Brevet FR3151679A1 — publié le 20250131

Dispositif de contrôle d’allure pour les sports de course, constitué de lunettes de réalité augmentée (1) munie d’une application spécifique et d’un appareil de mesure d’allure et de pente (5). À travers les lunettes (1), la coureuse (2) peut voir son environnement par transparence, mais également une cible virtuelle (3), apparaissant comme projetée sur le sol (4) devant elle. La cible virtuelle sert de « lièvre » : elle se déplace devant la coureuse suivant une allure de consigne prédéfinie, de sorte que la coureuse n’a qu’à la suivre pour respecter ladite allure. Figure de l’abrégé : figure 1. Dispositif de contrôle d’allure affichant une cible en réalité augmentée L’invention s’inscrit dans le domaine des solutions d’assistance à la pratique sportive. Plus spécifiquement, l’invention concerne les systèmes et méthodes permettant aux pratiquants des sports de course de contrôler leur allure. 1. Le contrôle d’allure dans les sports de course Dans la pratique des sports de course, à l’entraînement ou en compétition, la maximisation des performances repose souvent sur le respect d’une allure prédéterminée. Mais respecter une allure précise est difficile. Les sportifs ont donc couramment recours à des solutions d’assistance, que l’on peut classer en deux catégories : Catégorie 1 : les méthodes utilisant une cible se déplaçant à l’allure voulue et qu’il suffit de suivre. La cible est par exemple un sportif spécialisé (appelé familièrement « lièvre »), un véhicule, ou encore une cible lumineuse projetée sur le sol depuis un véhicule. La cible peut également être figurée par un chenillard lumineux, disposé le long du parcours ; Catégorie 2 : les appareils électroniques individuels dotés d’un récepteur GPS, telles les montres de sport, qui mesurent la vitesse du sportif et lui signalent le non-respect de l’allure par un affichage sur écran ou un message sonore. Les méthodes de la catégorie 1 sont d’utilisation instinctive, mais elles sont difficiles à mettre en œuvre. Les appareils de la catégorie 2 sont simples à mettre en œuvre, mais ils sont peu instinctifs et donc en pratique peu efficaces quand toute l’attention est absorbée par l’effort. Le brevet FR3121612 décrit un dispositif de contrôle d’allure à la fois facile à mettre en œuvre - car individuel et portatif - et d’utilisation instinctive - car basé sur le principe de la poursuite d’une cible. Il utilise un laser pour projeter sur le sol un point lumineux qui progresse à l’allure voulue. Le point laser joue le rôle d’un petit animal autonome, qui « court » devant l’utilisateur suivant l’allure de consigne. L’utilisateur n’a plus qu’à le suivre, comme il suivrait un « lièvre » humain. Si l’utilisateur court trop vite, il rattrape peu à peu le point. S’il court trop lentement, le point le distance. S’il s’arrête brusquement, le point continue son chemin à l’allure de consigne. L’inconvénient d’un tel dispositif réside dans la puissance requise par le projecteur, surtout lors d’une utilisation en plein soleil. Le dispositif objet de la présente invention est similaire à celui décrit dans FR3121612. Il s’en distingue néanmoins par le fait qu’il ne projette pas une cible sur le sol de façon réelle, mais virtuelle, au travers de lunettes de réalité augmentée, résolvant ainsi le problème de puissance du projecteur. 2. Les lunettes de réalité augmentée Les lunettes dites de réalité augmentée sont des lunettes à verres transparents qui permettent à leur porteur de voir des objets virtuels incrustés dans le monde réel. Selon les modèles, ces lunettes sont équipées de capteurs plus ou moins sophistiqués, destinés à mesurer les mouvements de l’utilisateur et à comprendre son environnement. Ces capteurs ont néanmoins des limites, notamment : La vitesse de l’utilisateur est le plus souvent fournie par un récepteur GPS, qui souffre de problèmes de réception dans certaines situations : à proximité d’immeubles, sous un couvert végétal, etc. ; Quand une mesure de l’inclinaison du sol est présente, sa précision et sa réactivité sont faibles, du fait que les capteurs sont soumis aux mouvements incessants de la tête de l’utilisateur. Un des objectifs de la présente invention est de mesurer la vitesse de l’utilisateur et l’inclinaison du sol de façon plus précise et plus réactive. D’autre part, dans la plupart des modèles de lunettes de réalité augmentée, l’image incrustée dans le champ visuel de l’utilisateur ne l’est que sur une zone relativement étroite, appelée « champ de vision » ( Field of View en anglais). Cela veut dire, par exemple, que si l’utilisateur regarde un canapé virtuel incrusté dans son salon et qu’il tourne la tête de vingt degrés, le canapé disparaît, car il est sorti de la zone d’affichage. Un des objectifs de la présente invention est de tenir compte de cette limitation du champ de vision, tout en proposant une expérience utilisateur convaincante. Représentation schématique d’une coureuse à pied équipée du dispositif objet de l’invention, selon un mode particulier de réalisation et d’utilisation de l’invention. Exemple de cible virtuelle. La cible virtuelle de la vue à travers des lunettes de réalité augmentée, où le centre de la cible est hors champ. La cible virtuelle de la vue à travers des lunettes de réalité augmentée, où le centre de la cible est visible. Vue schématique, en coupe, de l’appareil de mesure d’allure et de pente, selon un mode particulier de réalisation et d’utilisation de l’invention. Présentation de l'invention Dans la suite du document, les paragraphes ne commençant pas par la mention « Dans une variante » ou « Dans des variantes » concernent le mode particulier de réalisation et d’utilisation représenté dans les figures 1 à 5. Au contraire, les paragraphes commençant par « Dans une variante » ou « Dans des variantes » concernent d’autres modes d’utilisation ou de réalisation de l’invention. Le dispositif objet de l’invention comprend : des lunettes de réalité augmentée (1) munies d’une application informatique spécifique ; un appareil de mesure d’allure et de pente (5). Ces deux constituants sont en communication grâce à un lien Bluetooth. À travers les lunettes (1), la coureuse (2) peut voir son environnement par transparence, mais également une cible virtuelle (3), apparaissant comme projetée sur le sol (4) à une distance (d) devant elle. Tout comme dans FR3121612, la cible virtuelle sert de « lièvre » : elle se déplace devant la coureuse suivant une allure de consigne prédéfinie, de sorte que la coureuse n’a qu’à la suivre pour respecter ladite allure. Étant donné que le champ de vision (10) des lunettes est limité, la cible virtuelle est conçue de telle sorte qu’on puisse en localiser le centre même s’il est hors champ. Description détaillée 1. Description détaillée des lunettes de réalité augmentée Le dispositif objet de l’invention comporte des lunettes de réalité augmentée (1) standards, dotées : d’une fonction d’affichage tête haute ; de capteurs destinés à mesurer la position, l’orientation et la vitesse des lunettes dans l’espace ; d’au moins une touche tactile ; d’une fonction d’installation et d’exécution d’applications informatiques ; d’une API pour développeurs, qui permet notamment d’afficher des objets virtuels dans le repère du monde (donc indépendamment des mouvements de tête de l’utilisateur (2)) ; d’une interface Bluetooth de communication avec des appareils externes. L’interface Bluetooth permet de connecter les lunettes (1) à l’appareil de mesure d’allure et de pente (5) et ainsi de recevoir : l’allure de la coureuse (2) ; l’inclinaison du sol (4) dans la direction de la course. Dans des variantes, d’autres types d’appareils connectés (montre de sport, foot pod …) fournissent l’une et/ou l’autre de ces deux données, en lieu et place de l’appareil (5). Dans une variante, les capteurs intégrés aux lunettes (1) fournissent l’une et/ou l’autre de ces deux données, en lieu et place de l’interface Bluetooth. La fonction d’affichage tête haute, associée à la touche tactile, permet la saisie d’informations par la coureuse, et notamment la saisie d’une allure de consigne (cette dernière pouvant être variable au cours du temps, par exemple en fonction du relief). Dans une variante, l’interface Bluetooth des lunettes (1) permet la connexion à un téléphone intelligent ou à une montre de sport, sur lesquels une application dédiée permet la saisie de l’allure de consigne. Une application informatique spécifique de pilotage des lunettes, utilisant l’API pour développeurs, est préinstallée dans les lunettes et exécutée au démarrage. Dès que la coureuse (2) entame sa course, ladite application commande l’affichage, en surimpression au paysage réel, d’une cible virtuelle (3) apparaissant comme projetée sur le sol à une distance (d) devant la coureuse (l’avant de la coureuse étant défini par le sens de la course). L’application fait ensuite varier dynamiquement la distance (d) de sorte que la cible apparaisse comme se déplaçant au sol suivant l’allure de consigne. Plus spécifiquement : L’allure relative de la coureuse par rapport à l’allure de consigne, notée d’ , est obtenue par simple soustraction. La distance (d) est calculée par intégration de d’ . Le sens de la course ( heading en anglais) est issu des capteurs des lunettes (1) ; À partir de (d), de l’inclinaison du sol et du sens de la course, on obtient facilement les coordonnées de la cible dans le repère du monde. L’inclinaison avant-arrière à donner à la cible est la même que celle du sol. Il est à noter qu'on n’incline pas la cible dans le sens gauche-droite, ce qui n’est pas gênant en pratique, car on court le plus souvent sur un sol relativement horizontal dans le sens gauche-droite. À cause du champ de vision (10) réduit, le centre de la cible virtuelle (3) n’est visible que lorsque la coureuse a le visage tourné directement vers lui ( ). Si la coureuse a tourné la tête ( ), le centre de la cible virtuelle n’est pas visible, car il est sorti du champ de vision (10). La cible virtuelle (3) est composée d’une série de cercles concentriques d’épaisseur croissante, de sorte que la coureuse perçoit instinctivement dans quelle direction se situe le centre de la cible quand ce dernier est hors champ ( ). Dans des variantes, les cercles concentriques sont d’une couleur de plus en plus vive à mesure que l’on s’approche du centre, ou bien ils portent des petits numéros décroissants, l’idée générale étant de rendre manifeste la direction du centre de la cible quand ce dernier est hors champ. 2. Description détaillée de l’appareil de mesure d’allure et de pente Le dispositif objet de l’invention comporte également un appareil de mesure d’allure et de pente (5) destiné à être assujetti physiquement à la coureuse (2) par le biais d’une ceinture ou d’un harnais. L’appareil (5) comprend : un module radar (11) ; une centrale inertielle (14) ; une interface Bluetooth (13), qui permet la connexion aux lunettes de réalité augmentée (1) ; un microcontrôleur (12). Le module radar (11) est fixé à l’appareil (5) selon un angle fixe et connu, de sorte qu’il soit orienté vers le sol et l’avant de la coureuse. Il est capable de mesurer : la distance MP (par mesure du temps de vol aller-retour du signal radar) ; la vitesse radiale du sol (par mesure Doppler). Dans des variantes, le module radar (11) est remplacé par un émetteur-récepteur lidar, laser ou ultrason, qui sont d’autres exemples de capteurs de distance et de vitesse radiale. La centrale inertielle (14) permet notamment de déterminer l’angle (a) entre l’axe du module radar (11) et la verticale. Le lien Bluetooth établi avec les lunettes de réalité augmentée (1) permet l’exécution d’une procédure de calibrage : sur l’écran des lunettes, on demande à l’utilisateur (2) de se placer sur un sol horizontal, de rester immobile et d’appuyer sur la touche tactile. La distance MP mesurée par le module radar (11) et la connaissance de (a) permettent alors au processeur (12) de calculer la hauteur (h). Dans une variante, par le biais des lunettes (1), on demande à l’utilisateur (2) de saisir la distance entre le sol et l’appareil (5), ce qui constitue un autre moyen de connaître (h). Pendant la course, le microcontrôleur (12) est chargé de calculer : l’inclinaison du sol dans la direction du mouvement de l’appareil (5) (à partir de MP, (h) et (a)) ; l’allure de l’appareil (5) (à partir de l’inclinaison du sol et de la vitesse radiale du sol). Ces résultats sont transmis en temps réel aux lunettes (1) via l’interface Bluetooth (13). En réalité, la hauteur (h) n’est pas constante au cours du temps, à cause des mouvements de la coureuse. Mais il est aisé de corriger (h) à tout instant grâce aux données d’accélération verticale mesurées par la centrale inertielle (14). Appareil de mesure d’allure et de pente (5) destiné à être assujetti à un utilisateur (2) ou à tout autre corps mobile, comprenant : Un capteur de distance et de vitesse radiale, par exemple un module radar (11), dirigé vers le sol (4) ; Une centrale inertielle (14) permettant de déterminer l’angle (a) entre l’axe du capteur (11) et la verticale ; Un microcontrôleur (12) permettant d’obtenir, à partir des données issues du capteur (11) et de la centrale inertielle (14) : l’inclinaison du sol (4) dans la direction du mouvement de l’appareil (5) ; l’allure de l’appareil (5). Dispositif de contrôle d’allure comprenant : L’appareil de mesure d’allure et de pente (5) selon la revendication précédente ; Des lunettes de réalité augmentée (1) ; Un moyen de saisir une allure de consigne ; Une application informatique de pilotage des lunettes (1), chargée notamment : de commander l’affichage, en surimpression au paysage réel, d’une cible virtuelle (3) apparaissant comme projetée sur le sol à une distance (d) devant l’utilisateur (2) ; de faire varier dynamiquement la distance (d) pour donner l’impression que la cible virtuelle (3) se déplace par rapport au sol (4) suivant ladite allure de consigne. Dispositif de contrôle d’allure selon la revendication précédente, où l’allure de consigne est variable au cours du temps, par exemple en fonction du relief. Dispositif de contrôle d’allure selon l’une des revendications 2 et 3, où la cible virtuelle (3) est composée de cercles concentriques, rendant ainsi manifeste la direction de son centre quand ce dernier n’est pas visible dans le champ de vision (10) permis par les lunettes (1).