Brevet FR3069943A1 — publié le 20190208

ACCES MAI NS LI BRES POUR VEH I CULE AUTOMOBI LE La présente invention concerne de façon générale le domaine des véhicules automobiles, et plus précisément un système d'accès mains libres 5 pour véhicule automobile. Les systèmes ADML (acronyme français mis pour Accès et Démarrage Mains Libres) ou PEPS (acronyme anglo-saxon mis pour « Passive Entry/Passive Start »), permettant le verrouillage et le déverrouillage des 10 ouvrants (portes et/ou coffre) d'un véhicule automobile, ainsi que le démarrage de son moteur sans l'utilisation d'une clef traditionnelle ou d'une télécommande, sont aujourd'hui largement répandus sur le marché. Par opposition aux systèmes d'accès à télécommande, qui nécessitent l'appui manuel d'un utilisateur sur un bouton de la télécommande pour commander 15 une action de verrouillage ou de déverrouillage, les systèmes mains-libres utilisent un identifiant portatif à activation dite passive, en ce sens qu'il ne nécessite aucune action particulière d'un utilisateur sur l'identifiant. Les premiers systèmes ADML reposent sur l'utilisation de balises embarquées sur le véhicule automobile, comportant des antennes basse 20 fréquence, typiquement entre 20 et 150 kilo hertz, avec lesquelles un identifiant portatif, sous forme d'un badge équipé d'un module de communication basse fréquence peut communiquer. Un dialogue entre le véhicule automobile et le badge s'initie par exemple lorsqu'un utilisateur souhaitant déverrouiller une porte du véhicule touche un capteur capacitif ou 25 est détecté par un capteur infrarouge situé au niveau de la poignée de porte. Un calculateur central embarqué dans le véhicule déclenche alors l'émission d'un signal d'interrogation basse fréquence. Alternativement, l'antenne basse fréquence peut envoyer périodiquement de tels signaux d'interrogation basse fréquence (on parle de « polling »). Si l'identifiant portatif, à proximité du 30 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 2 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. 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 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 ou zone d'autorisation, par exemple de 2 mètres, autour du véhicule ; - pour un verrouillage, aucun identifiant ne doit être localisé à l'intérieur de 15 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. Généralement, la distance est calculée à partir d'une mesure de 20 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. 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 25 mesurer la 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). Utiliser un signal basse fréquence pour mesurer la distance est 30 avantageux. En effet, la distance véhicule-identifiant d'un identifiant à proximité du véhicule est très largement inférieure à la longueur d'onde du signal basse fréquence. Ainsi les phénomènes de réfraction sont limités. La puissance du signal basse fréquence décroit avec le cube de la distance. Ainsi, 3 une petite variation de distance provoque une forte variation de puissance, de sorte qu'il est facile de repérer tout mouvement de l'identifiant par rapport au véhicule. De plus, les récepteurs basse fréquence récents consomment très peu en veille. 5 Plus récemment, des systèmes ont été développés pour remplacer le badge portatif par d'autres types de modules identifiants portatifs, tels que des téléphones mobiles, plus précisément des téléphones dits « intelligents », des tablettes numériques, des assistants numériques personnels ou des ordinateurs portables. De tels modules identifiants portatifs ne disposent 10 cependant pas de technologie de communication à basse fréquence. Seuls des protocoles de communication à ultra haute fréquence, dans la bande de fréquence de 2,4 giga hertz, comme le protocole Bluetooth ou le protocole WiFi, sont généralement disponibles sur ce type d'appareils portatifs. Comme représenté schématiquement sur la figure 1, un système de ce type utilise une pluralité de balises 1 disposées sur un véhicule automobile 2, par exemple quatre balises au niveau respectivement du coffre, des montants des portières gauche et droite, et de l'habitacle intérieur du véhicule automobile 2, les balises 1 étant contrôlées par un calculateur central (non représenté) auquel elles sont reliées. Les balises 1 ont un diagramme de rayonnement omnidirectionnel, comme schématisé sur la figure 1, et sont placées sur le véhicule de manière à ce que leur diagramme respectif de rayonnement s'inscrive dans une zone 3 d'autorisation, sensiblement rectangulaire et centrée autour du véhicule automobile 2, délimitant un périmètre, par exemple de 2 mètres autour du véhicule, tel que préconisé par des organismes faisant référence dans le domaine comme le consortium britannique « Thatcham ». Les balises 1 émettent régulièrement des trames très courtes dans la bande de fréquence de 2,4 giga hertz, de préférence selon le protocole BLE (Initiales anglo-saxonnes mises pour Bluetooth Low Energy). Si un module identifiant portatif 4 se trouve dans la zone couverte par au moins un diagramme de rayonnement des balises 1, il recevra les signaux émis par la balise correspondante et pourra déterminer sa position par rapport au véhicule automobile à partir des mesures de puissance des signaux reçus. Dans le cas des signaux UHF cependant, la puissance des signaux 4 décroît en fonction de la distance. En d'autres termes, à la différence de la basse fréquence, une grande variation de distance se traduit par une petite variation de puissance, de sorte qu'il est beaucoup plus difficile de localiser précisément l'identifiant 4 par rapport au véhicule 2. 5 En outre, le corps humain peut absorber de façon importante les signaux émis dans la bande de fréquence de 2,4 giga hertz. De plus, le diagramme de rayonnement des téléphones portables est généralement anisotropique. En conséquence, la puissance peut être atténuée jusqu'à 20 décibels selon la façon dont l'utilisateur tient son téléphone portable. Enfin, les 10 recombinaisons de signaux dus aux multi trajets peuvent également être responsables d'une variation de la puissance. Il résulte de ce qui précède que les systèmes jusqu'ici connus fonctionnant en UHF ne permettent pas d'avoir la précision requise dans la localisation du module identifiant par rapport au véhicule. 15 La présente invention a pour but de pallier les limitations précédentes. Plus précisément, la présente invention a pour objet un système d'accès mains libres pour véhicule automobile, comportant au moins une balise embarquée sur le véhicule automobile et apte à communiquer avec un 20 module identifiant électronique portatif d'un utilisateur selon un canal de communication radiofréquence pour déterminer une localisation du module identifiant électronique portatif par rapport au véhicule automobile et autoriser ou non une fonctionnalité relative à l'accès et/ou au démarrage du véhicule automobile en fonction de ladite localisation par rapport à une zone 25 d'autorisation sensiblement centrée autour du véhicule automobile, caractérisé en ce que ladite au moins une balise comporte une antenne de communication directive. Outre les caractéristiques principales qui viennent d'être mentionnées 30 dans le paragraphe précédent, le système selon l'invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes : - ladite antenne de communication a de préférence une directivité correspondant à un angle d'ouverture inférieure à 30 degrés; 5 - ladite antenne de communication est située de préférence sur une zone extrémale d'une aile latérale avant ou arrière du véhicule automobile, de telle sorte que son diagramme de rayonnement principal fasse, dans un plan sensiblement horizontal, un angle A donné par la relation 5 A = Arctan ( Dth th +L dans laquelle L est la longueur du véhicule automobile, et Dth est une distance limitant latéralement l'étendue de ladite zone d'autorisation par rapport à ladite aile latérale ; - le canal de communication radiofréquence est par exemple un canal 10 UHF sur une bande de fréquence de 2,4 GHz ; - ledit module identifiant électronique portatif et ladite au moins une balise sont de préférence aptes à communiquer selon le protocole Bluetooth Low Energy ; - en variante, ledit module identifiant électronique portatif et ladite au 15 moins une balise sont aptes à communiquer selon le protocole Wi-Fi ; - ledit module identifiant électronique portatif est par exemple un téléphone mobile ou une tablette numérique ou un assistant numérique personnel ou un ordinateur portable. 20 L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1, déjà décrite ci-avant, illustre schématiquement l'architecture d'un système d'accès mains libres pour véhicule automobile, selon l'art antérieur ; 25 - la figure 2 illustre schématiquement un premier exemple d'un système d'accès mains libres pour véhicule automobile, conforme à la présente invention ; 6 - la figure 3 illustre schématiquement un autre exemple d'un système d'accès et/ou de démarrage mains libres pour véhicule automobile, conforme à la présente invention ; - la figure 4 illustre schématiquement une situation d'approche d'un 5 véhicule par un utilisateur muni d'un module identifiant conformément à l'invention. Dans l'ensemble de l'exposé, les éléments communs à l'ensemble des figures portent des références identiques. 10 En référence à la figure 2, un système d'accès mains libres pour véhicule automobile conforme à l'invention comporte au moins une balise 1 embarquée sur le véhicule automobile 2 et apte à communiquer avec un module 4 identifiant électronique portatif d'un utilisateur selon un canal de communication radiofréquence. 15 La balise 1 est contrôlée par exemple par un calculateur central (non représenté) embarqué dans le véhicule, auquel elle est reliée. Dans des exemples non limitatifs, le module 4 identifiant électronique portatif est un badge, une tablette, un téléphone mobile tel qu'un téléphone dit intelligent (« Smartphone en anglais») utilisé par un utilisateur du véhicule 20 automobile 2. Le canal de communication radiofréquence est de préférence un canal UHF sur une bande de fréquence de 2,4 GHz. Dans un mode de réalisation possible, les échanges entre le module 4 identifiant électronique portatif et la balise 1 via le canal de communication radiofréquence s'effectuent selon le 25 protocole Bluetooth Low Energy. En variante, on peut également utiliser le protocole Wi-Fi. Dans un mode de réalisation non limitatif, le module 4 identifiant électronique portatif comprend un écran d'affichage pour permettre à l'utilisateur de contrôler l'exécution d'une fonction. Dans le cadre de 30 l'invention, la fonction est un verrouillage/déverrouillage du véhicule automobile 2 pour accéder audit véhicule automobile 2 ou toute autre fonction nécessitant une localisation du module 4 identifiant électronique portatif par rapport à une zone d'autorisation 3 sensiblement centrée autour du véhicule. 7 La fonction permet ainsi l'accès au véhicule automobile 2, c'est-à-dire qu'elle permet d'ouvrir/fermer un ouvrant du véhicule (portière ou coffre). Pour des raisons de sécurité, l'exécution d'une fonction est conditionnée par la localisation du module 4 identifiant électronique portatif par rapport au 5 véhicule automobile 2, à savoir par la distance à laquelle il se trouve par rapport au véhicule automobile 2. Ainsi, le déverrouillage et le verrouillage des ouvrants ne peut être commandé que si l'utilisateur muni du module 4 identifiant pénètre dans la zone d'autorisation 3. La mesure d'une distance entre le module 4 identifiant et le véhicule automobile 2 s'effectue au moyen 10 de la mesure de la puissance d'un signal reçu dont la puissance initiale à l'émission est connue, ce qui permet de déduire la distance entre l'émetteur et le récepteur par une évaluation de la chute de puissance du signal due à l'espace libre qui sépare le véhicule automobile 2 du module 4 identifiant. L'émetteur peut être ici la balise 1 et le récepteur est le module 4 identifiant. 15 En variante, l'émetteur peut être le module 4 identifiant et le récepteur est alors la balise 1. La procédure d'accès à un véhicule automobile ou de démarrage via un module 4 identifiant électronique portatif étant bien connue de l'homme du métier, elle ne sera pas plus amplement détaillée ici. 20 Conformément à l'invention, la balise 1 comporte une antenne de communication dont le diagramme de rayonnement 10 est directif. L'antenne de communication est par exemple dimensionnée pour présenter une directivité correspondant à un angle d'ouverture (angle de direction pour lequel la puissance rayonnée est la moitié, soit -3dB, de la puissance rayonnée 25 dans la direction la plus favorable) situé entre 10 et 30 degrés. L'antenne de communication est positionnée sur le véhicule 2 de manière que son diagramme de rayonnement s'inscrive dans la zone 3 d'autorisation. Dans un mode de réalisation préféré, l'antenne de communication est située sur une zone extrémale d'une aile latérale, par 30 exemple l'aile avant gauche dans le cas de la figure 2, et positionnée de telle sorte que son diagramme 10 de rayonnement principal fasse, dans un plan sensiblement horizontal, un angle A donné par la relation : 8 A = Arctan ( Dth Dth +L ; avec L correspondant la longueur du véhicule automobile, et Dthla distance limitant latéralement l'étendue de la zone d'autorisation 3 par rapport à l'aile latérale. 5 Grâce à l'utilisation d'une antenne directive, l'atténuation de la puissance reçu par le module 4 quand ce dernier s'éloigne ou se rapproche du véhicule 2 varie non plus en fonction de la seule distance à la source du signal, mais aussi en fonction de l'angle sous lequel le signal est vu. Pour améliorer encore la mesure de la distance, on utilise de 10 préférence une pluralité de balises 1 sur le véhicule automobile et la localisation est réalisée à partir différentes mesures de puissance des signaux reçus. A tire d'exemple, la figure 3 montre un système dans lequel quatre balises 1 sont fixées aux quatre coins du véhicule automobile 2, avec leur diagramme de rayonnement directif 10 respectif s'inscrivant dans la zone 15 d'autorisation 3. La position du module 4 par rapport au véhicule automobile 3 est déterminée en fonction des distances déterminées de chaque balise 1. Dans un mode de réalisation non limitatif, la position POS est déterminée selon une méthode de localisation bien connue de l'homme du métier. En fonction de la 20 position du module 4 et de la fonction demandée, cette dernière est exécutée ou non par le véhicule automobile 2. Ainsi, comme illustré par l'exemple de la figure 4 dans lequel un utilisateur muni de son module 4 identifiant électronique portatif s'approche du véhicule 2 dans le sens de la flèche F: - le déverrouillage des ouvrants n'est pas autorisé dans le cas de la 25 figure 4 (a) car le module 4 identifiant électronique portatif n'est pas encore dans la zone d'autorisation 3 ; - dans le cas de la figure 4 (b), le module 4 identifiant électronique portatif pénètre dans la zone d'autorisation 3, dans la couverture de la balise située sur l'aile arrière gauche du véhicule automobile, REVENDICATIONS1. Système d'accès mains libres pour véhicule automobile (2), comportant au moins une balise (1) embarquée sur le véhicule automobile (2) et apte à communiquer avec un module (4) identifiant électronique portatif d'un utilisateur selon un canal de communication radiofréquence pour déterminer une localisation du module (4) identifiant électronique portatif par rapport au véhicule automobile (2) et autoriser ou non une fonctionnalité relative à l'accès et/ou au démarrage du véhicule automobile en fonction de ladite localisation par rapport à une zone d'autorisation (3) sensiblement centrée autour du véhicule automobile (2), caractérisé en ce que ladite au moins une balise (1) comporte une antenne de communication directive. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite antenne de communication a une directivité correspondant à un angle d'ouverture inférieure à 30 degrés. 3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite antenne de communication est située sur une zone extrémale d'une aile latérale avant ou arrière du véhicule automobile (2), de telle sorte que son diagramme (10) de rayonnement principal fasse, dans un plan sensiblement horizontal, un angle A donné par la relation A = Arctan ( Dth D +L th ; dans laquelle L est la longueur du véhicule automobile, et Dthest une distance limitant latéralement l'étendue de ladite zone d'autorisation (3) par rapport à ladite aile latérale. 4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le canal de communication radiofréquence est un canal UHF sur une bande de fréquence de 2,4 GHz. 10 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit module (4) identifiant électronique portatif et ladite au moins une balise (1) sont aptes à communiquer selon le protocole Bluetooth Low Energy. 6. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit module (4) 5 identifiant électronique portatif et ladite au moins une balise (1) sont aptes à communiquer selon le protocole Wi-Fi. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que ledit module (4) identifiant électronique portatif est un téléphone mobile ou une tablette numérique ou un assistant numérique 10 personnel ou un ordinateur portable.