Brevet FR3114693A1 — publié le 20220401

ENSEMBLE COMPORTANT UN DISPOSI TIF EMETTEUR MOBILE ET UN SUPPORT DE FIXATION Ensemble comportant un support de fixation (S 1 ) et un dispositif émetteur radio UWB, ledit dispositif émetteur radio UWB comportant un module d’émission radio UWB et un module de réception radio UHF pour collecter des signaux afin d’alimenter électriquement le module d’émission UWB, ledit module de réception radio UHF comportant une antenne UHF polarisée (ANT 0 ) dans la bande de fréquence UHF, ledit dispositif émetteur radio UWB étant monté sur le support pour être mobile autour d’un axe de révolution (AR 1 ) solidaire d’un support de fixation (S 1 ). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 ENSEMBLE COMPORTANT UN DISPOSITIF EMETTEUR MOBILE ET UN SUPPORT DE FIXATION Domaine de l’invention Le domaine de l’invention concerne le domaine des étiquettes radio comportant une antenne radio UHF pour la collecte d’une énergie radio afin d’alimenter des composants électroniques notamment pour émettre des signaux UWB. Le domaine se rapport plus particulièrement à une étiquette radio et un support de fixation de cette étiquette à un objet permettant de recevoir une énergie d’une onde polarisée. Etat de l’art Il existe différentes solutions permettant de recevoir des signaux électromagnétiques polarisés visant à collecter une énergie suffisante pour faire fonctionner des composants électroniques. Un problème généralement observé est que les ondes radio collectées sont polarisées. Cette polarisation induit d’importants écarts de la quantité d’énergie collectée selon l’orientation de l’antenne UHF associée à l’étiquette radio. Ainsi, lorsqu’un dispositif est fixé sur un objet, la disposition dudit objet peut réduire considérablement l’énergie collectée par ladite étiquette selon l’orientation de ladite antenne vis-à-vis des ondes UHF reçues. Certains systèmes de l’état de l’art utilisent une polarisation circulaire, toutefois suite à un rebond ou une réflexion, la polarisation peut s’inverser et le récepteur peut ne plus recevoir le signal. Une autre solution consiste à utiliser deux antennes orthogonales chacune avec sa polarisation. Un inconvénient est que cette solution double le nombre de récepteurs dans le récepteur. D’autres solutions consistent à identifier l’orientation de l’antenne afin d’émettre dynamiquement selon une polarisation souhaitée. Toutefois, cette solution impose de mettre en œuvre un dispositif de suivi de l’orientation de l’antenne et un système pour orienter ou choisir l’antenne optimale à utiliser. Cette solution est couteuse énergétiquement et est incompatible d’une solution dans laquelle une économie d’énergie est recherchée, notamment pour des dispositifs émetteurs dits passifs, c’est-à-dire sans batterie. Selon un aspect, l’invention concerne un ensemble comportant un support de fixation et un dispositif émetteur radio UWB, ledit dispositif émetteur radio UWB comportant un module d’émission radio UWB et un module de réception radio UHF pour collecter des signaux afin d’alimenter électriquement le module d’émission UWB, ledit module de réception radio UHF comportant une antenne UHF polarisée dans la bande de fréquence UHF, ledit dispositif émetteur radio UWB étant monté sur le support de fixation de manière à être mobile autour d’un axe de révolution solidaire dudit support de fixation. Un avantage est de permettre d’optimiser la qualité du signal reçu en assurant une polarisation de réception constante ou sensiblement identique, quelle que soit la position ou l’orientation de l’objet sur lequel le dispositif émetteur UWB est fixé. Selon un mode de réalisation, le dispositif émetteur radio UWB est intégré dans un boitier mobile autour dudit axe de révolution. Un avantage est de favoriser le mouvement de rotation de l’émetteur UWB en le rendant compact avec un certain poids minimal. Selon un mode de réalisation, le centre de gravité de l’ensemble est désaxé vis-à-vis de l’axe de révolution. Un avantage est de favoriser le mouvement de rotation naturel induit par la gravité du dispositif émetteur autour d’un axe de rotation. Selon un mode de réalisation, le changement d’orientation du dispositif émetteur radio UWB dans un plan vertical laisse inchangée l’orientation de la plaque dans ce même plan, lorsque le support est formé, par exemple, par une plaque ou qu’il comprend une plaque. Selon un mode de réalisation, l’antenne UHF est polarisée verticalement ou horizontalement. La polarisation d'une antenne est la caractéristique d'une antenne traduisant son adaptation à l'orientation du champ électrique de l'onde reçue. Selon un mode de réalisation, l’antenne UHF est agencée à l’extrémité du support de fixation. Cette solution permet naturellement de déporter le poids de l’antenne à une extrémité du support de fixation pour contribuer à la faire tourner sous l’effet de la gravité. Selon un mode de réalisation, le support comporte une surface adhésive pour être collé sur un objet. Selon d’autres exemples, le support comporte des moyens de fixations pour être fixé audit objet, tel qu’un système de vis/écrou ou une sangle telle qu’un strap. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui suit, en référence aux figures annexées, qui illustrent : [Fig.1] : un exemple d’un ensemble de l’invention comportant un dispositif émetteur et un support de fixation. La notation « UWB » désigne la bande de fréquence « Ultra Wide Band ». La notation « UHF » désigne la bande « Ultra Haute Fréquence ». La figure 1 représente un exemple de réalisation dans lequel un support S 1 possiblement rigide comporte une face adhésive destinée à être apposée sur un objet. Selon un mode de réalisation, le support S 1 est en matière semi-rigide, voire flexible. Le support S 1 peut être dans une matière plastique de type élastomère, en plexiglas, ou encore en verre. Selon un exemple, le support S 1 est en métal en bois. Un dispositif émetteur EM 1 est préférentiellement monté dans un boitier ou une plaque fixée audit support S 1 par l’intermédiaire d’une liaison pivot. La liaison pivot AR 1 assure d’une part que le support S 1 et le dispositif émetteur EM 1 sont solidaires entre eux lorsqu’ils sont déplacés ou apposés sur un objet et d’autre part qu’une rotation de l’un par rapport à l’autre est toujours possible. La liaison pivot AR 1 peut être assurée par un élément formant localement un arbre ou un axe de rotation. Cet arbre peut être une tige ou encore un anneau. Selon un exemple, cet arbre peut être solidaire du support S 1 . Il peut être, par exemple, réalisé dans un même matériau et être fabriqué de sorte à former une seule pièce avec le support S 1 . La liaison AR 1 et le support S 1 peuvent, par exemple, être fabriqués par moulage ou impression 3D. L’arbre peut être muni d’un roulement pour aider à la rotation. Dans ce dernier cas, le dispositif émetteur EM 1 comprend une ouverture pour laisser passer l’arbre de la liaison AR 1 et permettre une rotation dudit dispositif émetteur EM 1 autour de l’arbre AR 1 . Selon un autre mode, l’arbre AR 1 est fixé au support. Il peut être collé ou fixé au moyen d’un dispositif de fixation. L’arbre AR 1 peut être par exemple solidaire d’une plaque intégrée dans le support par pressage ou collage. Le dispositif émetteur EM 1 est avantageusement fixé à l’arbre AR1 de manière à être décentré. Un intérêt est que la gravité entraine quel que soit la position du support S 1 une même orientation du dispositif émetteur EM 1 . Le dispositif émetteur EM1 tourne naturellement sous l’effet de son poids pour s’orienter toujours de la même manière vis-à-vis du local dans lequel est situé l’objet. Si l’objet est une caisse ou une palette, un intérêt est de disposer l’antenne de la même manière, quel que soit l’agencement de l’objet sur le sol ou dans un camion. Selon un mode de réalisation, le dispositif émetteur EM 1 est intégré dans un boitier de type plaquette de sorte qu’il ait un poids suffisant pour être entrainé par gravitation selon une même orientation. L’invention concerne donc un ensemble formé du dispositif émetteur EM 1 et d’un support S 1 auquel il est fixé par l’intermédiaire d’un arbre AR 1 . Le dispositif émetteur EM 1 comporte une antenne ANT 0 destinée à recevoir des signaux radio UHF afin d’énergiser certains composants du dispositif émetteur EM 1 . L’antenne ANT 0 est, par exemple, orientée horizontalement au sein du dispositif émetteur EM 1 . Dans cette configuration horizontale, la conversion d’énergie radio en énergie électrique est maximale du fait de la polarisation des signaux émis. L’avantage de la liaison pivot est de permettre une disposition de l’antenne ANT 0 horizontale, quel que soit le positionnement du support S 1 sur l’objet. L’invention est compatible d’une autre configuration dans laquelle l’antenne ANT 0 du dispositif émetteur EM 1 devrait être orientée selon un angle prédéterminé ou être dans une position verticale. Selon un mode de réalisation, le dispositif émetteur comporte une ouverture formant un trou traversant de part et d’autre de son bâti. L’ouverture est désaxée du centre du bâti pour favoriser la rotation dudit dispositif émetteur EM 1 . Lorsque l’objet auquel est fixé le support et le dispositif émetteur subit des rotations ou est mal positionné par l’opérateur , par exemple sur le côté au lieu d’être positionné la tête en haut, l’antenne par sa gravité et son axe décentré tourne et se repositionne tête verticale ou en horizontal ou selon un axe prédéfini. Selon un cas d’usage, l’opérateur colle le dispositif émetteur EM 1 sur le côté d’une palette, mais dans la mauvaise orientation. La gravité redresse alors le dispositif émetteur EM1, qui peut prendre la forme d’une étiquette radio. Exemple de réalisation d’un dispositif émetteur radio UWB Un dispositif émetteur radio UWB peut comprendre un support électronique comportant un modulateur et une antenne UWB. Le dispositif émetteur radio émet des messages sous la forme de séquences d’impulsions radio à bande ultra-large, dits « messages UWB ». De tels messages UWB, formés par une séquence d’impulsions radio, sont également désignés par « Ultra Wide Band-Impulse Radio » ou UWB-IR dans la littérature anglo-saxonne. Le dispositif émetteur de l’invention peut être assimilé à une étiquette radio lorsqu’elle est destinée à être apposée ou fixée à un objet pour être localisée. Le dispositif émetteur UWB comporte un modulateur et une antenne pour émettre un signal dans la bande UWB. Les données sont modulées par le modulateur. Selon un mode de réalisation, une mémoire et un calculateur peuvent être intégrés dans le dispositif émetteur radio pour traiter, stocker, mettre en forme les données à émettre dans les messages ou les signaux UWB. Selon un exemple de réalisation, le dispositif émetteur radio UWB comporte une alimentation afin de fournir une tension aux différents composants. Selon un autre mode de réalisation, l’alimentation électrique provient d’une capacité qui est chargée grâce à la réception et à la collecte d’ondes radio, par exemple dans la bande UHF. Selon un mode de réalisation, le dispositif émetteur radio UWB comporte un module de contrôle configuré pour piloter les émissions des messages UWB. Selon un mode de réalisation, la période d’émission, la puissance d’émission, le codage des données, la modulation UWB, etc. sont configurés dans le module de contrôle pour réaliser les émissions de messages UWB. Selon un exemple, un seuil d’énergie accumulée permet de déclencher l’émission d’un message UWB. Selon un mode de réalisation, les différentes fonctions énumérées peuvent être supportées par différents composants ou être mises en œuvre par le même composant. Selon un exemple de réalisation, le dispositif émetteur radio UWB comporte un module de réception radio pour recevoir un flux d’ondes radio. Dans ce mode de réalisation, une balise émettrice d’un flux radio permet au dispositif émetteur radio UWB de collecter une énergie radio fréquence. Selon un mode de réalisation, une balise émettrice d’un flux radio peut être une ou plusieurs stations d’alimentation électrique sans fil répartie(s) sur la zone géographique couverte par les balises de réception UWB. Dans ce mode de réalisation, les stations d’alimentation électrique sans fil alimentent à distance les étiquettes 20 en énergie électrique. Selon un mode de réalisation, les balises émettrices, également dénommées « stations d’alimentation électrique sans fil » ou générateur UHF, sont distinctes des balises réceptrices. Rien n’exclut cependant, suivant d’autres exemples, d’avoir une ou plusieurs desdites stations d’alimentation électrique sans fil qui soient intégrées dans une ou plusieurs balises réceptrices UWB, de sorte qu’au moins un équipement dudit système d’estimation de position est à la fois une station d’alimentation électrique sans fil et une balise réceptrice. Selon le mode de réalisation, le dispositif émetteur UWB comprend un redresseur pour convertir la puissance spectrale reçue par le module de réception radio en une tension ou un courant électrique. L’énergie convertie peut alors être stockée dans un accumulateur électrique, telle une capacité. L’accumulateur électrique se comporte donc comme une batterie permettant de délivrer l’énergie nécessaire à l’émission de messages UWB. Selon un exemple, la capacité peut être pilotée électriquement à partir d’une consigne électrique générée par composant ou directement par elle-même lorsqu’un niveau de charge est atteint. Selon un mode de réalisation, le dispositif émetteur de l’invention pourrait également alimenter un capteur et/ou un calculateur, par exemple un microprocesseur, qui s’interfacent avec le modulateur UWB. Selon un mode de réalisation, le dispositif émetteur radio UWB comprend un module de communication simplex. Par « simplex », on entend que le module de communication est adapté uniquement à émettre des messages UWB mais ne permet pas de recevoir des messages UWB émis par d’autres équipements tiers. Selon un exemple, le module de communication simplex se présente par exemple sous la forme d’un circuit électrique comportant des équipements tels qu’une antenne, un amplificateur, un oscillateur local, un mélangeur, un filtre analogique et tout autre équipement pouvant contribuer à l’émission de signaux UWB. Selon un exemple, le module de communication simplex est configuré pour émettre les messages UWB dans une bande de fréquences centrée sur 4 gigahertz (GHz) et/ou centrée sur 7.25 GHz. Rien n’exclut cependant de considérer des bandes de fréquences centrées sur d’autres fréquences. Les messages UWB, émis sous la forme de signaux radioélectriques, présentent à un instant donné un spectre fréquentiel instantané de largeur prédéterminée, par exemple comprise entre 500 mégahertz (MHz) et 2.5 GHz, ce qui correspond à des impulsions radio de durées comprises respectivement entre quelques nanosecondes et quelques dixièmes de nanosecondes. Dans un mode de réalisation, le module de communication simplex est configuré pour émettre les messages UWB en utilisant une modulation d’impulsion radio en tout ou rien (« On Off Keying » ou OOK dans la littérature anglo-saxonne) pour encoder des bits à émettre. C'est-à-dire que les valeurs des bits à émettre sont encodées par une présence ou une absence d’impulsion radio. Par exemple, si à un instant donné le bit à émettre vaut « 1 » alors le module de communication simplex émet une impulsion radio, alors que si le bit à émettre vaut « 0 » ledit module de communication simplex n’émet pas d’impulsion radio. De telles dispositions sont avantageuses en ce qu’elles permettent de réduire la consommation électrique nécessaire pour émettre un message UWB, puisque l’émission de bits à émettre à « 0 » ne consomme presque pas d’énergie électrique. Selon un autre mode de réalisation, une modulation en position d’impulsions radio (« Pulse Position Modulation » ou PPM dans la littérature anglo-saxonne) peut être mise en œuvre dans le procédé de l’invention. Par exemple, en considérant que les bits à émettre sous la forme d’impulsions radio sont cadencés à une période prédéterminée Tc, alors à chaque période Tc, les impulsions sont émises avec un décalage par rapport à la période Tc, la valeur dudit décalage dépendant de la valeur du bit à émettre. Selon un mode de réalisation, chaque impulsion radio à bande ultra-large peut être formée en multipliant un signal sinusoïdal par une enveloppe d’impulsions. Dans ce cas, l’oscillateur local formant le signal sinusoïdal correspondant à la fréquence porteuse des impulsions radio peut rester activé de manière continue sur la durée du message UWB, et l’amplitude dudit signal sinusoïdal est modulée par ladite enveloppe d’impulsion. En dehors des instants d’émission d’impulsions radio, l’amplitude du signal sinusoïdal est modulée par un signal de valeur nulle. Le signal modulé obtenu après modulation d’amplitude du signal sinusoïdal est ensuite fourni en entrée de l’amplificateur, qui peut également rester activé pendant toute la durée du message UWB à émettre. En modulant le signal sinusoïdal par une enveloppe d’impulsion avant d’amplifier, les impulsions radio sont formées avant l’amplificateur. Ledit amplificateur ne forme donc plus les impulsions radio mais se contente d’amplifier lesdites impulsions radio préalablement formées. Il est à noter qu’il est néanmoins possible de désactiver l’amplificateur entre les impulsions radio afin de réduire la consommation électrique de l’amplificateur. Selon un mode de réalisation, le module de contrôle comporte un ou plusieurs processeurs et des moyens de mémorisation (disque dur magnétique, mémoire électronique, disque optique, etc.) dans lesquels est mémorisé un produit programme d’ordinateur, sous la forme d’un ensemble d’instructions de code de programme à exécuter. Alternativement ou en complément, le module de contrôle comporte un ou des circuits logiques programmables (FPGA, PLD, etc.), et/ou un ou des circuits intégrés spécialisés (ASIC). Selon un mode de réalisation, le module de contrôle comporte un ensemble de moyens configurés de façon logicielle (produit programme d’ordinateur spécifique) et/ou matérielle (FPGA, PLD, ASIC, composants électroniques discrets, etc.). Afin de reconstruire la position d’un dispositif émetteur, le serveur comprend des moyens pour effectuer : Un contrôle de cohérence entre chaque message reçu par une pluralité de balises de réception, la cohérence correspondant à un écart de temps d’arrivée des messages inférieur à un seuil prédéfini et ; Une construction de la position d’un dispositif émetteur par un algorithme de trilatération entre les temps d’arrivée des différents messages UWB. Une telle méthode s’appuie sur l’exploitation des différents temps de vol des messages UWB émis par un dispositif émetteur et reçus par chaque balise de réception. Afin de réaliser un tel algorithme, selon un exemple, le système comprend un dispositif d’émission d’une horloge qui diffuse une donnée de synchronisation aux différentes balises de réception. Chaque balise B 1 , B 2 , B 3 reçoit un signal de synchronisation provenant par exemple d’un autre système ou d’une balise « maître ». Le signal de synchronisation est, par exemple, un signal comportant un marqueur temporel distribué à chaque balise, ledit signal étant généré à partir d’une horloge distante. Selon un cas de réalisation, chaque balise comprend un calculateur pour : extraire au moins une donnée d’identification de ladite étiquette radio ; calculer une information temporelle horodatant la réception d’un message émis par le dispositif émetteur, ledit marqueur temporel étant généré à partir d’une horloge et d’un message de synchronisation. Dans ce dernier cas, chaque balise comporte, par exemple, une interface pour recevoir ledit signal de synchronisation. Ensemble comportant un support de fixation (S 1 ) et un dispositif émetteur radio UWB, ledit dispositif émetteur radio UWB comportant un module d’émission radio UWB et un module de réception radio UHF pour collecter des signaux afin d’alimenter électriquement le module d’émission UWB, ledit module de réception radio UHF comportant une antenne UHF polarisée (ANT 0 ) dans la bande de fréquence UHF, ledit dispositif émetteur radio UWB (EM 1 ) étant monté sur le support de fixation (S 1 ) de manière à être mobile autour d’un axe de révolution (AR 1 ) solidaire dudit support de fixation (S 1 ). Dispositif émetteur radio UWB selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif émetteur radio UWB est intégré dans un boitier mobile autour dudit axe de révolution (AR 1 ). Dispositif émetteur radio UWB selon la revendication 1, caractérisé en ce que le centre de gravité de l’ensemble étant désaxé vis-à-vis de l’axe de révolution (AR 1 ). Dispositif émetteur radio UWB selon la revendication 1, caractérisé en ce que le changement d’orientation du dispositif émetteur radio UWB dans un plan vertical laisse inchangé l’orientation du support de fixation (S 1 ) dans ce même plan. Dispositif émetteur radio UWB selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’antenne UHF est polarisée verticalement ou horizontalement. Dispositif émetteur radio UWB selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux UHF reçus sont polarisés circulairement. Dispositif émetteur radio UWB selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’antenne UHF est agencée à une extrémité de du support de fixation (S 1 ). Dispositif émetteur radio UWB selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support (S 1 ) comporte une surface adhésive pour être collé sur un objet.