Brevet FR3123982A1 — publié le 20221216

Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle, comprenant les étapes de : acquérir une première mesure de distance obtenue à partir d’au moins une mesure inertielle produite par au moins un capteur inertiel (9) d’un terminal mobile (2), et une deuxième mesure de distance obtenue à partir d’au moins une mesure de temps de vol ; évaluer une erreur de distance représentative d’une différence entre la deuxième mesure de distance et la première mesure de distance; à partir de l’erreur de distance, détecter la présence d’un obstacle (15) entre le terminal mobile et l’équipement de référence (1), et déterminer une ou des caractéristiques dudit obstacle. FIGURE DE L’ABREGE : Fig.2 Détection et caractérisation d’obstacle L’invention concerne le domaine de la cartographie de propagation de signaux radio (signaux Wi-Fi par exemple). ARRIERE PLAN DE L’INVENTION Un système Wi-Fi distribué permet de mettre en œuvre un réseau local maillé qui présente une couverture étendue. Un tel système Wi-Fi distribué comporte une pluralité de nœuds qui communiquent entre eux via une liaison dite « backhaul » qui utilise par exemple un lien radio Wi-Fi ou un lien filaire Ethernet. La liaison backhaul permet aux nœuds d’échanger des commandes, notamment de gestion, au travers d’un bus de communication. La liaison backhaul sert également de support aux différents flux de données entre les nœuds et le réseau. Chacun des nœuds intègre au moins un point d’accès Wi-Fi dit « fronthaul » permettant à un équipement externe de communiquer avec le réseau. L’un des nœuds du système Wi-Fi distribué est porteur d’une fonctionnalité de « maître ». Le nœud maître a pour missions de gérer le système Wi-Fi distribué, notamment son architecture, et de forcer chaque équipement externe connecté au réseau local à communiquer avec l’un des points d’accès fronthaul de l’un des nœuds en fonction de caractéristiques locales de propagation des signaux Wi-Fi. Les positions des nœuds et les caractéristiques de l’émission des signaux Wi-Fi ne sont pas toujours définies de manière optimale par rapport à l’espace que doit couvrir le réseau. En particulier, si les points d’accès sont positionnés arbitrairement dans une habitation par un utilisateur novice en la matière, la couverture du réseau n’est pas optimisée. On envisage donc de quantifier la propagation des signaux radio produits par les points d’accès, de manière à produire une cartographie de la qualité de connexion dans l’habitation. La carte réalisée peut être utilisée pour configurer les points d’accès du réseau de sorte que l’espace à cartographier soit couvert le plus efficacement possible. Cependant, une habitation comporte de nombreux obstacles qui ont une influence importante sur la propagation des signaux radio. Les murs pleins (béton, brique), en particulier, constituent des obstacles majeurs. Or, il n’existe pas actuellement de méthode simple, efficace et peu coûteuse pour détecter et caractériser les obstacles dans une habitation (ou dans tout autre bâtiment), ce qui représente un frein important dans la mise en œuvre de la cartographie de couverture Wi-Fi. OBJET DE L’INVENTION L’invention a pour objet d’améliorer la cartographie de propagation de signaux radio (Wi-Fi par exemple). En vue de la réalisation de ce but, on propose un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle, comprenant les étapes de : acquérir au moins un couple de mesures, chaque couple de mesures étant associé à une position courante d’un terminal mobile et comprenant une première mesure de distance et une deuxième mesure de distance entre ledit terminal mobile et un équipement de référence, chaque première mesure de distance étant obtenue à partir d’au moins une mesure inertielle produite par au moins un capteur inertiel du terminal mobile, chaque deuxième mesure de distance étant obtenue à partir d’au moins une mesure de temps de vol ; pour chaque couple de mesures : évaluer une erreur de distance représentative d’une différence entre la deuxième mesure de distance et la première mesure de distance dudit couple de mesures ; à partir de l’erreur de distance, détecter la présence d’un obstacle entre le terminal mobile et l’équipement de référence, et déterminer une ou des caractéristiques dudit obstacle. Le procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’invention exploite donc la différence entre les deuxièmes mesures de distance, obtenues à partir de mesures de temps de vol, et les premières mesures de distance, obtenues à partir de mesures inertielles, pour détecter des obstacles (par exemple des murs) et évaluer des caractéristiques (physiques et structurelles) desdits obstacles. La détection des obstacles permet d’améliorer très significativement la qualité de la cartographie de propagation de signaux radio. Le procédé de détection et de caractérisation d’obstacle est très efficace, mais aussi très simple à réaliser et très peu coûteux à mettre en œuvre, puisqu’il requiert uniquement un équipement de référence (par exemple une passerelle résidentielle) et un terminal mobile (par exemple un smartphone). L’invention est particulièrement astucieuse : elle utilise le fait que, lorsqu’un signal radio traverse un milieu étranger, il est ralenti par le phénomène de réfraction, de sorte que le temps de vol est allongé, ce qui provoque un allongement « parasite » de la distance mesurée. Le procédé de détection et de caractérisation d’obstacle exploite cet allongement parasite pour détecter et caractériser l’obstacle. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, dans lequel les mesures de temps de vol utilisent des signaux UWB, l’équipement de référence intégrant une ancre UWB. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, comprenant en outre l’étape de comparer l’erreur de distance avec un seuil prédéterminé, et de détecter la présence de l’obstacle si l’erreur de distance est supérieure au seuil prédéterminé. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, dans lequel l’obstacle est un mur et dans lequel les caractéristiques de l’obstacle comprennent une indication selon laquelle le mur est un mur creux ou un mur plein et/ou un indice de réfraction du mur et/ou un matériau avec lequel a été construit le mur et/ou une épaisseur du mur. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, comprenant en outre les étapes de : acquérir une valeur d’épaisseur préalablement définie et susceptible de correspondre à l’épaisseur du mur ; calculer un indice de réfraction approché du mur à partir de la valeur d’épaisseur préalablement définie et de l’erreur de distance ; déterminer, dans une table contenant une pluralité d’indices de réfraction prédéfinis associés chacun à un matériau prédéfini, un indice de réfraction consolidé qui est le plus proche de l’indice de réfraction approché, et en déduire le matériau avec lequel a été construit le mur. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, dans lequel la détermination de l’indice de réfraction consolidé consiste à déterminer, parmi les indices de réfraction prédéfinis, un indice de réfraction prédéfini particulier qui minimise une fonction représentative d’une distance entre l’indice de réfraction approché et les indices de réfraction prédéfinis de la table. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, dans lequel la distance est une distance euclidienne. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, comprenant en outre l’étape d’évaluer une épaisseur réelle du mur à partir de l’erreur de distance et de l’indice de réfraction consolidé. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, comprenant en outre l’étape, si aucun obstacle n’est détecté entre le terminal mobile et l’équipement de référence, de recaler la première mesure de distance sur la deuxième mesure de distance. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, dans lequel la détermination de la deuxième mesure de distance comprend les étapes : d’acquérir un signal UWB ; de détecter un premier pic du signal UWB en utilisant un fenêtrage temporel centré sur un temps de référence obtenu à partir de la première mesure de distance ; de produire la deuxième mesure de distance à partir d’un temps de survenue du premier pic. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, comprenant en outre une étape d’initialisation consistant à définir un point d’origine des premières mesures de distance et des deuxièmes mesures de distance, le point d’origine étant défini lorsque la position courante du terminal mobile est une position de référence dans laquelle se trouve l’équipement de référence. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, comprenant l’étape de faire positionner par un utilisateur le terminal mobile dans la position de référence pour définir le point d’origine. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, comprenant l’étape de détecter automatiquement que le terminal mobile se trouve dans la position de référence pour définir le point d’origine. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, dans lequel le terminal mobile est un smartphone. On propose de plus un procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit, dans lequel l’équipement de référence est une passerelle résidentielle. On propose de plus un terminal mobile comprenant une unité de localisation agencée pour produire les premières mesures de distance, une unité de mesure de temps de vol agencée pour produire les deuxièmes mesures de distance, et une unité de traitement dans laquelle est mis en œuvre le procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit. On propose de plus un programme d’ordinateur comprenant des instructions qui conduisent l’unité de traitement du terminal mobile tel que précédemment décrit à exécuter les étapes du procédé de détection et de caractérisation d’obstacle tel que précédemment décrit. On propose de plus un support d'enregistrement lisible par ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d’ordinateur tel que précédemment décrit. L’invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d’un mode de mise en œuvre particulier non limitatif de l’invention. Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : la représente une passerelle résidentielle et un smartphone ; la représente la passerelle résidentielle, le smartphone et un mur positionné entre la passerelle résidentielle et le smartphone ; la représente le cheminement autour du mur d’un utilisateur muni du smartphone ; la est un graphique qui représente, pour différentes positions courantes du smartphone, une première mesure de distance obtenue à partir de mesures inertielles et une deuxième mesure de distance obtenue à partir de mesures de temps de vol ; la est un graphique qui représente, pour chaque position courante, l’erreur de mesure entre la deuxième mesure de distance et la première mesure de distance ; la représente un signal radio pénétrant dans un mur avec un certain angle d’incidence ; la est une figure similaire à la , mais plus précise ; la est un graphique comprenant des courbes représentatives de la marche du signal radio dans le mur en fonction de l’angle d’incidence ; la représente un signal UWB reçu par le smartphone, alors qu’aucun obstacle ne se trouve entre le smartphone et la passerelle résidentielle ; la représente un signal UWB reçu par le smartphone, alors qu’un mur se trouve entre le smartphone et la passerelle résidentielle ; la est un graphique comprenant une courbe de premières mesures de distance et une courbe de deuxièmes mesures de distance, en fonction de la position courante du smartphone ; la est une table comprenant des caractéristiques de matériaux pouvant être utilisés pour construire un mur ; la représente deux équipements séparés par un mur, et le trajet direct d’un signal UWB ; la représente le signal UWB de la traversant le mur ; la représente un diagramme comprenant des étapes du procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’invention ; la représente une table comprenant des indices de réfraction prédéfinis ; la représente un diagramme comprenant des étapes d’un procédé permettant de déterminer un indice de réfraction consolidé. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle, comprenant les étapes de : acquérir au moins un couple de mesures, chaque couple de mesures étant associé à une position courante d’un terminal mobile (2) et comprenant une première mesure de distance et une deuxième mesure de distance entre ledit terminal mobile et un équipement de référence (1), chaque première mesure de distance étant obtenue à partir d’au moins une mesure inertielle produite par au moins un capteur inertiel (9) du terminal mobile (2), chaque deuxième mesure de distance étant obtenue à partir d’au moins une mesure de temps de vol ; pour chaque couple de mesures : évaluer une erreur de distance (E) représentative d’une différence entre la deuxième mesure de distance et la première mesure de distance dudit couple de mesures ; à partir de l’erreur de distance, détecter la présence d’un obstacle (15) entre le terminal mobile et l’équipement de référence, et déterminer une ou des caractéristiques dudit obstacle. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon la revendication 1, dans lequel les mesures de temps de vol utilisent des signaux UWB, l’équipement de référence intégrant une ancre UWB (3). Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape de comparer l’erreur de distance avec un seuil prédéterminé, et de détecter la présence de l’obstacle si l’erreur de distance est supérieure au seuil prédéterminé. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’obstacle est un mur (15) et dans lequel les caractéristiques de l’obstacle comprennent une indication selon laquelle le mur est un mur creux ou un mur plein et/ou un indice de réfraction du mur et/ou un matériau avec lequel a été construit le mur et/ou une épaisseur du mur. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon la revendication 4, comprenant en outre les étapes de : acquérir une valeur d’épaisseur préalablement définie et susceptible de correspondre à l’épaisseur du mur (15) ; calculer un indice de réfraction approché du mur à partir de la valeur d’épaisseur préalablement définie et de l’erreur de distance ; déterminer, dans une table (30, 31) contenant une pluralité d’indices de réfraction prédéfinis associés chacun à un matériau prédéfini, un indice de réfraction consolidé qui est le plus proche de l’indice de réfraction approché, et en déduire le matériau avec lequel a été construit le mur. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon la revendication 5, dans lequel la détermination de l’indice de réfraction consolidé consiste à déterminer, parmi les indices de réfraction prédéfinis, un indice de réfraction prédéfini particulier qui minimise une fonction représentative d’une distance entre l’indice de réfraction approché et les indices de réfraction prédéfinis de la table. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon la revendication 6, dans lequel la distance est une distance euclidienne. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon la revendication 5, comprenant en outre l’étape d’évaluer une épaisseur réelle du mur à partir de l’erreur de distance et de l’indice de réfraction consolidé. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre l’étape, si aucun obstacle n’est détecté entre le terminal mobile (2) et l’équipement de référence (1), de recaler la première mesure de distance sur la deuxième mesure de distance. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon la revendication 2, dans lequel la détermination de la deuxième mesure de distance comprend les étapes : d’acquérir un signal UWB (20 ; 22) ; de détecter un premier pic (21 ; 24) du signal UWB en utilisant un fenêtrage temporel centré sur un temps de référence obtenu à partir de la première mesure de distance ; de produire la deuxième mesure de distance à partir d’un temps de survenue (T1) du premier pic. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’une des revendications précédentes, comprenant en outre une étape d’initialisation consistant à définir un point d’origine des premières mesures de distance et des deuxièmes mesures de distance, le point d’origine étant défini lorsque la position courante du terminal mobile (2) est une position de référence dans laquelle se trouve l’équipement de référence (1). Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon la revendication 11, comprenant l’étape de faire positionner par un utilisateur le terminal mobile dans la position de référence pour définir le point d’origine. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon la revendication 11, comprenant l’étape de détecter automatiquement que le terminal mobile se trouve dans la position de référence pour définir le point d’origine. Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le terminal mobile est un smartphone (2). Procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’équipement de référence est une passerelle résidentielle (1). Terminal mobile comprenant une unité de localisation (7) agencée pour produire les premières mesures de distance, une unité de mesure de temps de vol (8) agencée pour produire les deuxièmes mesures de distance, et une unité de traitement (4) dans laquelle est mis en œuvre le procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’une des revendications précédentes. Programme d’ordinateur comprenant des instructions qui conduisent l’unité de traitement (4) du terminal mobile (2) selon la revendication 16 à exécuter les étapes du procédé de détection et de caractérisation d’obstacle selon l’une des revendications 1 à 15. Support d'enregistrement lisible par ordinateur, sur lequel est enregistré le programme d’ordinateur selon la revendication 17.