Brevet FR3089625A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : BALISE ELECTRONIQUE FIXE AVEC CARTE [0001] La présente invention concerne des moyens et des procédés de navigation utilisant des balises électroniques. [0002] Contexte de l'invention [0003] L'utilisation de balises électroniques fixes pour la navigation est bien connue. Certains exemples incluent LORAN et VOR pour la navigation à grande distance de navires et d'aéronefs, les stations au sol GPS différentielles pour calculer et transmettre un signal de correction pour la navigation par satellite, et l'utilisation de divers dispositifs d'ancrage pour le suivi intérieur et extérieur de dispositifs formant des bornes. [0004] Les dispositifs mobiles utilisent généralement une carte obtenue à l'avance, par rapport à laquelle la position de la balise électronique est connue. Les dispositifs utilisent ensuite le signal de navigation de la balise et la position connue de la balise pour déterminer leur propre position sur la carte. Les procédés pour le faire sont connus, lesquels sont spécifiques à divers types de balises et de signaux de navigation dans l'état de la technique. [0005] Les paramètres communs à tous les types de balises électroniques connus sont un emplacement connu de la balise et la transmission d'un signal qui peut être utilisé pour la navigation par le dispositif de réception. Dans certains cas, tels que VOR et certaines balises à commande de phase, le signal est directionnel et peut fournir un relèvement d'un dispositif de réception par rapport à une balise. Certains types de signaux peuvent également fournir une mesure de distance entre la balise et le dispositif de réception. Les exemples incluent VOR-DME et diverses technologies à courte portée telles qu'UWB, LoRa, ou analogue. Un autre type de balise, tel que les stations de base GPS différentielles, transmet un signal de correction pour rendre une technologie externe telle que le GPS plus précise en permettant au dispositif de réception de corriger les déviations du signal principal existant localement. [0006] Les types de balises électroniques connus permettent au dispositif de réception de calculer, ou permettent une plus grande précision pour calculer, les coordonnées du dispositif. Cela permet de connaître l'emplacement du dispositif dans un système de coordonnées donné, mais cela ne permet pas totalement en soi la navigation. Dans le contexte de la présente invention, la navigation consiste à planifier un itinéraire ou une trajectoire de déplacement spécifique à suivre d'un lieu actuel vers une autre destination. [0007] Pour pouvoir naviguer, un dispositif de réception doit connaître l'emplacement 2 d'obstacles locaux, de dangers et de voies de circulation disponibles ou préférées, telles que routes, des petites routes, des couloirs, des escaliers, etc. Dans le contexte de la présente invention, de telles informations comprennent une carte. Les cartes sont bien connues et de nombreux types de cartes existent, à la fois sous forme imprimée et numérique. [0008] Dans la pratique courante, pour naviguer électroniquement, un dispositif doit d'abord obtenir une carte pertinente pour l'emplacement actuel. Ensuite, à la réception d'un signal de navigation provenant d'une balise fixe dont l'emplacement est connu, le dispositif peut déterminer sa position actuelle sur la carte et planifier ensuite un itinéraire vers une destination à l'aide des informations contenues dans la carte. [0009] Normalement, les cartes sont obtenues auprès d'une autorité de publication telle que le gouvernement ou d'entités privées telles que Google. Cela se fait soit à la demande au moyen d'une connexion Internet sans fil, soit par enregistrement de la carte à l'avance dans le dispositif. En cas de navigation intérieure, les cartes sont généralement générées par l'opérateur du système à partir de plans de construction, de plans d'usine, etc. [0010] Pour être utile, une carte doit être précise et à jour. S'assurer de cela et de la dis- tribution de mises à jour par une autorité émettrice centrale est un défi permanent. Bien que le rythme relativement lent de construction de routes rend ces mises à jour gérahlcs pour les cartes routières, l'environnement changeant souvent dans les endroits où de gros obstacles tels que l'équipement, des conteneurs de stockage, etc. sont fréquemment déplacés, nécessite une mise à jour locale fréquente de la carte. [0011] Il est également difficile de maintenir le niveau de détail nécessaire pour une na- vigation précise lorsqu'il est nécessaire d'avoir une vaste couverture couvrant des milliers de lieux. En outre, un dispositif doit pouvoir obtenir la carte actuelle pertinente dans laquelle, dans certains cas, une connexion Internet sans fil peut ne pas être disponible et dans laquelle une carte actuelle peut ne pas être disponible à l'avance. [0012] Ce qu'il faut, c'est un moyen et un procédé de stockage local de la carte pertinente et de transmission de la version actuelle au dispositif de réception en parallèle du signal de navigation. Cela permettrait de mettre à jour localement les informations de la carte en fonction des conditions actuelles, et de garantir au dispositif de réception qui navigue à l'aide du signal de navigation de toujours disposer de la version la plus récente. [0013] La balise électronique fixe avec carte de la présente invention fournit à la fois les moyens et le procédé permettant d'atteindre cet objectif. Résumé de l'invention [0014] Les termes « invention », « l'invention », « cette invention » et « la présente 3 invention » utilisés dans ce brevet sont destinés à faire référence de manière large à l'ensemble de l'objet de ce brevet et des revendications de brevet ci-dessous. Les formulations contenant ces ternies doivent être comprises comme ne limitant ni le sujet décrit ici ni la signification ou la portée des revendications de brevet ci-dessous. Les modes de réalisation de l'invention couverte par ce brevet sont définis par les revendications ci-dessous et non par cc résumé. Cc résumé est une vue d'ensemble de haut niveau de divers aspects de l'invention et introduit certains des concepts qui sont décrits plus en détail dans la section de description détaillée ci-dessous. Le présent résumé n'a pas pour objet d'identifier les caractéristiques clés ou essentielles de l'objet revendiqué, ni d'être utilisé isolément pour déterminer la portée de l'objet revendiqué. L'objet doit être compris en référence aux parties appropriées de la description complète de cc brevet, à tout ou partie des dessins et à chaque revendication. [0015] L'objectif principal de la présente invention est de fournir les moyens et le procédé permettant à un dispositif dc réception mobile de naviguer dans une zone couverte à l'aide du signal de navigation et de la carte reçus d'une balise fixe, sans qu'il soit nécessaire d'obtenir une carte d'une autre source. [0016] Le deuxième objectif de la présente invention est dc fournir des moyens pour maintenir et mettre à jour localement une carte stockée dans une balise fixe. [0017] Le troisième objectif est de fournir des moyens et un procédé pour communiquer à une pluralité de dispositifs de réception mobiles des informations de navigation à l'aide du signal de navigation et de la carte reçus d'une balise fixe de l'emplacement de chaque dispositif mobile sur la carte, ainsi que de sa vitesse et de sa direction. [0018] Dans le contexte de la présente invention, la zone couverte est la zone géographique à proximité de la balise fixe qui est représentée sur la carte stockée dans la balise. Dans de nombreux modes de réalisation, la zone couverte sera sensiblement similaire ou légèrement supérieure à la portée de réception du signal de navigation de la balise, bien que certains modes de réalisation puissent restreindre ou agrandir la zone couverte en fonction d'exigences spécifiques. [0019] Pour atteindre les objectifs, une balise de la présente invention doit avoir un moyen de stockage électronique dans lequel une carte peut être stockée et une unité de traitement destinée à recevoir, stocker, récupérer et transmettre la carte à des dispositifs de réception mobiles. Un moyen radio est également nécessaire pour la transmission et peut être identique ou distinct du moyen utilisé pour transmettre le signal de navigation de la balise. [0020] De nombreux types de moyens électroniques sont connus, y compris la mémoire non volatile, les lecteurs de disque et autres. Les unités de traitement sont également bien connues, tout comme les procédés de réception, de stockage, de récupération et de transmission d'une carte. [0021] De nombreux exemples de moyens radios sont connus. Certains modes de réalisation mettront en oeuvre des moyens radios qui sont uniquement diffusés, mais la plupart mettront en oeuvre une capacité de communication bidirectionnelle avec une pluralité de dispositifs de réception mobiles. [0022] Certains modes de réalisation mettront en oeuvre en outre des procédés de réception d'informations de mise à jour de carte provenant de dispositifs de réception mobiles et de mise à jour de la carte en conséquence. Les protocoles de sécurité d'authentification et de communication connus seront généralement utilisés pour garantir l'authenticité et la véracité des informations de mise à jour. [0023] Certains modes de réalisation de la présente invention mettent en oeuvre en outre des procédés destinés à recevoir périodiquement des informations d'état provenant d'une pluralité de dispositifs de réception mobiles, ajouter ces informations à la carte stockée et transmettre ensuite la carte comprenant les informations d'état à un ou plusieurs desdits dispositifs mobiles. Les informations d'état peuvent inclure la position, l'en-tête, la vitesse et d'autres informations. Un dispositif mobile recevant ces informations dans une carte peut être activé pour éviter d'autres dispositifs, ou pour interagir avec ceux-ci, dont les informations d'état sont contenues dans la carte. [0024] Plus précisément, l'invention concerne une balise électronique placée de manière fixe à un emplacement connu, ladite balise contenant une carte correspondant à une zone couverte, ladite carte comprenant les coordonnées dudit emplacement connu en référence à ladite carte, ladite balise étant configurée pour transmettre au moins un signal de navigation, ladite balise comportant des moyens de transmission radio destinés à transmettre ladite carte à au moins un dispositif en mouvement dans ladite zone couverte. [0025] Selon un mode de réalisation particulier, ledit signal de navigation comprend des in- formations de correction locales destinées aux signaux de navigation par satellite. [0026] Selon un mode de réalisation particulier, ladite carte comprend en outre des in- formations de position reçues d'au moins un dispositif en mouvement, lesdites informations de position faisant référence à ladite carte. [0027] Selon un mode de réalisation particulier, lesdites informations de position reçues d'au moins un dispositif en mouvement comprennent en outre des informations de mouvement, lesdites informations de mouvement comprenant au moins une vitesse et une direction. [0028] Selon un mode de réalisation particulier, ladite carte comprend des modifications en réponse à des informations reçues d'un dispositif en mouvement. [0029] Selon un mode de réalisation particulier, ledit signal de navigation comprend une mesure de distance. [0030] Selon un mode de réalisation particulier, ledit signal de navigation comprend une in- formation de relèvement au compas. [0031] Selon un mode de réalisation particulier, la zone couverte est une zone géographique au voisinage de la balise fixe qui est représentée sur la carte stockée dans la balise. [0032] Selon un mode de réalisation particulier, la zone couverte est sensiblement similaire ou légèrement supérieure à une portée de réception du signal dc navigation dc la balise. Description des dessins [0033] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l'examen des figures jointes. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif et nullement limitatif de l'invention. [0034] [fig.11 La figure 1 est un schéma illustrant les éléments essentiels de la présente invention; [0035] [fig.2] La figure 2 illustre un mode de réalisation mettant en oeuvre un dispositif de gestion de trafic routier; [0036] [fig.3] La figure 3 représente un mode de réalisation facilitant la navigation dans un bâti ment; [0037] [fig.4] La figure 4 représente un mode de réalisation permettant d'assurer une gestion d'un port d'expédition. [0038] Les éléments identiques, similaires ou analogues portent le même numéro de référence sur toutes les figures. [0039] Description détaillée des modes de réalisation représentatifs [0040] La figure 1 illustre la combinaison unique et nouvelle de la présente invention d'une balise électronique fixe 100, d'une carte numérique 200 stockée dans des moyens de stockage 150 et d'un moyen de transmission de cette carte à un dispositif de réception mobile 300 qui navigue à l'aide du signal de navigation 400 de la balise. La transmission de la carte est facilitée par l'unité de traitement 110 récupérant la carte des moyens de stockage 150 et la transmettant par des moyens radios 160. Cette combinaison permet d'atteindre les objectifs et est nécessaire dans tous les modes de réalisation. [0041] Un premier mode de réalisation représentatif de la présente invention est un dispositif de gestion de trafic routier illustré sur la figure 2. La balise 100 est placée à une intersection, de préférence surélevée au-dessus de la surface de la route et co-localisée avec un dispositif de commande de feux de circulation ou incorporé dans celui-ci. La balise de ce mode de réalisation est configurée en tant que station de base GPS différentielle, recevant des signaux de satellite GPS, calculant un signal de correction et transmettant ledit signal de correction en tant que son signal de navigation 400. La balise de ce mode de réalisation contient en outre des moyens radios à courte portée 160 qui peuvent être de type Wifi ou similaire, pour une communication bidirec- 6 tionnelle avec des dispositifs de réception mobiles 300 installés dans des voitures. Le signal de navigation peut être transmis via les moyens radios 160 ou un émetteur séparé sans sortir du cadre de l'invention. Dans certains modes de réalisation, le signal de navigation peut être inclus en tant qu'information dans la carte plutôt que transmis séparément. [0042] Une carte 200 comprenant des informations sur la zone couverte 250 est stockée dans la balise. La carte de cc mode de réalisation peut contenir des dimensions et des positions de voies de circulation, de trottoirs, de passages pour piétons et similaires. La carte contiendrait aussi généralement le statut des feux de signalisation, le cas échéant, et serait mise à jour à chaque changement de statut. [0043] Lorsqu'un véhicule 310 approche de l'intersection, il entre dans la portée de transmission de la balise et commence à recevoir des mises à jour de carte périodiques. Une fois qu'une carte est reçue et que l'emplacement du véhicule par rapport à la carte est déterminé, le véhicule peut communiquer son emplacement, sa vitesse et le trajet envisagé à la balise. [0044] Ces informations sont ensuite intégrées à la carte et transmises à tous les autres véhicules naviguant dans la zone couverte. Si la balise intègre également une fonction de commande de feux de signalisation, le fonctionnement des feux peut être ajusté en fonction des informations d'état reçues des véhicules. [0045] Un deuxième mode de réalisation de la présente invention est une balise placée dans un bâtiment, tel que cela est illustré sur la figure 3. Le signal de navigation 400 peut être la radio UWB ou similaire, qui est capable de mesurer la distance entre la balise et un dispositif de réception mobile. La zone couverte 250 comprend un étage du bâtiment et la carte contient des informations sur les couloirs 220, les portes 210, les pièces 230 et similaires. L'état des portes 210 telles que fermées, ouvertes ou verrouillées peut être inclus. [0046] Un visiteur entre dans le bâtiment en portant le dispositif de réception mobile 300 qui commence à recevoir le signal de navigation 400 et reçoit la carte du bâtiment de la balise. Le dispositif de réception mobile 300 peut maintenant déterminer sa position sur la carte et communiquer cette position à la balise pour intégration dans la carte. La carte peut ensuite être affichée au visiteur, montrant les caractéristiques du bâtiment et les emplacements des autres visiteurs. La carte peut également être archivé et transmise à un emplacement de surveillance. De tels moyens d'archivage et de transmission sont bien connus et sortent du cadre de la présente invention. [0047] Un troisième mode de réalisation de la présente invention est une balise placée dans un port d'expédition, tel que cela est illustré 4. Le signal de navigation 400 peut être une technologie radio à courte ou moyenne portée, telle que UWB ou similaire, capable de mesurer la distance entre la balise et le dispositif de réception mobile. La 7 zone couverte 250 peut, à titre d'exemple, inclure un quai de chargement où une grue 330 opérant sur les voies 270. Un navire 320 est amarré en baie. La carte stockée dans la balise comprend des détails sur la zone couverte, tels que les emplacements des conteneurs d'expédition 260, les emplacements et les informations de mouvement des chariots élévateurs 340 et des travailleurs 350. Chaque dispositif de réception mobile 300 reçoit périodiquement la carte mise à jour de la balise, détermine sa position sur la carte et transmet ses informations de position et de mouvement à la balise. La carte est ensuite mise à jour, y compris toute modification de l'emplacement des conteneurs d'expédition, et transmise à tous les dispositifs de réception mobiles 300. [0048] Dans tous les cas, le dispositif de réception mobile utilise le signal de navigation de la balise et la position connue de la balise pour déterminer sa position sur la carte. On connaît des procédés pour le faire qui sont spécifiques à divers types de balises et de signaux de navigation dans l'état de la technique. 8