Brevet FR3086444A1 — publié le 20200327

La présente invention concerne, notamment, un dispositif et un procédé pour déterminer avec précision l'instant d'arrivée d'un signal radio afin d'estimer la distance séparant un émetteur et un récepteur dudit signal radio. L'invention est particulièrement bien adaptée pour réaliser un système d'accès « mains libres » à un véhicule automobile. Un système d'accès « mains libres » à un véhicule automobile permet à un utilisateur de verrouiller et/ou de déverrouiller les ouvrants de son véhicule ou bien de démarrer le véhicule sans utiliser une clé. Pour cela, le véhicule procède à une identification d'un émetteur mobile porté par l'utilisateur (tel qu'un badge ou une télécommande) lorsque ledit émetteur mobile est détecté à proximité ou à l'intérieur du véhicule. Un tel système d'accès « mains libres » est connu de l'homme du métier. Il implique généralement une communication radio entre un module de contrôle embarqué dans le véhicule et un émetteur mobile tel qu'un badge ou une télécommande. Une procédure d'identification entre l'émetteur mobile et le module de contrôle 15 du véhicule permet l'authentification de l'émetteur mobile par le véhicule et le déclenchement du verrouillage/déverrouillage des ouvrants ou le démarrage du véhicule. La procédure d'identification est généralement réalisée par un signal radio véhiculé par des ondes électromagnétiques dont la fréquence est comprise entre 30 kHz et 300 kHz (ondes radio de type LF ou « Low Frequency » en anglais). 20 La procédure d'identification n'est mise en oeuvre que si l'émetteur mobile est préalablement détecté à proximité du véhicule (pour le verrouillage/déverrouillage d'un ouvrant) ou bien à l'intérieur du véhicule (pour le démarrage). Une estimation de la distance séparant l'émetteur mobile du véhicule est par exemple réalisée par le module de contrôle à partir d'une mesure d'un niveau de 25 puissance reçue par le module de contrôle lors de la réception d'un signal émis par le dispositif émetteur. Un telle mesure d'un niveau de puissance reçue est communément appelée mesure RSSI (« Received Signal Strength Indication » en anglais). Le niveau de puissance reçue par le module de contrôle pour un signal émis par l'émetteur mobile varie en effet généralement de manière connue en fonction de la distance séparant le module 30 de contrôle et l'émetteur mobile. Un signal radio de type LF présente une relative stabilité du niveau de puissance reçue par un récepteur pour un signal émis par un émetteur à une position donnée. Autrement dit, si plusieurs mesures RSSI sont effectuées à différents moments et dans différentes conditions pour une même position de l'émetteur, l'ensemble des 35 mesures ne varieront que de quelques décibels. Ainsi, la précision de l'estimation de la distance entre l'émetteur mobile et le véhicule à partir d'une mesure d'un niveau de 2 puissance reçue par le module de contrôle est généralement acceptable pour des signaux émis sur des ondes radio de type LF. Il peut cependant être avantageux que l'émetteur mobile soit un téléphone portable ou une montre porté(e) par l'utilisateur. 5 Dans le cas où l'émetteur mobile est un téléphone portable, la communication avec le module de contrôle du véhicule dans une bande de fréquences LF n'est généralement pas possible, car la plupart des téléphones portables ne possèdent pas de moyens de communications LF. En revanche, les téléphones portables disposent dorénavant du standard de 10 communication Bluetooth®, éventuellement décliné dans sa version à basse consommation d'énergie (c Un signal radio de type UHF, émis par exemple par un émetteur utilisant le standard de communication Bluetooth®, est cependant particulièrement sensible aux paramètres de l'environnement (humidité, interférences avec d'autres systèmes de communication utilisant des bandes de fréquences proches comme par exemple le WiFi®, présence d'obstacles à la propagation du signal, etc.). De plus, la valeur RSSI est dépendante de la fréquence utilisée et peut varier en fonction d'un canal de communication utilisé (par exemple avec le Bluetooth®, différents canaux de signalisation à différentes fréquences peuvent être utilisés, et la valeur RSSI observée pour une position donnée de l'émetteur sera dépendante du canal utilisé et pourra ainsi être sujette à des variations importantes d'une mesure à l'autre en fonction du canal utilisé). Autrement dit, si plusieurs mesures RSSI sont effectuées à différents moments et dans différentes conditions pour une même position de l'émetteur, l'ensemble des mesures pourront varier de plusieurs dizaines de décibels. Il n'est alors généralement plus possible d'estimer avec suffisamment de précision la distance entre l'émetteur mobile et le véhicule à partir d'une mesure d'un niveau de puissance reçue par le module de contrôle. Une autre solution pour estimer la distance entre l'émetteur mobile et le véhicule consiste par exemple à mesurer le temps de propagation d'un signal radio émis par l'émetteur mobile et reçu par le module de contrôle du véhicule. Le signal radio se 3 propage à la vitesse de la lumière et il est possible de calculer la distance entre l'émetteur mobile et le véhicule à partir du temps de propagation du signal entre l'émetteur mobile et le module de contrôle. Cette solution basée sur le temps de vol du signal (« time of flight » dans la 5 littérature anglo-saxonne) suppose cependant de pouvoir déterminer l'instant de départ et l'instant d'arrivée du signal avec une précision suffisante. Or, la fréquence de l'horloge interne d'un composant basé sur la technologie Bluetooth® est généralement de 24 MHz, ce qui donne une granularité temporelle de 42 ns environ. Pour un signal se déplaçant à la vitesse de la lumière, soit environ 3.108 m/s, 10 cela représente une erreur de précision d'environ 12,5 m sur le calcul de la distance. Une telle solution n'est alors pas satisfaisante pour gérer l'accès à un véhicule automobile (une résolution inférieure à deux mètres est souhaitée pour une telle application). Une solution connue pour déterminer avec précision l'instant d'arrivée d'un 15 signal radio reçu par un dispositif récepteur consiste à intégrer audit dispositif récepteur un module de détection cadencé par une horloge à haute fréquence (dont la fréquence est par exemple au moins égale à 150 MHz). Le module de détection est configuré pour mesurer un niveau de puissance reçue au niveau d'une antenne du dispositif récepteur et pour détecter un pic de puissance correspondant à l'arrivée du signal. Une telle solution 20 est cependant particulièrement coûteuse et n'est généralement pas fonctionnelle pour des niveaux de puissance reçue inférieurs à -48 dBm, ce qui est prohibitif pour un grand nombre d'applications car dans ce cas la zone de détection est très réduite. La présente invention a pour objectif de remédier à tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, notamment ceux exposés ci-avant, en proposant une 25 solution facile à implémenter qui permette de déterminer un instant d'arrivée d'un signal radio avec une précision suffisante, même pour des niveaux de puissance reçue du signal radio relativement faibles. A cet effet, et selon un premier aspect, il est proposé par la présente invention, un procédé d'estimation d'un instant d'arrivée d'un signal radio reçu par un 30 dispositif de réception. Le dispositif de réception comporte un module de réception adapté pour recevoir ledit signal radio ainsi qu'un module de détection configuré pour mesurer un courant fourni par une source d'alimentation électrique au module de réception. Le procédé d'estimation de l'instant d'arrivée du signal radio comporte les étapes suivantes : - une détection d'un pic de courant mesuré par le module de détection, ledit pic de 35 courant étant provoqué par la réception du signal radio par le module de réception, 4 - une détermination de l'instant d'arrivée du signal radio en fonction de l'instant de détection du pic de courant détecté. De telles dispositions permettent alors d'estimer la distance entre un émetteur du signal radio et le dispositif de réception. Par exemple, si l'instant de départ du signal 5 radio est connu, il est possible de calculer le temps de vol du signal radio entre l'émetteur et le dispositif récepteur et d'en déduire la distance parcourue par le signal radio pendant ledit temps de vol. Selon un autre exemple, si plusieurs dispositifs de réception reçoivent un même signal radio émis par un émetteur, des méthodes de type TDOA (acronyme anglais de « Time Difference Of Arrivai ») permettent d'estimer la distance entre 10 l'émetteur et un dispositif récepteur à partir des différences entre les instants d'arrivée respectifs du signal radio auprès de chaque dispositif récepteur. Contrairement à certaines solutions de l'art antérieur, la détection de l'instant d'arrivée du signal radio ne dépend pas d'un décodage dudit signal radio, ce qui permet de s'abstraire des contraintes liées à la fréquence d'horloge du module de réception du 15 signal. Aussi, contrairement à d'autres solutions de l'art antérieur, la détection de l'instant d'arrivée du signal radio n'est pas basée sur une mesure d'un niveau de puissance reçue pour le signal radio, ce qui permet d'obtenir une estimation de l'instant d'arrivée du signal radio particulièrement précise même pour des niveaux de puissance 20 relativement faibles du signal radio, et notamment des niveaux de puissances de l'ordre de -95 dBm. La solution proposée est en outre particulièrement facile à implémenter et peu onéreuse. Dans des modes particuliers de mise en oeuvre, le pic de courant est détecté 25 lorsque le courant mesuré par le module de détection devient supérieur à un seuil prédéterminé. Il convient de noter que d'autres critères de détection d'un pic de courant pourraient être envisagés, par exemple si le courant mesuré présente une pente supérieure à une certaine valeur. 30 Selon un deuxième aspect, la présente invention concerne un dispositif de réception d'un signal radio adapté pour estimer un instant d'arrivée dudit signal radio. Le dispositif de réception comporte un module de réception adapté pour recevoir le signal radio, ainsi qu'un module de détection configuré pour : - mesurer un courant fourni par une source d'alimentation électrique au module de 35 réception, 5 - détecter un pic de courant mesuré par le module de détection, ledit pic de courant étant provoqué par la réception du signal radio par le module de réception, - déterminer l'instant d'arrivée du signal radio en fonction de l'instant de détection 5 du pic de courant détecté. Dans des modes particuliers de réalisation, le module de réception est cadencé par une horloge, dite « horloge de réception », le module de détection est cadencé par une horloge, dite « horloge de détection », qui présente une fréquence plus importante que l'horloge de réception, et l'instant d'arrivée du signal radio est déterminé 10 en identifiant un front de l'horloge de détection correspondant à l'instant de détection du pic de courant détecté. Plus la fréquence de l'horloge de détection est importante, et plus la précision de l'estimation de l'instant d'arrivée du signal radio sera grande, et donc plus la précision de l'estimation de la distance entre l'émetteur et le dispositif récepteur sera bonne. 15 L'estimation de l'instant d'arrivée du signal radio ne dépend pas de la fréquence de l'horloge de réception. Selon un troisième aspect, la présente invention concerne un procédé d'estimation de la distance séparant un premier dispositif de communication, dit « dispositif maître », et un deuxième dispositif de communication, dit « dispositif 20 esclave ». Le dispositif maître et le dispositif esclave comportent chacun un module de communication adapté pour émettre et recevoir un signal radio. Le dispositif maître comporte en outre un module de détection configuré pour mesurer un courant fourni par une source d'alimentation électrique au module de communication. Le procédé d'estimation de la distance comporte les étapes suivantes : 25 - une émission par le dispositif maître d'un signal radio transportant une requête à destination du dispositif esclave, - une détermination d'un instant de départ du signal radio transportant la requête, - une émission par le dispositif esclave d'un signal radio transportant une réponse à destination du dispositif maître, ladite réponse étant émise après un délai de 30 réponse prédéterminé suite à la réception du signal radio transportant la requête, - une détection, par le module de détection du dispositif maître, d'un pic de courant mesuré par le module de détection, dit « pic de courant à la réception », ledit pic de courant à la réception étant provoqué par la réception par le module de communication du dispositif maître du signal radio transportant la réponse émise 35 par le dispositif esclave, - une détermination d'un instant d'arrivée du signal radio transportant la réponse en fonction de l'instant de détection du pic de courant à la réception, 6 - une estimation de la distance entre le dispositif maître et le dispositif esclave à partir de l'instant de départ, de l'instant d'arrivée et du délai de réponse prédéterminé. Avec de telles dispositions, l'instant de départ et l'instant d'arrivée qui 5 permettent d'estimer la distance entre deux dispositifs de communication sont déterminés par le même dispositif, à savoir le dispositif maître. Aucune synchronisation d'horloge entre le dispositif maître et le dispositif esclave n'est alors nécessaire. Selon un quatrième aspect, la présente invention concerne un dispositif de communication, dit « dispositif maître », adapté pour estimer une distance entre ledit 10 dispositif maître et un autre dispositif de communication, dit « dispositif esclave ». Le dispositif maître comporte un module de communication adapté pour émettre et recevoir un signal radio ainsi qu'un module de détection configuré pour mesurer un courant fourni par une source d'alimentation électrique au module de communication. Le dispositif maître est configuré pour : 15 - émettre un signal radio transportant une requête à destination du dispositif esclave, - déterminer un instant de départ du signal radio transportant la requête, - détecter un pic de courant mesuré par le module de détection, dit REVENDICATIONS1. Procédé (100) d'estimation d'un instant d'arrivée (Ti) d'un signal radio reçu par un dispositif de réception (10), ledit dispositif de réception (10) comportant un module de réception (11) adapté pour recevoir ledit signal radio, ledit procédé étant caractérisé en ce que le dispositif de réception (10) comporte un module de détection (12) configuré pour mesurer un courant fourni par une source d'alimentation électrique (14) au module de réception (11), et le procédé (100) comporte : - une détection (101) d'un pic de courant mesuré par le module de détection (12), ledit pic de courant étant provoqué par la réception du signal radio par le module de réception (11), - une détermination (102) de l'instant d'arrivée (Tl) du signal radio en fonction de l'instant de détection du pic de courant détecté. 2. Procédé (100) selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit pic de courant est détecté lorsque le courant mesuré par le module de détection (12) devient supérieur à un seuil prédéterminé. 3. Dispositif de réception (10) d'un signal radio, adapté pour estimer un instant d'arrivée (Ti) dudit signal radio, comportant un module de réception (11) adapté pour recevoir le signal radio, et caractérisé en ce que le dispositif de réception (10) comporte un module de détection (12) configuré pour : - mesurer un courant fourni par une source d'alimentation électrique (14) au module de réception (11), - détecter un pic de courant mesuré par le module de détection (12), ledit pic de courant étant provoqué par la réception du signal radio par le module de réception (11), - déterminer l'instant d'arrivée (Ti) du signal radio en fonction de l'instant de détection du pic de courant détecté. 4. Dispositif de réception (10) selon la revendication 3 caractérisé en ce que le module de réception (11) est cadencé par une horloge, dite 5. Procédé (300) d'estimation de la distance séparant un premier dispositif de communication, dit « dispositif maître (30) », et un deuxième dispositif de communication, dit « dispositif esclave (40) », chaque dispositif de communication (30, 40) comportant un module de communication (31) adapté pour émettre et recevoir un signal radio, ledit 5 procédé (300) étant caractérisé en ce que le dispositif maître (30) comporte en outre un module de détection (32) configuré pour mesurer un courant fourni par une source d'alimentation électrique (34) au module de communication (31), et le procédé (300) comporte : - une émission (301) par le dispositif maitre (30) d'un signal radio transportant une 10 requête à destination du dispositif esclave (40), - une détermination (303) d'un instant de départ (To) du signal radio transportant la requête, - une émission (304) par le dispositif esclave (40) d'un signal radio transportant une réponse à destination du dispositif maître (30), ladite réponse étant émise 15 après un délai de réponse (At) prédéterminé suite à la réception du signal radio transportant la requête, - une détection (305), par le module de détection (32) du dispositif maître (30), d'un pic de courant mesuré par le module de détection (32), dit « pic de courant à la réception », ledit pic de courant à la réception étant provoqué par la réception 20 par le module de communication (31) du signal radio transportant la réponse émise par le dispositif esclave (40), - une détermination (306) d'un instant d'arrivée (TI) du signal radio transportant la réponse en fonction de l'instant de détection du pic de courant à la réception, - une estimation (307) de la distance séparant les deux dispositifs de 25 communication (30, 40) à partir de l'instant de départ (To), de l'instant d'arrivée (Ti) et du délai de réponse (At) prédéterminé. 6. Dispositif de communication, dit « dispositif maître (30) », adapté pour estimer une distance séparant ledit dispositif maître (30) d'un autre dispositif de communication, dit « dispositif esclave (40) », ledit dispositif maître (30) comportant un module de 30 communication (31) adapté pour émettre et recevoir un signal radio, caractérisé en ce que ledit dispositif maître (30) comporte un module de détection (32) configuré pour mesurer un courant fourni par une source d'alimentation électrique (34) au module de communication (31), et le dispositif maître (30) est configuré pour : 24 - émettre un signal radio transportant une requête à destination du dispositif esclave (40), - déterminer un instant de départ (To) du signal radio transportant la requête, - détecter un pic de courant mesuré par le module de détection (32), dit « pic de 5 courant à la réception », ledit pic de courant à la réception étant provoqué par la réception par le module de communication (31) d'un signal radio transportant une réponse émise par le dispositif esclave (40) après un délai de réponse (At) prédéterminé suite à la réception du signal radio transportant ladite requête, - déterminer un instant d'arrivée (Ti) du signal radio transportant la réponse en 10 fonction de l'instant de détection du pic de courant à la réception, - estimer la distance séparant le dispositif maître (30) et le dispositif esclave (40) à partir de l'instant de départ (To), de l'instant d'arrivée (TI) et du délai de réponse (At) prédéterminé. 7. Dispositif maître (30) selon la revendication 6 caractérisé en ce que le 15 dispositif maître (30) est en outre configuré pour détecter un pic de courant mesuré par le module de détection (32), dit « pic de courant à l'émission », ledit pic de courant à l'émission étant provoqué par l'émission du signal radio transportant la requête par le module de communication (31), et pour déterminer l'instant de départ (To) du signal radio transportant la requête en fonction de l'instant de détection du pic de courant à l'émission. 20 8. Dispositif maître (30) selon la revendication 7 caractérisé en ce que le module de communication (31) est cadencé par une horloge, dite « horloge de communication (317) », le module de détection (32) est cadencé par une horloge, dite « horloge de détection (321) », qui présente une fréquence plus importante que l'horloge de communication (317), et l'instant de départ (To) et l'instant d'arrivée (Tl) sont 25 déterminés en identifiant des fronts de l'horloge de détection (321) correspondant respectivement à l'instant de détection du pic de courant à l'émission et à l'instant de détection du pic de courant à la réception. 9. Dispositif maître (30) selon l'une quelconque des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que les signaux radio échangés avec le dispositif esclave (40) sont 30 des signaux dont la fréquence est supérieure à 300 MHz. 10. Dispositif maître (30) selon la revendication 9 caractérisé en ce que les signaux radio échangés avec le dispositif esclave (40) respectent un standard de communication Bluetooth à basse consommation énergétique. 25 11. Système d'accès à un véhicule automobile, comportant un dispositif maître (30) selon l'une quelconque des revendications 6 à 10 et un dispositif esclave (40), l'accès audit véhicule étant autorisé lorsque la distance entre le dispositif maître (30) et le dispositif esclave (40) estimée par le dispositif maître (30) est inférieure à une distance 5 prédéterminée. 12. Système d'accès à un véhicule automobile selon la revendication 11 caractérisé en ce que le dispositif maître (30) est embarqué dans le véhicule automobile et le dispositif esclave (40) est destiné à être porté par un utilisateur. 13. Système d'accès à un véhicule automobile selon la revendication 11 10 caractérisé en ce que le dispositif esclave (40) est embarqué dans le véhicule automobile et le dispositif maître (30) est destiné à être porté par un utilisateur. 14. Système d'accès à un véhicule automobile selon la revendication 12 caractérisé en ce que le dispositif esclave (40) est un téléphone portable. 15. Véhicule automobile comportant un dispositif maître (30) selon l'une 15 quelconque des revendications 6 à 10 pour estimer la distance entre le dispositif maître (30) et un dispositif esclave (40) destiné à être porté par un utilisateur, un accès audit véhicule étant autorisé à l'utilisateur lorsque la distance entre le dispositif maître (30) et le dispositif esclave (40) estimée par le dispositif maître (30) est inférieure à une distance prédéterminée.