Brevet FR3089736A1 — publié le 20200612

Description Titre de l'invention : Procédé de détermination de la distance entre un dispositif d'authentification et un véhicule Domaine technique [0001] L'invention concerne la détection d'un dispositif d'authentification à proximité d'un véhicule et plus particulièrement un procédé et un calculateur permettant une détermination de la distance entre un dispositif d'authentification et un véhicule afin de déclencher des fonctions du véhicule. Technique antérieure [0002] De nos jours, certains véhicules automobiles sont équipés d'un système de détection permettant d'authentifier à distance un dispositif porté par l'utilisateur, par exemple un badge ou une clé de contact électronique, afin de mettre en oeuvre certaines fonctions depuis l'extérieur du véhicule. Par exemple, un tel système de détection peut être utilisé afin de mettre en oeuvre une fonction de déverrouillage des ouvrants du véhicule, par exemple les portières ou le coffre ou bien d'activation de fonctions d'accueil (lumières, réglages d'équipements intérieurs, etc.). [0003] Pour des raisons de sécurité, il est connu de paramétrer le système pour activer ces fonctions seulement lorsque l'utilisateur se trouve à une distance inférieure à une distance prédéterminée dite « distance de détection » qui dépend de la fonction à activer. Par exemple, la fonction de déverrouillage des ouvrants peut être uniquement activée lorsque l'utilisateur se trouve à moins de deux mètres du véhicule. Par exemple encore, un éclairage d'accueil peut être activé lorsque l'utilisateur se trouve à moins de cinq mètres du véhicule ou une demande de manoeuvre du véhicule (« remote parking ») peut être uniquement activée lorsque l'utilisateur se trouve à moins de six mètres du véhicule. [0004] Dans une solution connue, le véhicule et le dispositif communiquent sur des liens de communication sans fil de type LF/RF (Low Frequency / RadioFrequency). Dans cette solution, le véhicule émet de manière périodique un signal de détection sur un lien de communication LF. Lorsque le dispositif reçoit ce signal de détection, il répond au véhicule sur un lien de communication RF afin de s'authentifier. L'avantage de ce type de technologie est que la propagation des signaux n'est pas impactée par des éléments mécaniques tels que la carrosserie du véhicule. Afin de déterminer la distance entre l'utilisateur et le véhicule, le véhicule mesure la puissance des signaux reçus du dispositif d'authentification lors de ces échanges et en déduit une distance. [0005] Pour des raisons pratiques, il est aujourd'hui connu d'utiliser un smartphone, par exemple celui du conducteur, afin s'authentifier auprès du véhicule. Cependant, les 2 smartphones utilisés aujourd'hui ne présentent pas pour la plupart d'interface de communication LF/RF. Afin de remédier à cet inconvénient, il est connu d'utiliser une interface de communication BluetoothCP, notamment une interface de type BLE (Bluetooth® Low Energy), présente sur la plupart des smartphones actuels. Les échanges sont réalisés sur une telle interface à l'aide de trames codées dans un signal dit signal BLE. [0006] Afin de déterminer la distance entre le dispositif et le véhicule, le véhicule doit détecter la réception d'un signal BLE et en déterminer la puissance, par exemple en mesurant le RSSI (Reccived Signal Strength Indication), pour en déduire la distance. Cependant, on constate que la mesure du RSSI n'est pas fiable dans la mesure où les signaux peuvant rebondir sur des objets environnants, cc qui entraîne une imprécision dans la détermination de la distance. [0007] Dans une solution connue, il a été proposé de mesurer le RSSI pendant une durée plus longue, de l'ordre de 10 secondes, et de déterminer la médiane de ces mesures afin d'obtenir une valeur plus fiable du RSSI. Toutefois, l'utilisateur se déplaçant généralement de manière continue lorsqu'il s'approche du véhicule, la distance déterminée au terme d'une telle durée de mesure n'est pas celle à laquelle se trouve réellement l'utilisateur, cc qui présente un inconvénient important. Exposé de l'invention [0008] L'invention a donc pour but de remédier au moins en partie à ces inconvénients en proposant unc solution simple, fiable et efficace pour déterminer la distance entre le dispositif et le véhicule. [0009] A cette fin, l'invention a pour objet un procédé de détermination de la distance entre un dispositif d'authentification destiné à être porté par un utilisateur, et un véhicule automobile, chacun dudit dispositif et dudit véhicule comprenant un module de communication sans fil permettant d'échanger au moins unc trame de données entre le module de communication du dispositif, désigné émetteur, et le module de communication du véhicule, désigné récepteur, ladite trame dc données comprenant une série de bits de valeur 0 ou 1 modulée par l'émetteur par changement dc phase d'un signal de référence comprenant une composante dite « en phase », caractérisée par une valeur d'amplitude maximale, et une deuxième composante dite « en quadrature », déphasée de 90° par rapport à la composante en phase et caractérisée par une valeur d'amplitude maximale, ledit procédé comprenant une étape de réception, par le récepteur, d'un signal de référence modulé, envoyé par l'émetteur et dont les changements de phase caractérisent les valeurs des bits d'une trame de données, et une étape de démodulation du signal de référence reçu afin d'en extraire la composante en phase et la composante en quadrature, le procédé étant remarquable en ce qu'il comprend en outre, suite à 3 l'étape de démodulation, une étape de calcul de la valeur de la puissance du signal de référence à partir de la valeur d'amplitude maximale de la composante en phase et de la valeur d'amplitude maximale de la composante en quadrature et une étape de détermination de la distance entre l'émetteur et le récepteur à partir de la valeur de puissance calculée. [0010] L'utilisation de la composante en phase et de la composante en quadrature permet de calculer la puissance du signal reçu de manière précise, rapide et fiable en comparaison d'une mesure du RSSI dudit signal. De plus, le calcul de la puissance du signal et donc de la distance est avantageusement rendu précis et rapide par l'utilisation d'une série de 0 ou de 1 consécutifs dans la trame de données envoyée dans le signal dans la mesure où la réduction du nombre d'alternance des états des bits (de 0 à 1 ou de 1 à 0) réduit les perturbations sur le signal et rend donc l'estimation de la puissance plus précise. [0011] De préférence, la valeur de la puissance du signal de référence est calculée en utilisant la formule suivante : [0012] [Math.1] 13 dBn, = 10 "log (101/_12 + (2,12)) [0013] où P d', est la puissance du signal de référence en dBm, 1,M est la valeur d'amplitude maximale de la composante en phase et Q est la valeur d'amplitude maximale de la composante en quadrature. Ainsi, la puissance du signal est calculée avec précision, augmentant la fiabilité de la détermination de la distance. [0014] Dc manière avantageuse, la trame de données comprenant un champ de données utiles, la trame de donnée reçue est spécifique et le champ de données utiles est constitué soit d'une série de 0, soit d'une série de 1 afin de limiter des disparités ducs à l'alternance de 0 et de 1. [0015] Avantageusement, le procédé comprend en outre, préalablement à l'étape de réception, par le récepteur, du signal de référence modulé, une étape de modulation du signal de référence par l'émetteur à partir des signaux correspondants aux bits du champ de données utiles de la trame de données et une étape d'émission du signal de référence modulé à destination du récepteur. [0016] Dc préférence, le procédé comprend : préalablement à l'étape de modulation du signal de référence, une étape de transformation du signal de référence visant à éviter l'envoi d'une série de 0 ou de 1 dans le champ de données utiles de la trame de données, et préalablement à ladite étape de transformation, une étape de transformation inverse des bits du champ de données utiles afin de permettre la modulation d'une série de 0 ou de 1 dans le champ de données utiles de la trame de données. [0017] Ainsi, un champ de données utiles comprenant une suite de 0 ou de 1 est émis malgré la transformation des bits par le module de communication émetteur. [0018] De préférence, les trames de données sont codées dans des signaux échangés dans la bande de fréquences UHF (Ultra Hautes Fréquences) comprise entre 300 et 3000 MHz, de préférence encore selon la norme BLE (Bluetooth® Low Energy). [0019] De préférence, les modules de communication étant configurés pour échanger des trames de données sur différents canaux, ladite trame de données comprend un identifiant dudit canal sur lequel la trame de données est émise afin de déterminer le canal par lequel la trame de données a été reçue. [0020] L'invention vise également un calculateur destiné à être monté dans un véhicule au- tomobile afin de déterminer la distance entre un dispositif d'authentification, destiné à être porté par un utilisateur, et ledit véhicule, chacun dudit dispositif et dudit véhicule comprenant un module de communication sans fil permettant d'échanger au moins une trame de données entre le module de communication du dispositif, désigné émetteur, et le module de communication du véhicule, désigné récepteur, ladite trame de données comprenant une série de bits de valeur 0 ou 1 modulée par l'émetteur par changement de phase d'un signal de référence comprenant une composante dite « en phase », caractérisée par une valeur d'amplitude maximale, et une deuxième composante dite « en quadrature », déphasée de 90° par rapport à la composante en phase et caractérisée par une valeur d'amplitude maximale, le récepteur étant configuré pour recevoir un signal de référence modulé, envoyé par l'émetteur et dont les changements de phase caractérisent les valeurs des bits d'une trame de données, et démoduler le signal de référence reçu afin d'en extraire la composante en phase et la composante en quadrature, le calculateur étant remarquable en ce qu'il est configuré pour calculer la valeur de la puissance du signal de référence à partir de la valeur d'amplitude maximale de la composante en phase et de la valeur d'amplitude maximale de la composante en quadrature et pour déterminer la distance entre l'émetteur et le récepteur à partir de la valeur de puissance calculée. [0021] De préférence, la valeur de la puissance du signal de référence est calculée en utilisant la formule suivante : [0022] [Math.2] T'dBm =10*log (10*(Im-+ 2,42)) [0023] Où P ,p3', est la puissance du signal de référence en dBm, I Ai est la valeur d'amplitude maximale de la composante en phase et Q est la valeur d'amplitude maximale de la composante en quadrature. [0024] De manière avantageuse, la trame de données compremuit un champ de données utiles, la trame de donnée reçue est spécifique et le champ de données utiles est constitué soit d'une série de 0, soit d'une série de 1. [0025] L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant : un module de communication dit récepteur, configuré pour recevoir un signal de référence modulé, envoyé par l'émetteur et dont les changements de phase caractérisent les valeurs des bits d'une trame de données, et démoduler le signal de référence reçu afin d'en extraire la composante en phase et la composante en quadrature, et un calculateur tel que décrit précédemment. [0026] L'invention concerne en outre un dispositif d'authentification destiné à être porté par un utilisateur, comprenant un module de communication dit émetteur, configuré pour : transformer un signal de référence visant à éviter l'envoi d'une série de 0 ou de 1 dans le champ de données utiles d'une trame de données, et réaliser la transformation inverse des bits du champ de données utiles afin de permettre la modulation d'une série de 0 ou de 1 dans le champ de données utiles dc la trame de données, moduler un signal de référence à partir des signaux correspondants aux bits du champ dc données utiles de la trame de données et émettre le signal de référence modulé. [0027] L'invention vise également un système dc détection pour véhicule automobile, ledit système comprenant : un dispositif d'authentification destiné à être porté par un utilisateur, comprenant un module de communication dit émetteur, configuré pour moduler le signal de référence à partir des signaux correspondants aux bits du champ de données utiles d'une trame de données et émettre le signal de référence modulé, et un véhicule automobile, tel que décrit ci-avant. Brève description des dessins [0028] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la des- cription qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. [0029] [fig.]] illustre schématiquement un véhicule automobile autour duquel sont définies différentes zones d'action. [0030] [fig.2] illustre schématiquement une forme de réalisation d'un véhicule automobile selon 6 l' invention. [0031] [fig.3] illustre schématiquement un diagramme de constellation d'un signal reçu par le véhicule de la figure 2. [0032] [fig.4] illustré schématiquement une mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [0033] L'invention sera présentée ci-après en vue d'une mise en oeuvre dans un véhicule au- tomobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, en particulier pour tout véhicule est également visé par la présente invention. [0034] Comme illustré sur la figure 1, différentes zones Z1, Z2 sont déterminées autour d'un véhicule automobile 100. Le véhicule 100 est configuré pour déterminer la distance entre un utilisateur et le véhicule 100, afin d'authentifier l'utilisateur pour mettre en oeuvre certaines fonctions depuis l'extérieur dudit véhicule 100. [0035] Dans l'exemple illustré sur la figure 1, une première zone Z1 permet d'activer une fonction de déverrouillage du véhicule 100 lorsque l'utilisateur se trouve à moins de deux mètres du véhicule 100. Une deuxième zone Z2 permet d'activer un éclairage d'accueil lorsque l'utilisateur se trouve à moins de cinq mètres du véhicule 100. D'autres zones peuvent être déterminées autour du véhicule 100 pour activer d'autres fonctions, notamment une demande de manoeuvre du véhicule (« remote parking ») lorsque l'utilisateur se trouve à moins de six mètres du véhicule 100. [0036] Selon l'invention, la distance est déterminée à partir d'un dispositif 200 d'authentification que l'utilisateur porte afin de déterminer la distance de l'utilisateur par rapport au véhicule 100 à partir de la distance du dispositif 200 d'authentification par rapport au véhicule 100. Dans ce but, le dispositif 200 d'authentification et le véhicule 100 échangent au moins une trame de données sous la forme d'un signal comme cela sera décrit par la suite. [0037] Le dispositif 200 d'authentification peut se présenter sous la forme d'un terminal mobile tel qu'un téléphone intelligent, également désigné smartphone en langue anglaise, ou bien sous la forme d'une télécommande par exemple. Un tel dispositif 200 est ainsi aisément transportable pour l'utilisateur afin que ce dernier le porte avec lui lors de la détermination de la distance avec le véhicule 100. [0038] Le dispositif 200 d'authentification comprend un module de communication sans fil (non représenté) adapté pour communiquer avec le véhicule 100 afin d'échanger au moins une trame de données. En particulier, le dispositif 200 est configuré pour envoyer une trame de données T. [0039] Le module de communication est du type Bluetooth®, de préférence Bluetooth0 Low Energy, désigné BLE en langue anglaise. Un tel module de communication est configuré pour émettre une trame de données sur différents canaux : notamment sur un 7 premier canal dont la fréquence est de 2402 MHz, un deuxième canal dont la fréquence est de 2426 MHz et un troisième canal dont la fréquence est de 2480 MHz. De manière classique, le module de communication émet une trame de données sur ces différents canaux simultanément. Un des buts de l'invention est de déterminer, lorsqu'une trame de données est reçue, le canal par lequel elle a été transmise. [0040] Une trame de données comprend un champ d'identifiant et au moins un champ de données utiles qui correspond aux données que le dispositif 200 d'authentification souhaite envoyer au véhicule 100. L'identifiant permet d'identifier le canal par lequel la trame de données a été transmise. [0041] Selon un mode de réalisation préférée, une trame de données se présente sous la forme d'une pluralité de bits, chacun des champs étant constitué d'une série de 0 ou de 1 regroupés en octets. A titre d'exemple, une trame de données de type BLE est composée de la manière suivante : 1 à 2 octets pour le préambule, 4 octets pour l'identifiant (ou Access Address), 2 à 257 octets pour la partie utile (appelée Protocol Data Unit ou PDU) et 3 octets pour la détection d'erreur (CRC). [0042] Selon un aspect de l'invention, le dispositif 200 comprend une unité de modulation (non représentée) configurée pour moduler un signal de référence par changement de phase de ce signal de référence. Les changements de phase de ce signal modulé S sont caractéristiques des valeurs des différents bits de la trame de données. Le signal de référence modulé S comprend une composante dite « en phase » I et une composante dite « en quadrature » Q déphasée de 90° par rapport à la composante en phase I. Chacune des composantes I, Q est caractérisée par une valeur d'amplitude maximale IM, QM. Une telle modulation du type modulation d'amplitude en quadrature étant connue, elle ne sera pas décrite plus en détail. [0043] Le dispositif 200 est en outre configuré pour transformer le signal de référence de manière à forcer l'envoi d'une série composée uniquement de 0 ou de 1 dans le champ de données utiles. En effet, dans certains cas, le module de communication peut être configuré pour éviter l'envoi d'une série de bits constitués uniquement de 0 ou uniquement de 1 en utilisant un filtre de brouillage des bits avant l'émission d'un signal, ledit signal étant filtré à l'inverse en réception afin de récupérer les bits d'origine du message. Dans ce cas, le dispositif peut être configuré pour appliquer le filtre de bouillage inverse aux bits de données utiles avant de les transmettre au module de communication de sorte que le module de communication les transforme, via le filtre de brouillage, en une série composée uniquement de 0 ou uniquement de 1. L'utilisation d'une trame dans laquelle le champ de données utiles est rempli uniquement de 0 ou uniquement de 1 permet de limiter les perturbations dans le signal S générées par les alternances de 0 et de 1 et d'optimiser ainsi les mesures ultérieures réalisées sur le signal S. 8 [0044] Dans l'exemple illustré sur la figure 2, le véhicule automobile 100 comprend une antenne 10, un filtre 20, un amplificateur 30, une unité de démodulation 40, un module de communication 50 et un calculateur 60. [0045] L'antenne 10 est configurée pour recevoir des signaux modulés S afin de com- muniquer avec le dispositif 200 d'authentification placé à distance du véhicule 100. [0046] Le filtre 20 est configuré pour filtrer le signal modulé S reçu et l'amplificateur 30 est configuré pour amplifier le signal modulé S. De tels éléments étant connus, ils ne seront pas décrits plus en détails. [0047] L'unité de démodulation 40 est configurée pour décimer un signal modulé S reçu afin de séparer le signal modulé S en deux signaux correspondants à chacune des composantes L Q. Autrement dit, l'unité de démodulation 40 est configurée pour extraire les composantes T, Q du signal modulé S. [0048] Une telle démodulation étant connue, elle ne sera pas décrite plus en détails. [0049] Pour chaque bit de la trame de données reçu, une valeur d'amplitude maximale 1M, QM de chaque composante T, Q est ainsi déterminée et peut être reportée sur un diagramme de constellation comme illustré sur la figure 3. [0050] Le calculateur 60 est configuré pour déterminer la distance entre le véhicule 100 et le dispositif 200 à partir de la puissance P JR, du signal modulé S reçu par le véhicule 100. [0051] La tension 17 f,k du signal modulé S est donnée par l'équation : [0052] [Math.3] VIa =stirt(I +Q 2) 100531 Pour effectuer une mesure précise, autrement dit sans distorsion, les valeurs des composants 1, Q utilisées sont les valeurs d'amplitude maximales / , qui cor- respondent à la valeur crêt des composantes sinusoïdales en quadrature du signal module S. La valeur efficace de la tension, notée V 'i, , est ainsi donnée par l'équation : 100541 IMath.41 71-1 2 rk s - t(I- +Q11' s rt(2) r 2 [0055] La puissance du signal modulé S est alors, pour un système en 50 ohms donnée par l'équation : [0056] [Math.5] Pries 417 + Qm 2 1.,r + Qm2 50. -- 50 10-3 [0057] Soit en dBm : 9 [0058] [Math.6] PdBrrt = 10"10g = 10"10g (10'41-m2 (23,A) [0059] Le calculateur 60 est ainsi configuré pour calculer Pt puissance P dB', du signal S reçu par le véhicule 100 à partir des composantes I, Q du signal S. Le calculateur 60 est en outre configuré pour déterminer la distance entre le dispositif 200 et le véhicule 100 à partir de cette puissance mesurée de manière connue en soi. [0060] Selon un aspect de l'invention, le calculateur 60 est configuré pour déterminer le canal par lequel la trame de données a été reçue à partir de l'identifiant. Ceci permet au calculateur 60 de déterminer les caractéristiques de ce canal, notamment sa fréquence, afin d'optimiser le calcul de la puissance du signal S reçu par ce canal et ainsi de fiabiliser la détermination de la distance. 100611 11 va maintenant être décrit une mise en oeuvre du procédé de détermination selon l'invention entre le dispositif 200 d'authentification et le véhicule 100. 100621 Lorsque l'utilisateur transporte le dispositif 200 d'authentification, ce dernier émet, dans une étape d'émission El, une trame de données spécifique sous forme d'un signal S. 100631 Avant (l'émettre cette trame de données spécifique, le dispositif 200 réalise de manière successive une transformation inverse et une transformation de cette trame de données spécifique, ladite transformation inverse étant inverse à ladite transformation. La transformation inverse a pour but. de transformer la trame de données spécifique, dont le champ de données utiles comprend une succession de 0 ou de 1, en une alternance de 0 et de 1 qui, après la transformation, sera transformée à nouveau en une succession de 0 ou de 1. Ceci permet d'émettre une trame de données spécifique comprenant une succession de 0 ou de 1 malgré la transformation qui a pour but d'éviter une telle émission pour des trames de données non spécifiques. 100641 Toujours avant l'émission de la trame de données spécifique, le dispositif 200 module, dans une étape EO, un signal S de référence à partir des signaux correspondants aux bits du champ de données utiles dc la trame de données spécifiques. [0065] Après l'émission El, le signal S cst reçu, dans une étape dc réception E2, par le véhicule 100. En particulier, l'antenne 10 reçoit le signal S qui est ensuite filtré par le filtre 20 et amplifié par l'amplificateur 30. [0066] Puis, dans unc étape de démodulation E3, le signal S est démodulé par le module de démodulation 40 afin de séparer le signal en phase I et le signal déphasé Q. [0067] Lc calculateur 60 du véhicule 100 détermine pour chaque bit la valeur d'amplitude maximale /m dc la composante en phase I et la valeur d'amplitude maximale I M de la composante en quadrature Q. [0068] Dans unc étape E4, le calculateur 60 calcule la puissance P d,'' du signal (S) de référence à partir de ces valeurs d'amplitude maximale /Ni , Q N, comme décrit précédemment. [0069] Puis, dans une étape E5, le calculateur 60 détermine la distance entre le dispositif 200 et le véhicule 100 à partir de la puissance P d' calculée. [0070] Avantageusement, une valeur de la puissance P dB, du signal S peut être calculée pour chaque bit de la trame de données, ce qui permet de calculer plusieurs valeurs de puissance P dB', avec une unique trame de données. Le calculateur 60 peut ainsi calculer la médiane de ces valeurs afin de fiabiliser la détermination de distance. De plus, la médiane étant réalisée avec une unique trame de données, le temps nécessaire pour calculer une telle médiane est limité. [0071] Dans une autre forme de réalisation, le véhicule 100 peut comprendre deux antennes 10 et un commutateur, placé entre lesdites deux antennes et le filtre 20, permettant de connecter alternativement l'une ou l'autre des deux antennes 10 au filtre 20. Avantageusement, le commutateur peut basculer d'une antenne 10 vers l'autre sensiblement à la moitié de la durée de réception d'un signal correspondant à un trame de données BLE de sorte que le calculateur 60 puisse calculer, pour cette même trame, une première valeur de puissance du signal reçu sur la première antenne 10 et une deuxième valeur de puissance du signal reçu sur la deuxième antenne 10, par exemple sur un canal de transmission différent, puis en calculer la médiane ou la moyenne afin d'améliorer davantage la précision de la détermination de la distance. [0072] L'invention permet donc de calculer la puissance à partir des composantes en phase et en quadrature d'un signal comportant une série de 0 ou de 1 afin de déterminer de manière précise la distance séparant le dispositif 200 d'authentification du véhicule 100. 11 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3]