Brevet FR3064798A1 — publié le 20181005

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE SURVEILLANCE DE PARAMÈTRES POUR VEHICULES TERRESTRES DOMAINE D'APPLICATION DE L'INVENTION La présente invention a trait au domaine de l'électronique embarquée et notamment aux adaptations permettant de mettre en oeuvre dans les meilleures conditions, la surveillance de paramètres par des capteurs installés sur des véhicules terrestres. DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR De nos jours, les progrès réalisés par l'électronique ont permis d'intégrer sur les véhicules terrestres, une multitude de capteurs autonomes communicants. Ces capteurs sont suffisamment compacts pour être logés par exemple dans un pneumatique de véhicule terrestre (automobile, camion et remorque, etc...) dans le cas de capteurs de pression et de température. L'amélioration de la sécurité passive due à ces systèmes de contrôle ainsi que les gains en consommation de carburant, comme en usure de pneumatiques ont amené les gouvernements à rendre obligatoires ces systèmes. De nombreux équipementiers, notamment automobiles, ont alors proposé leur propre système, toujours basé sur une technologie de radiofréquence, permettant la transmission des données propres au pneumatique (pression, température,...) du module d'émission associé au capteur placé au contact de l'air (ou de l'azote) contenu par le pneumatique, vers un récepteur embarqué sur le véhicule, donnant l'information finale au conducteur via un affichage sur la planche de bord. De nombreux systèmes coexistent. Un problème connu de ces systèmes est de n'être actifs que lors des phases de roulage ou de devoir embarquer des alimentations afin de 30 permettre l'alimentation du récepteur et, par suite, permettre une surveillance en phase de stationnement sans pour autant être capable d'interagir avec l'utilisateur pour lui signaler un dysfonctionnement durant cette phase de stationnement. En effet, les capteurs sont de forts consommateurs d'énergie 35 lors de leur émission de radiofréquence vers le récepteur embarqué car la fréquence d'émission doit être élevée pour assurer un suivi temporel précis des avaries potentielles, notamment en ce qui concerne la pression des pneumatiques. 3064798 2 Pour résoudre ce problème de consommation d'énergie, une solution consiste à distinguer les phases de roulage et les phases de stationnement. A cette fin, un capteur de mouvement (accéléromètre, vibration, ...) placé dans chaque roue détecte le 5 déplacement du véhicule et réveille l'électronique du capteur qui, par conséquent, ne travaille qu'en phase de roulage. Il est donc possible aussi en phase de stationnement de transmettre à intervalle de temps plus long. Néanmoins dans ce cas, comme le récepteur et les instruments de bord ne sont pas forcément alimentés, les données ou 10 les alertes transmises ne sont pas reçues ce qui réduit leur utilité pour le chauffeur ou le gestionnaire de la flotte de véhicules. Une autre solution connue consiste à ne pas se soucier de la consommation et à émettre en permanence à intervalle de temps régulier, sans distinguer les phases de roulage ou de stationnement. 15 Dans ce cas, la partie du dispositif mettant en oeuvre la réception doit être alimentée de manière autonome durant les phases de stationnement pour rendre efficace cette information ce qui implique la présence de batteries coûteuses embarquées sur le véhicule. Un autre problème réside dans le coût dû à la présence 20 nécessaire de récepteurs embarqués sur chaque sous-ensemble roulant (jusqu'à quatre récepteurs pour un camion avec deux remorques). DESCRIPTION DE L'INVENTION Partant de ces constats, la demanderesse a mené des recherches visant à proposer une solution de surveillance des paramètres 25 mesurés sur un véhicule permettant d'obvier aux inconvénients de l'art antérieur. La demanderesse a également mené des recherches visant à proposer une solution optimisée pour transmettre et recevoir toutes données issues d'un véhicule terrestre. Ces recherches ont abouti à la conception et à la réalisation d'un procédé de surveillance de paramètres liés à un véhicule terrestre du type de celui équipé d'au moins un émetteur émettant des données par radiofréquence, remarquable en ce qu'il comprend l'opération suivante : - installation d'une station radio longue portée dite station de base sur les sites de transits ou de stationnement du véhicule à des fins de réception directe des données émises par l'émetteur embarqué dans le véhicule. 3064798 3 Un tel procédé a pour avantage de permettre le suivi continu des paramètres d'un sous-ensemble roulant sans nécessité l'emploi d'une source d'alimentation autonome embarquée dédiée à ce suivi. 5 Il a pour autre avantage de permettre la suppression des récepteurs embarqués et éventuellement des batteries associées. L'invention permet un gain financier conséquent pour l'opérateur de la flotte. Une seule station radio est nécessaire pour couvrir une 10 plateforme logistique, une zone de stationnement de flotte de véhicules, etc.... Ainsi, les paramètres des sous-ensembles roulants peuvent être reçus en phase de stationnement mais pas seulement. En effet, selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, le procédé est remarquable en ce qu'il 15 comprend l'installation d'une pluralité de stations radio longue portée. Cette caractéristique permet de créer des couvertures se chevauchant et ainsi un réseau assurant la surveillance des paramètres aussi bien à l'arrêt que lors du déplacement des véhicules. 20 Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'émetteur embarqué dans le véhicule est un émetteur associé à un capteur. Ainsi, il n'est pas nécessaire de concevoir un dispositif intermédiaire supplémentaire pour mettre en oeuvre l'invention. 25 Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'émetteur embarqué dans le véhicule est un émetteur associé à un capteur intégré à une roue. Ainsi, l'ensemble des capteurs de roue d'un véhicule communique directement avec la ou les stations radio. 30 Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, l'émetteur est conçu selon une technologie de transmission sans fil, basse consommation, qui émet régulièrement (selon un cycle défini) ou sur événement (variation rapide d'un paramètre choisi (température, détection ouverture porte, ...) lorsque 35 le véhicule est en stationnement et donc à portée de l'unique station de base implantée sur site. Chaque capteur embarqué dispose d'un code identifiant unique permettant de l'identifier et donc de 3064798 4 connaître les références du sous-ensemble roulant sur lequel il est installé. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la station de base est connectée à un réseau de 5 communication mobile de type - GPRS =General Packet Radio Service/normes de téléphonie mobile de deuxième génération, - 3G = normes de téléphonie mobile de troisième génération, ou - réseau ethernet (protocole de réseau local à communication de 10 paquets). Cette caractéristique permet une surveillance de machineà-machine (M2M) permanente sans affecter la durée de vie de la batterie du véhicule. L'exploitant de la flotte peut ainsi, en se connectant à son réseau de stations de base, connaître en temps réel l'état de son parc de pneumatiques en plus de géolocaliser 15 macroscopiquement son véhicule par rapport aux zones couvertes par son réseau de réception. Pour rappel, en cas de variation soudaine des paramètres physiques surveillés ou franchissement de seuil prédéfini dans les capteurs, ces derniers émettent instantanément un message d'alerte vers le réseau de réception. 20 Ces informations peuvent par exemple couvrir pour un camion : - la pression des pneumatiques => sécurité et opérationnalité assurées, - la température d'une zone réfrigérée => contrôle de la chaîne du froid, 25 - le statut de l'ouverture des portes d'une remorque, surveillance contre le vol ou perte, surveillance du chargement/déchargement, - la surveillance de la présence ou de l'absence d'un sous-ensemble roulant sur une zone de couverture (géorepérage), - les niveaux de fluides consommables (gasoil, huile, eau...) => 30 alerte panne ou de vol de carburant. Un autre avantage d'un tel procédé réside dans la mutualisation des stations radio. En effet, chaque centre, lieu de passage ou de concentration de véhicules, disposant d'une antenne de réception peut être accessible sous condition de droits d'accès au réseau (mot 35 de passe utilisateur concédé en échange d'un abonnement payé au service administrant les stations de base). Ainsi, chaque propriétaire de station de base offre à des utilisateurs, la possibilité d'accéder au maillage géographique qui les concerne dans 3064798 5 leur gestion de flotte de véhicule. Par extension, comme expliqué plus haut, il est possible d'obtenir l'ensemble des informations des capteurs, même durant les phases de roulage, pour peu que le parcours des sous-ensembles roulants traverse des zones couvertes 5 par le réseau des stations de base. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, les émissions de radiofréquence entre l'émetteur et la station de base sont réalisées sur les bandes subGHZ suivant le choix du protocole de communication : UNB (Ultra Narrow Band/bande 10 ultra étroite) BPSK (Binary Phase Shift Keying/Modulation binaire par changement de phase), LoRa (Long Range Wide Area Network- réseau étendu à longue portée). Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la communication entre capteur et station de base est 15 bidirectionnelle pour reconfigurer de nouveaux seuils d'alerte et les adapter en fonction de la marchandise transportée. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la station radio transmet des messages aux sous-ensembles roulants équipés pour les recevoir. Ces messages peuvent 20 être diffusés au démarrage du véhicule via une interface à l'intention du conducteur. Sur une zone couverte susceptible d'atteindre 2 miles (environ 3,2 kilomètres de diamètre), il est possible d'effectuer une triangulation à l'aide de N stations (N étant supérieur ou égal à 3) 25 afin de réaliser une géolocalisation. Cette fonctionnalité peut aider un chauffeur à prendre possession de son véhicule ou de sa remorque en un minimum de temps, ou identifier des véhicules ayant séjourné dans ou transiter par une zone contaminée (industrie chimique ou nucléaire). 30 L'invention concerne également le dispositif permettant de mettre en oeuvre tout ou partie du procédé ci-dessus décrit. Ce dispositif est remarquable en ce qu'il comprend des capteurs équipés d'un module d'émission en radiofréquence auquel un module d'émission supplémentaire est associé afin de générer une modulation compatible 35 avec la technologie de communication du réseau avec lequel le capteur doit communiquer. Pour mettre en oeuvre l'invention sur un réseau de station radio utilisant une technologie du type UNB (Ultra Narrow Band/bande ultra 3064798 6 étroite) sur une bande de fréquences ISM (Industriel, Scientifique et Médical), le capteur est équipé d'un transmetteur capable de générer la modulation utilisée pour le réseau. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse de 5 l'invention, le procédé peut comprendre une opération de manipulation sur les émetteurs. Ainsi, outre la bande de fréquence (868.2MHz) non gérée classiquement par les sous-ensembles d'émission/réception des émetteurs équipant les capteurs du marché, la modulation BPSK (Binary Phase-Shift Keying/ Modulation binaire 10 par changement de phase) est émulée, par un changement de fréquence à puissance quasiment nulle au moment des changements de phase de façon à "accélérer temporellement" la porteuse et créer ainsi un déphasage de 1800 nécessaire pour moduler un bit par symbole. L'information issue des capteurs embarqués dans un véhicule ne 15 nécessite pas un débit binaire élevé et est donc tout à fait compatible pour communiquer avec un réseau utilisant une technologie BPSK. Une modulation d'enveloppe est également générée en pilotant de façon dynamique l'étage d'amplification de sortie afin de limiter 20 l'étalement spectral, paramètre essentiel pour assurer la sensibilité du système et très limité dans le cas de la modulation du réseau de type UNB. Un transmetteur radiofréquence de type ATA5702 ou ATA5831 qualifié automotive, peu onéreux et capable de générer la modulation 25 BPSK dans les conditions souhaitées (Porteuse 868.2MHz +/-24kHz et +/-96kHz; faible bruit de phase, résolution de fréquence 25dB), et ensuite générer le code pour émuler cette modulation. Les optimisations de forme d'enveloppe et de « matching » du quartz ont permis d'être 30 conforme aux exigences de radiofréquence définies par un tel réseau. La puissance d'émission est sélectionnée afin de pouvoir couvrir un rayon d'environ un kilomètre autour de ladite station radio, et proposer une durée de vie du capteur d'environ 4 ans avec 8 émissions par jour, à la place d'une émission toutes les 2 minutes 35 avec un capteur sans fil intégré à une roue standard, pour une durée de vie similaire de 4 ans. Les concepts fondamentaux de l'invention venant d'être exposés ci-dessus dans leur forme la plus élémentaire, d'autres détails et 3064798 7 caractéristiques ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit et en regard des dessins annexés, donnant à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation d'un procédé et d'un dispositif de surveillance conformes à l'invention. 5 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La figure 1 est un dessin schématique illustrant l'art antérieur des communications entre un sous-ensemble roulant et un réseau ; La figure 2 est un dessin schématique illustrant les 10 communications selon un mode de réalisation de l'invention entre un sous-ensemble roulant et une antenne ; La figure 3 est un dessin schématique des différentes communications envisagées pour la mise en oeuvre de l'invention. DESCRIPTION D'UN MODE PRÉFÉRÉ DE RÉALISATION 15 Un mode de réalisation d'une installation de l'art antérieur est illustré sur le dessin de la figure 1. Comme illustré sur ce dessin, un camion référencé C dans son ensemble comprend une remorque 100 et un tracteur 200. Les pneumatiques des roues de la remorque 100 et ceux du 20 tracteur 200 accueillent un capteur 300 de pression et/ou de température qui sont équipés d'un module d'émission pour transmettre les données mesurées à une unité de réception et de transmission, l'un 110 étant présent sur le sous-ensemble roulant formé par la remorque 100 et un autre 210 étant présent sur le sous-ensemble 25 roulant formé par le tracteur 200. La remorque 100 et le tracteur 200 peuvent être équipés d'autres capteurs ou d'autres émetteurs 120, 220 à des fins de mises en oeuvre d'autres fonctions telles : - mesure de la température d'une remorque de transport frigorifique, - détection de l'ouverture des portes, 30 - émission d'un code d'authentification de la remorque ou du tracteur, - etc_ Classiquement, les capteurs 300 de roue, les autres capteurs ou émetteurs 120 et 220 communiquent par radiofréquence de façon 35 unidirectionnelle à l'unité de réception et de transmission 110 ou 210 embarquée dans le sous-ensemble roulant auquel ils appartiennent. Ces unités de réception 110 et 210 communiquent entre elles de façon bidirectionnelle. L'unité de réception et de 3064798 8 transmission 210 équipant le tracteur 200 est en outre en liaison filaire ou non avec une unité centrale 400 installée sur le tracteur 200 et susceptible de communiquer avec l'extérieur avec un réseau R ou un ordinateur P par tout moyen de communication. 5 Comme illustrée sur le dessin de la figure 2, le procédé et le dispositif de l'invention proposent d'installer une station de base S équipée d'une antenne A ou un réseau de stations constitué par une pluralité d'antennes A (non illustré) et d'adapter le module d'émission des capteurs 300', 120' et autres émetteurs 220' de façon 10 à créer une liaison directe entre lesdits capteurs et émetteurs 300', 120', 220' et l'antenne A. Les unités de réception et de transmission 110 et 210 pourraient être conservées mais ne présentent plus la fonction de transmission des données issues des capteurs et autre émetteurs 15 220'. Ainsi, l'invention a pour avantage de ne plus nécessiter la présence de ces unités qui ont donc été enlevées de cette figure 2. Le dessin de la figure 3 illustre un mode de réalisation préféré mais non limitatif des possibilités de communication proposées à partir d'un capteur 300' conforme à l'invention. Ce 20 capteur 300' positionné dans le pneumatique de la roue d'un véhicule transmet les données mesurées par une onde radio unidirectionnelle Fi directement vers une station radio extérieure ou station de base S comprenant une antenne A de réception. Cette station de base S communique F2 avec un réseau ou fait partie d'un réseau. Elle 25 communique également avec un ordinateur P via un réseau ethernet F2. La station de base S transmet également F4 des données au capteur 300' qui est alors équipé d'un module de réception adapté. Ce capteur 300' communique également avec un outil de diagnostic portable 500 par des ondes de radiofréquence pour 30 l'émission F5 et par des ondes de basse fréquence pour la réception F6. Cet outil communique avec ledit ordinateur P par tout moyen F7. On comprend que le procédé et le dispositif, qui viennent d'être ci-dessus décrits et représentés, l'ont été en vue d'une divulgation plutôt que d'une limitation. Bien entendu, divers 35 aménagements, modifications et améliorations pourront être apportés à l'exemple ci-dessus, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé de surveillance de paramètres liés à un véhicule terrestre (C) du type de celui équipé d'au moins un émetteur (300', 120', 220') émettant des données par radiofréquence, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT Qu'il comprend l'opération suivante : - installation d'une station radio longue portée dite station de base (S) sur les sites de transits ou de stationnement du véhicule (C) à des fins de réception directe des données émises par l'émetteur (300', 120', 220'), embarqué dans le véhicule (C). 2. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT Qu'il comprend l'installation d'une pluralité de stations radio longue portée. 3. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE l'émetteur (300') embarqué dans le véhicule (C) est un émetteur 15 associé à un capteur. 4. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE l'émetteur (300') embarqué dans le véhicule (C) est un émetteur associé à un capteur intégré à une roue. 5. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT 20 QUE l'émetteur (300') adopte une technologie de transmission sans fil, basse consommation, qui émet régulièrement (selon un cycle défini) ou sur événement comme une variation rapide d'un paramètre choisi (température, détection ouverture porte, ...) lorsque le véhicule (C) est en stationnement et donc à portée de l'unique 25 station de base (S) implantée sur site. 6. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la station de base (S) est connectée à un réseau de communication mobile de type - GPRS =General Packet Radio Service/normes de téléphonie mobile de 30 deuxième génération, - 3G = normes de téléphonie mobile de troisième génération, ou - réseau ethernet (protocole de réseau local à communication de paquets). 7. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT 35 QUE les émissions de radiofréquence entre l'émetteur (300', 120', 220') et la station de base (S) sont réalisées sur les bandes de radiofréquence subGHZ suivant le choix du protocole de communication : UNB (Ultra Narrow Band/bande ultra étroite) BPSK 3064798 - 10 - (Binary Phase Shift Keying/Modulation binaire par changement de phase), LoRa (Long Range Wide Area Network - Réseau étendu à longue portée) 8. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT 5 QUE la communication entre émetteur (300', 120', 220') et station de base (S) est bidirectionnelle pour reconfigurer de nouveaux seuils d'alerte, adaptés en fonction de la marchandise transportée. 9. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QUE la station radio (S) transmet des messages aux sous-ensembles 10 roulants (100', 200') équipés pour les recevoir. 10. Procédé selon la revendication 1, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend une opération de manipulation sur les émetteurs (300', 120', 220'). 11. Dispositif permettant de mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, CARACTÉRISÉ PAR LE FAIT QU'il comprend des capteurs (300') équipés d'un module d'émission en radiofréquence auquel un module d'émission supplémentaire est associé afin de générer une modulation compatible avec la technologie de communication du réseau avec lequel le capteur (300 ') doit communiquer. 30 35