stachée de sorte à être sollair face antérie-rre. La fixation de l'UMIM 1 à ladite face 5 antérieure est ainsi réallvdo de Inire à réduiro rnau les déplacements re pa asites entre de l'UMIM 1 et ladi àce antérieure. De la , 1' Ji' 1 retranscrit au mieux les mouvements du tibia de la personne. 10 De façon partic le iitif =porte ainsi une coque 3 et l'UMIM 1 est- rig.ideDent fixée à ladite coque 3. Une face est. destinée à être en contact avec la fact an7.érieur dite face i:.-terne est 15 ainsi destinée à épouser la forme de ladite face antérieure de la j ,Tbe 2 La forme partic[limrc de la coque 3 permet ain de bie ,,idariser la (et donc l'UMIM 1) à la face sur(é7-eure donc a- La cocue 3 est elisi:Je la jambe 2 par c 20 sangles 4 du dispositif qui unLuosiuL le mollet de la personne. De la sorte, la peJ_.sonne s'avère peu ou pas -réï:ds: pur le po dlsoositif, eu donc de 'UMIM 1, qu est s entre ceux articulations du membre infér_H2ur de la 25 personne. En outre, avec ce plauemo les capteurs rrarétiques de l'UMIM 1 5001 moins arrectés par des éléments métalliques lément présents dans ou sur le sol (armatures Lui 1-/ arrrs f T e s canalisaiors 30 métallidJc ou présents sur la personne (par exemple dans les chaussures de la personne). Ceci permet d'obtenir une meilleure. mesure H champ magnétique local -' ainsi une =Meure sition de la pesss ILS, les données foin r.ies ra r 1?.,1 Ti L 35 lors lispréc,.. 3057071 De p.r, , l'UMIM 1 est attachée à la face antérieure en-dus de l'articulation du genou sans toutefais uuur le genou. L'UMIM 1 est ici en liaison fil avec un cdlcclucur 5 déporté du dis'a,ost'' service, 1 données à dest net. en - ateur 5 qui va aluJLs traiter tes denrées pc.ur la .Dc,f, on de la personne cui.2 Les calculs déterminaton de la position de la 10 personne ayant tendance dériver, le calculateur 5 met en oeuvru un traitement dit de « recalage de vitesse nulle d'ur pcdrt de néfluens.e de la personne » pour tenter de contrer cette dérive de position calculée. ],ed:- point de référence de la p__ est défini 15 comme étant d'un contact du ie la personne au sol selon Wérentiel lié au sol, - fuxo ativement à l'unité de Tesu're , ielle , un rc lié à 1",":MIN 1 ( o:7. epèrc au 20 boîtier _ UMIM 1). uilleurs, lorsque le pied de la personne est posé mouvement de l'UMIM 1 est. :ru assimilable 4 un mouvemen7 de ro 1 auto us cuc L point - rterence de la cor us d'un cdntact pied la 25 perso:irlc avec le sol -::lai:s le référentiel lié au sol. Ledit point de référence de la personne est sensilalc.= centré sur .=tion de la cheville (art' Ca.7.1on autorisant -.3-- rouveTert de flex.ral-ey:tension autour d'un axe transve pris dans le ulun fl=tal) 30 de la .-;anoe octart Le tra:tement suppil=nL. est ainsi basé sur l'observation Jc ce point c.: référence lorsque celui-ci possède une vitesse nulle (c'est-à-dire lorreoc le pied de la personne --7,),) sur le sol pour les a_nparer avec les 35 dru-rées tran.srrisee à ce =mana-là par l'UMIM 1. En eh' 3057071 7 la vitesse calculée par l'UMII I aL_eportée au niveau du point de référence de la devrait être nulle au moment de l'observation s'il n'y avait pas les problèmes de dérivation précités. 5 On a ainsi au mume:: vation : Vs01 1 e Lkjt.PWIM Sol 0 + d V (1) le vecteur distance entre le point de 10 référen personne (Rft,- et un point de référe=e de l'UMI 1771 virasse 1' née'. ativemen sol de ttimée à partir des daèes -=-urnies par L LIII 1, avec coumrm/soi_ la vitessa. angulaire relaLivcmcut au sol Rumpi estimée à partir Ces données fournies par l'UMIM 1, et les erreurs puisque la vitesse du point de référenc_., nul 2 su moment de l' se.:v:21tion. ur_ 2rovl de défauts Je in= 1 20 (défauL_ accéléromévriques _), des défauts de la iixaLion de l'UMTM 1 à la race antérieure (provoquanL alors des r.uvemarte raa ties de. l'UMIM 1 relativemeria I 1Lcite face antérieur , dec défauLs. dans le modèle de mc:aveIeru ce l'UMIM 1 relativement au point de 25 référence de la nc.reonne On rappelle que Rumim est le point de référence de l'UMIM 1 i.e. le point de référence des calculs de iruicn de l'UMIM 1. Ce pcint de référence de 1", 1 e7emp1e être aop7:oxiT au point d'in ;ection LIs 30 ura sens:C es de l' -u11,1 pass . _car les poi Ls de casai aque eccé eromèt i'UMIM 1. point est considéré comme fixe dans le référentiel de l'UMIM 1. Le vecteur distruce Rumum ».7:1-5071ne cr:Idèterminé. El ta, ce vecteur eemple ermine une e 35 que la personne est écu:A.1 de l'UMIM 1 lors 3057071 d'initialisation du calculateur 5 (la personne effe. ,uant alors des mu-ements adaptés du pied de la jambe 2 équipée de l'UMIM :vement au sol). Lo traiterr:J ,=.ementaire est a-insi basé sur 5 l'obsc: iion de pT:irt de référence lorsone celui-ci poscL. une vesse nu Te et la mise ui xu-vre ci d'un :re totalement en realiL filtre do recalage la persona 10 « recal- sonne r.F.urs du u-Kalman 1Juar ...rTettre le cal de la déoerminaticn de la position de ed filtre ainsi basé sur obse-vation vitesse nu du point de réidrence de la l'état tilisa_ comme composantes vecteu- . I. - s7Ence fixe dons la 15 De préf où la vites;:> un Je, pour faciliter la détection es =mon, de R' ,' est nulle, ositif est associé ouours capteurs 6 de dlcuccion d'un le tael de la personne cc le sol. cac.' par eenole des détecteurs oc. pression, ocr 20 contacteurs agencés sois la chaussure de la personne ut activés lorsque le piec de 'a personne est pool au sol. Au memen,: où les (1) cc alto ci-dessus lancer le recalago 25 position de la persorin Selon une mise s 6 Liv , l'équation re ée cc qui permet de louis a détermination de la en oeuvre préférée, en place de 30 l'.-squation (1) précitée, le calculateur 5 a recours à une ation plus complexe pour recaler les ca.Luls de de o. _-ion rIo la pcJrsonne. Ceo ,T.:rnet de OC le traiteTe. supplémen aLre plus e:fj L'équation s complexe est ainsi basée sur l'intervalle de au cours duquel le pied de la est en avec le sol alors que 'équation (1) nt donné où le de la 35 personne le sol. 3057071 9 De façon particulière, les capteurs 6 précités de détection d'un cart.: entre le de la personne et le sol neuveur. être utilisés afin dc dl cceter de manier_ l'intervalle de temps au eau-de el le pied est 5 po si sur le sol. .1Lion plus précise est ainsi définie par ft Ois 0 1 + ,ersonne = 0 + AV (2) le début et la fin de l'interalle de le pied de la pers:yrne est en a::ec le sel, avec Vsoi(p) la p..se linéaire relativement au sol de 10 ave Rw,m dans un enère 15 nàvi7 tion, labo l'UMIM 1 [p] de calcul de données ies par avec Rumuo, V&TSOMILIm perso une [a] oùRumin,u p -la est le vec-:aur distance entre le t de ré:Térence de la , .sonne (Rpersonne) et le 20 po_nt de réfé l'UMIM _ dans le repère [a] lié à l'UM1M 1 (soit le r lié au, boîtier de l'UMIM 1 déjà cité), où TI,/, est la matrice de passage entre le repère [p] et le repère [a], 25 la vitesse angulaire relativement au sol P- de Rukli cpère horizontal [p;, élaborée à ir des données par l'UMIM 1. De ,rticulière, on approxime comisol par (o[aind[p] soit la vlicssc angulaire inertielle Cni. le repère 30 horizontal [p] de RUMIM, élaborée à partir des d riies par '- ontal [p] navigation inertie 1 et de l'attitude dans le rue-ère issue des calculs d'entretie- de 3057071 10 leci est envisageable pour dis temps de pause au 1 ivement courts (de l'ordre de quelques secondes Eu maxiluum). La mise en oe'27.7r. permet ainsi d' entretenir la 5 localisation notalL:Lu , bien -san exclusivement, lo erieur d'un bâtiment. L' UMILMs L on w;lemenL d'une UMI permet c lo ateur Je prendre -:?.n spLs les données de champ magn icue fournies par 1"MIM dans le calcul de 10 la ]ocelisation 1itant ainsi à long '_:rie une augmentation iTrx-tante sur lu cap anstial. .n:itP ici que la :uiuu un oeuvre avec une seule Inité de Mesure liernelle (agi :5au niveau de la face antérieure). 15 Bien encndui l'invention n'est pas limitée à la mise en oeuvre de..7 te et on peut aPoorter des yard antes de _ Àlisation sans sortir du cadre de l'invention tel que (:Lfini par les revendications. n part silos, bien 'ici l'unité de mesure 20 inertielle soit .nrec:.ée de capteurs magnétiques, l'unité de rr.esrire inertle pourra ne pas être a...:Tentée et être rdTpleTent une p se inertielle, -rra avoir recp 25 (c:ssi s une raPT once) comrenant unité inertielle incorporée, le tél'lphous portable ou l'objet étant alors lui-même us de la feus antérieure de la pE=fr.,:,u' 'Le et mainten2 r à 1 muye-Js d'accroche e appr n - té tâb 30 ou c.or:i:rter une irvi e UMIM. pi r- urs, le calculateur et/ou l'UMI (qu'il soit ou r à 35 cal. à. un portabTe) 1-,urs né el: 1Y-L être associé f.:Hn des purra être or 1 ri 3057071 11 assc 4 au calculateur et/ou à l'UNI pour fournir une initiale ( - et/ou fournir une indication ini iale de la pesit.on ct. piéton avant qu'il ne rentre dans un bâtiment. Par exemple un récepteur GPS pourra être 5 pc par le piéton. et rac ce calculateur et/ou à l'UMI roer creir une position et un cap initial lc:Ls du ieur du piétcn et avant son entrée dans un bâtiment. Bien qu'ici l'Unité de Mesure Inertielle attachée au 10 tibia de la personne génàre les c=rées à destination d'un distant, l'Unité -erre Inertielle pourra rteipar.t.ie ou t- s moyens ce calculs tour déterminer la posjtion d'une cr:,3cnne ou ,1 p urra ê:re associée à partie ou tous moyens dc cal culs 15 nc.essaires pour déerrniner la position d'une personne, alors dir;- p_._.tés par la personne. On pourra Lé de Ne sure Inertielle en liis(n exemele a7J,::Lr télép _':r._ablo de la pers :r. tél ne porté ocr la personne, le té: I portable 20 (.7._c,1.__ant di,- ncnt la position de la persan _ à partir des données fonies par l'Unité de Mesure lelle. Le _. peL. rom coter d'autres ancres. vis -vis dc ce cjui e :l'.-té cii j.7..,7.H. . Par exemple, on pourra jm...ante- des t.-,-- i co:icolieL..iort dans le calcua.-_eur 25 pour rejeter des observations oc iLesse nulle du point de la référence de la personne en ces d'attitude inadaptée (déecotée. par exemple per 7.71E. de la di r( par rapport à l'hcri7n7.à1e). 30 REVENDICATIONS1. Procédé de localisation hybride d'une personne comprenant les étapes successives suivarts attacher l'uni , de mesure tielle (1) à la personne, acquérir les dccnées génér l'unité de mesuré inertielle pour miner la po .ion de la personne, 10 le procédé étant caractérisé en ce qu'il rend les étapes de : attacher l'unité de mesure inerLlelle à la jambe de la personne de sorte que l'unité do :n(2.,J re inertielle soit solidaire de la perti.e antérieure de la.jaib 15 détecter au moins un instant où la vitesse d'un p- de réfé.renc la orme est nulle, le coTTe le =; 1 20 corme fixe r_l lu onne Ln contact flU pie lepère lié au sol et étant :sidéré 1-_enL à l'unité de mesure inertielle s un repère lié à l'unité de mesure inertielle, le moveTert de l'unité de. m.ure ine-tielle é.eeni assimilé à un mo u- éutou- du point de rài_rence de la persor e ) d'un contact du pied de la personne 25 avec le sol dans le r père lié au sol, utiliser la d,,':Lection de l'instant où la vitesse du point de des celecls _=nce ce la pers=e est nulle pour recaler _a détermination de la position de la 30 2. cpcédé F:le-on la revcricLcatlon 1, dans lequel t_ lle (1) crI _ugm-ntée d'au moins un capteur rr- 3. Procédé selon l'une des revendications préc-; tes, comp,t,=.nt l'étaoc Jsu:._:.cr l'unité de mesure ir-. rtielle W à une ce pnt une face icLcre 3057071 13 est conformée pour épouser une face antérieure de la (2) de la personne. 4. Prrcdé selon l'une des revendications précédentes, da s. 1 ,iTucl on a:,-.soie t l'unité dc mesure inertie:1 LI _ U 2 C.: 3 - (6) de nction d'un con: .L le ie 7_a ne-F-. -2 et le 5. intervalle de 10 est en contact Pr- cecie on l'une des revend. ccc.ns 1 cl on détecte en ::àall-_, un cours duquel le pied de la personne des revendations .cCCcc!IccS, riens lequel en associe à l'unité ce mesure le au 7.;-)ins un récepteur GPS.