Brevet FR3106659A1 — publié le 20210730

La présente invention concerne principalement une carte numérique représentant un emplacement physique en tant que structure hiérarchique de cellules, chaque cellule comportant des attributs incluant, mais sans s’y limiter, la perméabilité dans chaque direction d’un système de coordonnées à trois dimensions, et associés à au moins une faces ou un bord d’une frontière, ladite perméabilité se rapportant séparément à des transmissions de signaux radiofréquences et à des déplacements physiques d’objets et de personnes. Figure 1 CARTE NUMÉRIQUE POUR LA NAVIGATION La présente invention concerne des moyens et des procédés de navigation utilisant des cartes numériques. Contexte de l’invention L’utilisation de cartes pour la navigation est bien connue. Une carte est une représentation informative d’un emplacement ou espace physique qui, étant donné un emplacement connu par rapport à la carte, facilite la planification d’un itinéraire de l’emplacement actuel à une destination souhaitée. Une carte fournit généralement des informations de référence, telles que des coordonnées de longitude et de latitude, des repères, des noms de rues, des emplacements de balises électroniques et similaires. Ces informations de référence peuvent être utilisées pour déterminer un emplacement par rapport à la carte par observation des caractéristiques pertinentes de l’espace ou de l’emplacement physique et par comparaison de celles-ci avec des informations représentées sur la carte. Les cartes numériques contiennent généralement un composant de visualisation, se présentant normalement sous la forme de carreaux d’image pouvant être affichés sur un écran. Les carreaux peuvent contenir une représentation symbolique d’éléments caractéristiques de l’emplacement physique, des images satellite ou aériennes, ou une combinaison de ceux-ci. Les cartes numériques connues contiennent également des informations de navigation, telles que des itinéraires praticables généralement représentés sous la forme de segments. Les segments représentent généralement une partie d’une route et sont associés à des paramètres tels que la distance, la direction et le temps de parcours. Le temps de parcours est souvent mis à jour par collecte de données sur les conditions de circulation et autres. La planification d’itinéraire entre un emplacement connu et une destination souhaitée est généralement effectuée par évaluation de toutes les séquences possibles de segments navigables et par détermination de la séquence qui donne la distance totale la plus courte ou le temps de transit total le plus faible. La détermination d’un emplacement sur un type commun de carte numérique est généralement effectuée par obtention de coordonnées via un service de localisation tel que le GPS, puis par comparaison des coordonnées avec celles représentées sur une carte. Un affinage supplémentaire est parfois effectué par limitation des emplacements à des segments praticables afin de minimiser les erreurs inhérentes à l’obtention des coordonnées. Cela est effectué avec l’hypothèse que les déplacements ne se feront probablement que le long de ces segments. Certaines cartes numériques, en particulier celles utilisées pour les lieux intérieurs où le GPS n’est pas disponible, incluent également des informations relatives à des signaux radioélectriques ou à des champs magnétiques répandus à des endroits particuliers sur la carte. L’emplacement est ensuite déterminé par comparaison des signaux radioélectriques ou des champs magnétiques observés avec ceux représentés sur la carte. Habituellement, ces cartes sont stockées dans une installation de traitement centralisée. Les observations de l’environnement du signal depuis un dispositif sont transmises à une telle installation, où elles sont comparées aux données cartographiques stockées. Si un emplacement est déterminé comme résultat, il est retransmis au dispositif sous la forme de coordonnées cartographiques. Les quantités de données requises et la complexité des algorithmes requis pour de tels procédés empêchent généralement d’effectuer cette détermination directement sur le dispositif. La fusion de capteurs tels que les données d’accéléromètres, de gyroscopes et similaires, est souvent utilisée pour faciliter la navigation dans des parties de la carte où les environnements radio ou magnétiques ne sont pas connus ou ne peuvent pas être discernés de manière fiable en raison d’obstructions ou d’interférences. Bien qu’utiles, ces techniques sont limitées par l’accumulation d’erreurs inhérentes et ne peuvent donc maintenir la précision que pendant de courtes périodes en l’absence de contraintes supplémentaires. Dans certains environnements physiques, en particulier les emplacements intérieurs et à périmètre fermé tels que les ports, les installations de stockage et similaires, les déplacements ne sont souvent pas limités à des segments linéaires spécifiques. Par conséquent, il n’est généralement pas possible de faire une hypothèse utile sur les trajets possibles afin de pallier les erreurs. En outre, ces installations ont tendance à bloquer ou limiter fortement les signaux radioélectriques et en particulier les signaux GPS de sorte que la probabilité d’erreurs de navigation est considérablement augmentée tandis que les moyens pour pallier celles-ci sont réduits. De plus, ces installations ont tendance à comporter des structures à plusieurs niveaux où les coordonnées de longitude et de latitude simples ne donnent pas un emplacement unique. Par exemple, un véhicule entrant dans une structure de stationnement à plusieurs niveaux dans un centre commercial ou un aéroport pour récupérer un rider ne peut pas utiliser le GPS pour déterminer le niveau auquel il se trouve, ni si le rider est au même niveau, du même côté ou du côté opposé d’une rue ou d’un immeuble. Il existe donc le besoin d'une représentation cartographique numérique qui capture les caractéristiques essentielles de l’environnement physique qui peut fournir des contraintes utiles à un déplacement probable d’objets et de personnes dans cet environnement, ainsi qu’une fiabilité vraisemblable des signaux radioélectriques de navigation, afin que les erreurs de positionnement puissent être identifiées et leurs effets minimisés. La carte souhaitée fournirait en outre les informations nécessaires pour tracer un parcours vers une destination souhaitée sur la carte et pour suivre la progression le long de ce parcours. La carte numérique de la présente invention et les procédés de navigation correspondants utilisant une telle carte, qui sont divulgués ici, répondent à ce besoin. Les termes « invention », « l’invention », « cette invention » et « la présente invention » utilisés dans ce brevet sont destinés à désigner dans une large mesure l’ensemble de l’objet de ce brevet et des revendications du brevet ci-dessous. Les expressions contenant ces termes doivent être comprises comme ne limitant pas l’objet décrit ici ou la signification ou la portée des revendications de brevet ci-dessous. Les modes de réalisation de l’invention couverts par ce brevet sont définis par les revendications ci-dessous, et non par ce résumé. Ce résumé est un aperçu de haut niveau de divers aspects de l’invention et présente certains des concepts qui sont décrits plus en détail dans la section description détaillée ci-dessous. Ce résumé n’est pas destiné à identifier les caractéristiques clés ou essentielles de l’objet revendiqué, ni à être utilisé isolément pour déterminer la portée de l’objet revendiqué. L’objet doit être compris en référence à des parties appropriées de toute la description de ce brevet, de tout ou partie des dessins et de chaque revendication. Un premier objectif de la présente invention est de fournir une représentation cartographique numérique d’un environnement physique qui capture les caractéristiques essentielles dudit environnement qui peuvent fournir des contraintes utiles au déplacement probable d’objets et de personnes dans cet environnement, ainsi que la fiabilité vraisemblable de signaux de radionavigation afin que les erreurs de positionnement puissent être identifiées et leur effet minimisé. Un deuxième objectif est de fournir une structure de carte numérique qui contiendrait en outre les informations nécessaires pour aider à représenter graphiquement un parcours vers une destination souhaitée sur la carte et de suivre la progression sur ce parcours. L’invention concerne une carte numérique représentant un emplacement physique en tant que structure hiérarchique de cellules, chaque cellule comportant des attributs incluant, mais sans s’y limiter, la perméabilité dans chaque direction d’un système de coordonnées tridimensionnelles, et associée à au moins une face ou au moins un bord d’une frontière, ladite perméabilité se rapportant séparément aux transmissions de signaux radiofréquence et aux déplacements physiques des objets et des personnes. Définition des termes Les termes suivants, lorsqu’ils sont utilisés dans le contexte de la présente invention, n’ont que les significations spécifiques énumérées ci-dessous, sans tenir compte des autres significations que les termes peuvent couramment avoir dans tout autre contexte. Un Emplacement Physique est une zone d’intérêt tridimensionnelle qui est représentée par une Carte à des fins de navigation dans ladite zone. Un emplacement physique peut comprendre au moins une pièce, un bâtiment, une chaussée, un sentier, une structures, une zone ouverte et similaire. Une Cellule est une zone bidimensionnelle ou un volume tridimensionnel d’espace physique dans un Emplacement Physique qui est représenté par une Structure de Données de Cellule sur une Carte. Les Frontières de Cellule sont généralement définies conformément aux exigences de modes de réalisation particuliers. Certains modes de réalisation définiront des Cellules comme des formes planes sensiblement rectangulaires comportant deux paires de Bords orthogonaux. D’autres modes de réalisation définiront des Cellules comme étant des volumes sensiblement rectangulaires comportant trois paires de Faces Frontières planes, chaque paire étant perpendiculaire à un axe d’un système de coordonnées à trois dimensions. Certains modes de réalisation définiront des Frontières de Cellule non rectangulaires. Un système de coordonnées de Cellule n’a pas besoin d’être aligné avec le système de coordonnées de Carte. Dans certains modes de réalisation, des cellules adjacentes ayant le même alignement d’axes seront combinées en groupes en référence à un système de coordonnées de Groupe partagé ayant une Origine de Groupe. Un Groupe est une combinaison d’une pluralité de Cellules dans un Emplacement Physique qui partagent l’alignement des axes du système de coordonnées et d’autres caractéristiques. Un Groupe peut comprendre une pluralité de Cellules le long de tout ou partie des trois axes du système de coordonnées. Toutes les Cellules d’un Groupe n’ont pas besoin d’être physiquement contiguës. Un Groupe est représenté dans une Carte par une Structure de Données de Groupe. Une Carte est la collection totale de données numériques organisée conformément à la présente invention pour représenter les caractéristiques d’un Emplacement Physique. Une Carte de la présente invention peut comprendre au moins une Structure de Données de Cellule. Les Structures de Données de Cellule peuvent en outre être combinées en Structures de Données de Groupe conformément aux exigences spécifiques de modes de réalisation particuliers. Une Frontière est l’enveloppe bidimensionnelle ou tridimensionnelle qui définit une Cellule. Dans de nombreux modes de réalisation, une Frontière en trois dimensions aura six Faces planes, comme c’est illustré sur la figure 1 - une paire pour chacun des trois axes de coordonnées, perpendiculaires à l’axe respectif. D’autres modes de réalisation peuvent comporter des Faces Frontières non linéaires, non planes ou non orthogonales tout en restant dans le cadre de la présente invention. Dans certains modes de réalisation, certaines Faces Frontières de certaines cellules peuvent coïncider avec des murs, des planchers, des plafonds, des barrières, des séparateurs de voies, des caractéristiques de terrain physiques et similaires. Deux frontières de Cellule bidimensionnelles entrent dans le cadre de la présente invention, la Frontière de ces modes de réalisation étant définie par des Bords sur une surface plane plutôt que des Faces. Les frontières bidimensionnelles ne sont pas illustrées sur les dessins ou dans les descriptions détaillées car leur mise en œuvre ressortira aisément à l’homme du métier en référence aux modes de réalisation tridimensionnels illustrés ou à la présente invention. De même, les limites non linéaires, non planes et non orthogonales ne sont pas illustrées ici mais restent dans le cadre de la présente invention. La perméabilité est un attribut d’une Frontière, d’un Bord de Frontière ou d’une Face de Frontière, et comporte au moins un aspect enregistré collectivement en tant que données dans une Structure de Données associée dans une Carte. Dans certains modes de réalisation, l’attribut de Perméabilité reflète le mouvement physique qui est la capacité d’objets physiques de différents types tels que des personnes, des véhicules et des marchandises à traverser une Frontière spécifique. Différentes valeurs de perméabilité peuvent être enregistrées pour différents types d’objets et peuvent en outre faire référence à une vitesse et une direction de déplacement associées. Certains modes de réalisation comprendront des attributs de perméabilité de signal Radio Fréquence (RF) pour les Frontières. Il s’agit d’une mesure de l’étendue sur laquelle un signal radio est bloqué ou est capable de traverser une Frontière. La perméabilité RF peut être en outre séparée par la fréquence ou d’autres caractéristiques dans des modes de réalisation particuliers. Des aspects de Perméabilité supplémentaires sont possibles dans certains modes de réalisation, y compris ceux pour le son, la lumière et similaires. L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l’examen des figures jointes. Ces figures sont données uniquement à titre d’illustration et nullement à titre de limitation de l’invention. La figure 1 est une illustration d’une Cellule tridimensionnelle 60 alignée avec un système de coordonnées à 3 dimensions ayant une origine 100 et des Faces Frontières 110, 120, 130, 140, 150 et 160 ; La figure 2 illustre un étage unique d’un bâtiment représenté comme un Groupe 50 de Cellules 60, comportant l’Origine de Groupe 10, une cellule comportant une entrée 510 et une autre cellule comportant un plancher d’escalier 500 ; La figure 3 est une vue en élévation de deux Cellules 60, chaque Cellule comportant un plancher en pente 500 avec différentes hauteurs de plancher de Face Frontière 530 et 540 ; La figure 4 illustre une Cellule 60 comportant un plancher d’escalier 500 avec des hauteurs de plancher de Face Frontière 530 et 540, une Face Frontière supérieure 120 et une Face Frontière gauche 130 perméables, et une Face Frontière droite 140 et une Face Frontière inférieure 110 imperméables ; La figure 5 représente une vue en plan d’un Emplacement Physique 20 comportant deux Groupes 50 distincts de Cellules 60 ; La figure 6 est une vue en plan d’un mode de réalisation représentant une route bidirectionnelle incurvée sous la forme d’une pluralité de Groupes 50 de Cellules 60, chaque Groupe comportant un système de coordonnées distinct avec l’origine 10 et des cellules de différentes dimensions pour mieux représenter la route physique ; La figure 7 est un schéma de principe d’une Structure de Données de Carte 25 comprenant des Données de Carte illustratives et une pluralité de Structures de Données de Groupe 55 ; La figure 8 est un schéma de principe d’une Structure de Données de Groupe 55 comprenant des Données de Groupe illustratives et une pluralité de Structures de Données de Cellule 65 ; La figure 9 est un schéma de principe d’une Structure de Données de Cellule 65 illustrative. Des éléments identiques, similaires ou analogues partagent le même numéro de référence sur toutes les figures. Description détaillée des modes de réalisation représentatifs de l’invention : La figure 1 représente un premier mode de réalisation représentatif d’une carte numérique d’un seul étage d’un bâtiment à plusieurs niveaux. La figure 2 illustre schématiquement comment la carte de la présente invention représente un espace physique 20 en tant que Groupe 50 de Cellules 60, incluant l’Origine de Groupe 10, une cellule comportant une entrée 510 qui indique un chemin de transition vers l’extérieur, et une autre cellule comportant un plancher d’escalier 500, qui indique un chemin de transition vers un niveau supérieur. Chaque chemin de transition est représenté comme un attribut de perméabilité de la Face de Cellule correspondante dans la Frontière de Cellule. La cellule représentant un escalier est en outre illustrée sur la figure 4. Une Cellule 60 est représentée qui comporte un plancher d’escalier 500 avec des hauteurs de plancher de Face Frontière 530 et 540, une Face Frontière supérieure 120 et une Face Frontière gauche 130 perméables, et une Face Frontière droite 140 et une Face Frontière inférieure 110 imperméables. La figure 8 est une représentation schématique de la structure de données de Groupe de la carte numérique du mode de réalisation. La figure 9 est une illustration d’une structure de données correspondant à chaque Cellule du Groupe. Il sera évident à l’homme du métier de combiner les représentations de plusieurs niveaux, chaque niveau ayant sa structure de données de Groupe correspondante, pour obtenir une structure de données de carte globale illustrée sur la figure 7. La figure 5 représente une vue en plan d’un Emplacement Physique 20 comportant deux Groupes 50 distincts de Cellules 60, qui est représentatif d’un campus comportant une pluralité de bâtiments ou d’espaces extérieurs à travers lesquels des objets et des signaux peuvent passer. Un mode de réalisation représentatif comportant un sol en pente est illustré sur la figure 3. Il est représenté une vue en élévation de deux Cellules 60, chaque Cellule comportant un plancher en pente 500 avec différentes hauteurs de plancher de Face Frontière 530 et 540. La structure de données de Cellule illustrée sur la figure 9 comprend des attributs d’axe Z par hauteur de planche et par hauteur intérieure associée à chaque face. La manière dont la structure de données de Cellule illustrée peut être étendue pour inclure des attributs Z de plancher individuels associés spécifiquement à chaque face ressortira de manière évidente à l’homme du métier. Un mode de réalisation représentant une route bidirectionnelle incurvée sous la forme d’une pluralité de Groupes 50 de Cellules 60, chaque Groupe comportant un système de coordonnées distinct ayant une origine 10 et des Cellules de différentes dimensions pour mieux représenter la route physique. L’illustration montre comment des cellules orthogonales peuvent être utilisées pour représenter des espaces non orthogonaux dans le contexte de la présente invention. Des représentations de cellules non orthogonales conformes aux caractéristiques de l’espace physique sont également possibles, au prix de données supplémentaires nécessaires pour représenter la frontière. De telles représentations sont bien connues dans l'état de la technique. L’utilisation de l’attribut de perméabilité directionnelle est également illustrée sur la figure 6, la direction correspondant à la direction de déplacement étant désignée pour chaque voie de la chaussée. Un attribut de limite de vitesse peut également être incorporé. La carte numérique et la structure de données correspondante peuvent être stockées dans un dispositif de stockage 200 (cf. figure 9). Le dispositif de stockage 200 peut être, par exemple, mais sans s’y limiter, un système, appareil ou dispositif électronique, magnétique, optique, électromagnétique, infrarouge ou semi-conducteur. Des exemples plus spécifiques (liste non exhaustive) du dispositif de stockage 200 incluent les éléments suivants : une disquette d’ordinateur portable ; une mémoire à accès aléatoire ; une mémoire à lecture seule ; une mémoire à lecture programmable effaçable (ou mémoire Flash) ; et une mémoire à lecture seule de disque compact portable. Le dispositif de stockage 200 est un support utilisable ou lisible par ordinateur. Plus précisément, la présente invention concerne une carte numérique représentant un espace physique 20, ladite carte comprenant des Structures de Données 65 correspondant à une pluralité de Cellules 60, chacune desdites Cellules 60 correspondant à un emplacement particulier à l’intérieur dudit espace physique 20, chacune desdites cellules 60 comportant en outre une Frontière, ladite Frontière comportant en outre au moins un attribut de Perméabilité enregistré dans une Structure de Données. Selon un mode de réalisation particulier, ladite Frontière de chacune desdites Cellules 60 est bidimensionnelle. Selon un mode de réalisation particulier, ladite Frontière bidimensionnelle comprend une pluralité de Bords, chacun desdits Bords comportant au moins un attribut de Perméabilité enregistré dans une Structure de Données. Selon un mode de réalisation particulier, ladite Frontière de chacune desdites Cellules 60 est tridimensionnelle. Selon un mode de réalisation particulier, ladite Frontière comprend une pluralité de Faces (110, 120, 130, 140, 150, 160), chacune desdites Faces (110, 120, 130, 140, 150, 160) comportant au moins un attribut de Perméabilité enregistré dans une Structure de Données. Selon un mode de réalisation particulier, ledit attribut de Perméabilité se rapporte au mouvement physique d’objets. Selon un mode de réalisation particulier, ledit attribut de Perméabilité se rapporte à un type particulier d’objets. Selon un mode de réalisation particulier, ledit attribut de Perméabilité comprend en outre une référence à la vitesse. Selon un mode de réalisation particulier, ledit attribut de Perméabilité comprend en outre une référence à la direction. Selon un mode de réalisation particulier, ledit attribut de Perméabilité concerne la transmission de signaux radioélectriques. Selon un mode de réalisation particulier, ledit attribut de Perméabilité se rapporte à des signaux radioélectriques d’une fréquence particulière. Selon un mode de réalisation particulier, les structures de Données de Cellule 65 sont en outre incluses dans des Structures de Données de Groupe. L’invention concerne également un dispositif de stockage stockant une carte numérique selon l’invention. Les modes de réalisation particuliers décrits ici sont donnés à titre d’illustration et ne sont pas limitatifs ; d’autres modes de réalisation ressortiront aisément à l’homme du métier sur la base des divulgations faites ici, sans s’écarter de la portée de la présente invention. Carte numérique représentant un espace physique (20), caractérisée en ce que ladite Carte numérique comprend des Structure de Données (65) correspondant à une pluralité de Cellules (60), chacune desdites Cellules (60) correspondant à un emplacement particulier à l’intérieur dudit espace physique (20), chacune desdites cellules (60) comportant en outre une Frontière, ladite Frontière comportant en outre au moins un attribut de Perméabilité enregistré dans une Structure de Données. Carte selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite Frontière de chacune desdites Cellules (60) est bidimensionnelle. Carte selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite Frontière bidimensionnelle comprend une pluralité de Bords, chacun desdits Bords comportant au moins un attribut de Perméabilité enregistré dans une Structure de Données. Carte selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite Frontière de chacune desdites Cellules (60) est tridimensionnelle. Carte selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite Frontière comprend une pluralité de Faces (110, 120, 130, 140, 150, 160), chacune desdites Faces (110, 120, 130, 140, 150, 160) comportant au moins un attribut de Perméabilité enregistré dans une Structure de Données. Carte selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit attribut de Perméabilité se rapporte au mouvement physique d’objets. Carte selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit attribut de Perméabilité se rapporte à un type particulier d’objets. Carte selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit attribut de Perméabilité comprend en outre une référence à la vitesse. Carte selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit attribut de Perméabilité comprend en outre une référence à la direction. Carte selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit attribut de Perméabilité se rapporte à la transmission de signaux radioélectriques. Carte selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit attribut de Perméabilité se rapporte à des signaux radioélectriques d’une fréquence particulière. Carte selon la revendication 1, caractérisée en ce que les Structures de Données de Cellule (65) sont en outre incluses dans des Structures de Données de Groupe. Dispositif de stockage stockant une carte numérique selon l’une quelconque des revendications précédentes.