FR2803390A1 - RADIOELECTRIC DEVICE FOR LOCATING INDIVIDUALS - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif radioélectrique pour la localisation d'individus. The present invention relates to a radio device for locating individuals.
Elle s'applique principalement au sauvetage, à l'aide au diagnostique médical et à la prévention contre des dangers imminents que sont par exemple en montagne les menaces d'avalanche. It mainly applies to rescue, medical diagnostic assistance and prevention against imminent dangers such as mountain avalanche threats.
Les techniques de localisation actuelles font largement appel aux systemes de localisation par satellites du type de celui connu sous le sigle GPS qui est l'abréviation du vocable anglo-saxon" Global Positionning System "et aux systèmes de radiotéléphone cellulaires comme le système qui est l'abréviation du vocable anglo-saxon " Global System For Mobile Communication" qui permettent à des mobiles de communiquer par voie radio avec d'autres mobiles ou le réseau téléphonique public commuté l'intermédiaire de stations de base situées au centre de chaque cellule du réseau cellulaire. The current localization techniques make extensive use of satellite positioning systems of the type known as GPS, which is the abbreviation of the English term "Global Positioning System", and cellular radiotelephone systems, such as the system which is the abbreviation of the English word "Global System for Mobile Communication" which allow mobiles to communicate by radio with other mobiles or the public switched telephone network via base stations located in the center of each cell of the network cellular.
Dans un système de localisation par satellites de type GPS la position géographique d'un récepteur GPS est déterminée par une triangulation des pseudo-distances qui séparent le récepteur d'une grappe de satellites. Avec un tel système, tout individu porteur d'un récepteur GPS ne peut faire connaître sa position à des secours éloignés s'il dispose également d'un moyen de communication radio le mettant relation avec un centre de surveillance. In a GPS satellite location system the geographical position of a GPS receiver is determined by a triangulation of the pseudo-distances separating the receiver from a satellite cluster. With such a system, any individual carrying a GPS receiver can not make his position known to remote rescue if he also has a means of radio communication putting him in relation with a monitoring center.
Dans un système de communication de type dont une description peut être trouvée dans le livre intitulé "Réseaux -DCS" des auteurs Xavier Lagrange, Philippe Godlewski et Sami Tâbbane publié aux éditions de HERMES Science Publications Paris France.1999, localisation' des mobiles est également obtenue par une triangulation pseudo- distances mesurées entre le mobile à identifier et les stations de base, et l'initiative de la mesure des pseudo-distances revient aux stations de base voisines de la cellule dans laquelle circule le mobile. Un probleme se pose cependant lorsque la position du mobile n'a pas encore pu être identifiée ou a été perdue après une interruption du fonctionnement de son émetteur récepteur par exemple, alors qu'il s'est déplacé sur distance relativement importante. Dans ce cas un grand nombre stations de base réseau sont amenées à rechercher la nouvelle position mobile lorsque l'emetteur-récepteur est remis en marche. Lorsque plusieurs mobiles sont à localiser simultanément, un encombrement du réseau d'interconnexion des stations de base se produit. Cette perte de temps peut être préjudiciable dans certaines circonstances à l'acheminement de secours à des personnes individus en difficultés équipés de postes émetteurs -recepteurs GSM. Suivant un procédé plus récent, l'initiative la mesure des pseudo-distances dans un réseau GSM est laissée au mobile. Ce procédé laisse le choix au mobile de se faire ou non repérer cours de ses différentes activités. Le mobile acquiert les pseudo-distances entre lui et les stations plus proches ce qui à pour effet, à la différence cas précédent de limiter le nombre des mesures et de réduire la gêne sur réseau GSM. Le mobile renvoie alors les mesures à une station maîtresse qui effectue la triangulation et détermine ainsi la position du mobile. In a type of communication system, a description of which can be found in the book entitled "Networks-DCS" by the authors Xavier Lagrange, Philippe Godlewski and Sami Tâbbane published by HERMES Science Publications Paris France.1999, mobile location is also obtained by a pseudo-distance triangulation measured between the mobile to be identified and the base stations, and the initiative of the measurement of the pseudo-distances returns to the base stations close to the cell in which the mobile moves. A problem arises, however, when the position of the mobile has not yet been identified or has been lost after an interruption in the operation of its transceiver for example, while it has moved a relatively large distance. In this case, a large number of network base stations are required to search for the new mobile position when the transceiver is restarted. When multiple mobiles are to be located simultaneously, congestion of the base station interconnection network occurs. This loss of time can be detrimental in certain circumstances to the delivery of relief to individuals in difficulty equipped with transmitters-receivers GSM. In a more recent process, the initiative measures the pseudo-distances in a GSM network is left to the mobile. This process leaves the choice to the mobile to be or not to spot during its various activities. The mobile acquires the pseudo-distances between it and the nearest stations which has the effect, unlike the previous case to limit the number of measurements and reduce the discomfort on GSM network. The mobile then returns the measurements to a master station which performs the triangulation and thus determines the position of the mobile.
Cependant la précision de localisation de ces systèmes n'apparaît suffisante en montagne dans les cas d'avalanche notamment où les sauveteurs doivent pouvoir localiser très rapidement et au mètre près la présence d'individus enfouis sous une couverture neigeuse. Au mieux la précision de localisation sur un sol horizontal, avec une bonne répartition des stations de base, est de l'ordre de la centaine de mètres. On conçoit qu'en montagne les conditions pour obtenir cette précision soient difficiles à réunir. Quoiqu'il en soit, cette précision reste largement insuffiàante et ne permet pas d'effectuer des recherches sur des sols à dénivelées importantes. However the accuracy of location of these systems does not appear sufficient in the mountains in avalanche cases, especially where rescuers must be able to locate very quickly and to the nearest meter the presence of individuals buried under a snow cover. At best the accuracy of location on a horizontal floor, with a good distribution of base stations, is of the order of one hundred meters. It is understandable that in the mountains the conditions for obtaining this precision are difficult to bring together. Be that as it may, this precision remains largely insufficient and does not make it possible to carry out research on soils with important unevennesses.
Le but de l'invention est de pallier les inconvénients précités. The object of the invention is to overcome the aforementioned drawbacks.
A cet effet, l'invention a pour objet, un dispositif pour la localisation à courte et longue distance d'individus au travers d'un système de radiocommunication cellulaire comportant un nombre déterminé d'objets portatifs électroniques comprenant au moins un dispositif d'émission- réception d'ondes radioélectriques à longue portée muni d'un écran de visualisation et d'un moyen de communication pour communiquer avec des stations base du réseau et permettre leur localisation dans le réseau par une station de surveillance caractérisé en ce que le dispositif d'émission- réception programmé pour écouter des signaux de signalisation d'autres dispositifs d'émission-réception d'objets portatifs situés à proximité, et afficher l'écran de visualisation leurs codes d'identification et les amplitudes des champs électromagnétiques reçus de chacun d'eux pour en permettre localisation. To this end, the object of the invention is a device for the short and long distance localization of individuals through a cellular radiocommunication system comprising a determined number of portable electronic objects comprising at least one transmission device. - Reception of long-range radio waves provided with a display screen and a communication means for communicating with base stations of the network and enabling their location in the network by a monitoring station characterized in that the device transmission-reception programmed to listen for signaling signals from other hand-held transceivers of nearby portable objects, and display the display screen their identification codes and amplitudes of the electromagnetic fields received from each other to enable them to locate.
dispositif selon l'invention a pour principal avantage de permettre l'arrivée de secours aux endroits précis où se trouvent des personnes accidentées ou en difficultés dans les meilleurs délais tout en laissant la possibilité aux sauveteurs de rentrer en contact avec les personnes à secourir. device of the invention has the main advantage of allowing the arrival of relief in specific places where people are injured or in difficulty as soon as possible while leaving the opportunity for rescuers to get in touch with people to rescue.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent: La figure 1 un premier mode de réalisation d'un dispositif pour la mise en ceuvre du procédé selon l'invention. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent with the aid of the following description made with reference to the appended drawings which show: FIG. 1 a first embodiment of a device for implementing the method according to the invention; 'invention.
La figure 2 un deuxième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. FIG. 2 a second embodiment of a device according to the invention.
La figure 3 un graphe des temps représentant les signaux émis et reçus le dispositif transpondeur-émetteur-récepteur TER. FIG. 3 is a graph of the times representing the signals transmitted and received by the transponder-transmitter-receiver TER device.
La figure 4 un mode de réalisation d'un dispositif de guidage mis en ceuvre dans un objet portatif selon l'invention. Figure 4 an embodiment of a guiding device implemented in a portable object according to the invention.
Le dispositif selon l'invention permet à des utilisateurs porteurs d'objets portatifs électroniques, d'une part, d'entrer en communication avec un poste central de surveillance non représenté situé à distance dans réseau afin d'être localisé à l'intérieur d'une cellule du réseau et d'autre part, d'effectuer une localisation fine d'autres personnes situées à proximité utilisant des objets portatifs identiques. The device according to the invention allows users carrying portable electronic objects, on the one hand, to communicate with an unrepresented central monitoring station located remotely in a network in order to be located within a network. a network cell and on the other hand, to fine-tune other nearby people using identical portable objects.
Suivant un premier mode de réalisation qui est montré à la figure 1, chaque objet portatif se compose d'un premier ensemble 1 communication et de localisation à longue distance couplé à un deuxième ensemble 2 de détection d'incident et de localisation à courte distance, les ensembles 1 et 2 étant représentés respectivement à l'intérieur lignes fermées en pointillées. According to a first embodiment which is shown in FIG. 1, each portable object consists of a first set 1 communication and long-distance location coupled to a second set 2 of incident detection and short-range location, the sets 1 and 2 being respectively represented inside closed dashed lines.
L'ensemble 1 comporte un module de communication 3 comprenant au moins un émetteur récepteur d'onde radioélectrique couplé à une antenne 4 et un module de localisation à longue distance 5 qui peut être intégré au module de communication 3 ou couplé à celui-ci par une liaison 6. The assembly 1 comprises a communication module 3 comprising at least one radio wave transmission transmitter coupled to an antenna 4 and a long-distance locating module 5 which can be integrated in the communication module 3 or coupled thereto by a link 6.
L'ensemble 2 comporte un module de détection d'incident et un module de localisation et guidage terminal 8 comprenant un dispositif d'émission d'onde radioélectrique couplé à une antenne 9. The assembly 2 comprises an incident detection module and a terminal location and guidance module 8 comprising a radio wave emission device coupled to an antenna 9.
Une liaison 10 relie le module de détection d'incident 7 au module communication 3, et une liaison bidirectionnelle 11 relie le module de communication 3 au module de localisation et guidage terminal 8. A link 10 connects the incident detection module 7 to the communication module 3, and a bidirectional link 11 connects the communication module 3 to the terminal location and guidance module 8.
Accessoirement un clavier 12 peut être relié au module de communication 3 pour transmettre les demandes d'un utilisateur. Incidentally, a keyboard 12 may be connected to the communication module 3 to transmit the requests of a user.
Le module de communication 3 peut aussi être programmé pour passer dans un mode dit de scrutation d'objets portatifs situés dans sa périphérie. Cela permet à l'objet portatif scrutateur d'écouter les signaux de signalisation des modules de communication des autres objets portatifs situés dans sa zone et de visualiser sur l'écran les codes d'identification ainsi l'amplitude du champ reçu. Cette possibilité permet à l'objet portatif de fonctionner en mode simplifié sans utiliser l'ensemble 2 comprenant le module de localisation et guidage terminal 8. Ce fonctionnement souffre cependant d'un manque de directivité mais permet de dresser un premier bilan des personnes se trouvant dans le périmètre concerné et donner une indication sur les recherches à entreprendre. The communication module 3 can also be programmed to switch to a so-called mode of scanning of portable objects located in its periphery. This allows the portable scanner object to listen to the signaling signals of the communication modules of the other portable objects located in its zone and to display on the screen the identification codes and the amplitude of the received field. This possibility makes it possible for the portable object to operate in simplified mode without using the assembly 2 comprising the terminal location and guidance module 8. This operation however suffers from a lack of directivity but makes it possible to draw up an initial assessment of the persons in in the area concerned and give an indication of the research to be undertaken.
Egalement un dispositif de mesure de données physiques et psysiologiques 13 du type de celui décrit dans la demande de brevet FR<B>97-</B> <B>00175</B> déposée le 10-01-1997 au nom du demandeur, peut être couplé au dispositif de détection d'incident 7 et au dispositif localisation et de guidage 8. Dans ce cas le dispositif de mesure de données physiques et psysiologiques 13 reçoit des données de capteurs physiologiques placés sur corps de la personne porteuse de l'objet portatif. Comme l'objet portatif peut être fixé soit à la ceinture, dans la poche d'un blouson ou encore au poignet et que les capteurs de fréquence cardiaque, de température, ..sont par contre logés à différents endroits sur le corps comme par exemple le thorax, il est souhaitable pour l'agrément de la personne de disposer liaisons radio à courte portée entre les capteurs physiologiques et l'objet portatif. Les données obtenues peuvent alors être multiplexées avec les signaux de phonie et les mesures de pseudodistances transmis au travers réseau GSM. Also a device for measuring physical and physiological data 13 of the type described in patent application FR <B> 97 - <B> 00175 </ B> filed on 10-01-1997 on behalf of the applicant can be coupled to the incident detection device 7 and to the localization and guiding device 8. In this case the device for measuring physical and physiological data 13 receives physiological sensor data placed on the body of the person carrying the portable object. As the portable object can be attached either to the belt, in the pocket of a jacket or wrist and that the heart rate sensors, temperature, are by against housed in different places on the body as for example thorax, it is desirable for the approval of the person to have short-range radio links between the physiological sensors and the portable object. The data obtained can then be multiplexed with the speech signals and pseudo-measurements transmitted through the GSM network.
Suivant un autre mode d'utilisation non représenté du dispositif selon l'invention, il est également possible de brancher un vocodeur spécifique pour malentendant sur le GSM. Les handicapés peuvent alors être mis en communication comme tout à chacun et peuvent plus être localisés en cas d'incident, incendie par exemple. According to another mode of use not shown of the device according to the invention, it is also possible to connect a specific vocoder for the hearing impaired on the GSM. The disabled can then be put in communication as everyone else and can be more localized in case of incident, fire for example.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 2 où les éléments homologues à ceux de la figure 1 sont représentés avec les mêmes références, l'ensemble 1 peut être un combiné portable GSM du commerce couplé éventuellement à un récepteur GPS. Dans ce cas la communication des messages à longue distance entre poste de surveillance central et le dispositif s'effectue au travers du réseau GSM et la localisation du dispositif dans le réseau a lieu de façon connue soit par la mesure pseudo-distances entre plusieurs stations de base du réseau et le mobile utilisateur du dispositif puis triangulation par une station principale soit par le module GPS. According to another embodiment of the invention shown in FIG. 2, where the elements homologous to those of FIG. 1 are represented with the same references, the set 1 can be a commercially available GSM mobile handset possibly coupled to a GPS receiver. . In this case the communication of long-distance messages between the central monitoring station and the device is performed through the GSM network and the location of the device in the network takes place in a known manner either by measuring pseudo-distances between several stations of base of the network and the mobile device user then triangulation by a main station or by the GPS module.
Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits précédemment une localisation fine peut être effectuée par l'ensemble 2 par l'émission aléatoire par chaque émetteur sur une première fréquence porteuse de burst d'informations. In one or other of the embodiments described above, a fine localization can be performed by the set 2 by the random transmission by each transmitter on a first information burst carrier frequency.
Cette procédure permet à l'un ou plusieurs des objets portatifs (objet localisateur) de se mettre en mode "écoute et--recherche" sur la fréquence et permet de recueillir les niveaux des signaux reçus (RSSI> des différents autres objets portatifs à localiser. Les informations recueillies sont alors visualisées sur l'écran de visualisation du GSM. Dans ce mode de réalisation module 8 n'est qu'émetteur ou récepteur et non transpondeur. This procedure allows one or more of the portable objects (locator object) to go into "listen and search" mode on the frequency and to collect the levels of the received signals (RSSI> of the various other portable objects to locate The collected information is then visualized on the display screen of the GSM In this embodiment module 8 is only transmitter or receiver and not transponder.
mode de fonctionnement permet de donner rapidement un bilan des personnes se situant dans le périmètre radio et de donner ensuite une indication sur la position de la personne recherchée ;l'approche étant raffinée progressivement par des nouvelles mesures. Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits précédemment une localisation fine peut ausi être effectuée par l'ensemble 2 par l'émission aléatoire par chaque émetteur sur une première fréquence porteuse F1 de burst d'informations en les faisant suivre d'une écoute sur une deuxième fréquence F2 pendant un intervalle de temps déterminé. This mode of operation makes it possible to quickly give an assessment of the persons in the radio perimeter and then give an indication of the position of the person sought, the approach being gradually refined by new measures. In one or the other of the embodiments described above, a fine localization can also be carried out by the set 2 by the random transmission by each transmitter on a first carrier frequency F1 of information burst, followed by listening on a second frequency F2 during a determined time interval.
Cette procédure permet également à l'un des objets portatifs (objet localisateur) de collecter accessoirement les niveaux signaux reçus (RSSI) sur la fréquence F1 des différents autres objets portatifs à localiser. This procedure also allows one of the portable objects (locator object) to incidentally collect the received signal levels (RSSI) on the frequency F1 of the various other portable objects to be located.
Cette phase d'écoute systématique permet de recueillir des demandes particulières d'autres objets portatifs TER émetteurs et notamment une demande de mesure de distance. La phase d'écoute permet d'isoler un objet portatif émetteur particulier et d'effectuer une opération de calibrage fréquence, ce qui a pour avantage d'éviter la complexité d'une synchronisation très fine sur celui-ci. This systematic listening phase makes it possible to collect particular requests from other portable objects TER transmitters and in particular a request for measuring distance. The listening phase makes it possible to isolate a particular portable transmitter object and to perform a frequency calibration operation, which has the advantage of avoiding the complexity of a very fine synchronization thereon.
Plus généralement, l'objet portatif auquel est attribué rôle de terminal localisateur envoie lors de la phase d'écoute qui suit le burst d'information envoyé par un objet portatif TER, un message contenant et confirmant 'identité de l'objet portatif TER d'un individu à localiser qui seul, est admis à poursuivre la procédure de mesure de distance. More generally, the portable object which is assigned role of terminal locator sends during the listening phase that follows the information burst sent by a portable object TER, a message containing and confirming 'identity of the portable object TER d 'an individual to locate who alone, is allowed to continue the procedure of distance measurement.
Cette procédure consiste à faire émettre par l'objet portatif TER localisateur une rampe de fréquence dont l'amplitude est variable cours du temps, dans une bande de fréquences déterminée et à faire réémettre dans une autre bande de fréquences le même signal décalé d'un intervalle de fréquence F déterminée de l'objet portatif TER de l'individu à localiser. Le signal _décalé reçu par l'objet portatif TER localisateur est--comparé avec le signal envoyé mais décalé de la même valeur de fréquence ou d'une fréquence différente pour donner un écart de fréquence F-F'comme montré sur les figures 3A et 3B. This procedure consists in causing the portable object TER locator to transmit a frequency ramp whose amplitude is variable over time, in a determined frequency band and to re-transmit in another frequency band the same signal shifted by one frequency. determined frequency interval F of the portable object TER of the individual to be located. The signal _decaled received by the portable object TER locator is - compared with the signal sent but shifted by the same frequency value or a different frequency to give a frequency deviation F-F 'as shown in FIGS. 3B.
Pour la mise en oeuvre de ce processus il est commode d'utiliser une fréquence de rampe f(t) qui varie linéairement dans le temps, de la forme f (t) = f0+p.t (1) où p = AFIT est la pente de la rampe, AF est l'excursion en fréquence et T est la durée d'une rampe élémentaire.
Dans <SEP> ces <SEP> conditions <SEP> la <SEP> phase <SEP> instantanée <SEP> s'écrit <SEP> à <SEP> valeur
<tb> constante <SEP> près:
<tb> cp(t) <SEP> = <SEP> 2 <SEP> n <SEP> [f0.t <SEP> +'/2 <SEP> p.t2 <SEP> ] <SEP> (2)
<tb> La <SEP> représentation <SEP> des <SEP> différents <SEP> signaux <SEP> échangés <SEP> alors <SEP> la
<tb> suivante:
<tb> En <SEP> appelant <SEP> S1(t) <SEP> le <SEP> signal <SEP> émis <SEP> par <SEP> l'objet <SEP> portatif <SEP> localisateur
<tb> celui- <SEP> ci <SEP> représentable <SEP> par <SEP> une <SEP> relation <SEP> de <SEP> la <SEP> forme
<tb> (t) <SEP> = <SEP> a1 <SEP> cos <SEP> [cp(t)] <SEP> = <SEP> al.cos{2n <SEP> [f0.t <SEP> +1/2.p.t2]}
<tb> Le <SEP> signal <SEP> reçu <SEP> par <SEP> l'objet <SEP> portatif <SEP> de <SEP> l'individu <SEP> à <SEP> localiser <SEP> est <SEP> alors
<tb> de <SEP> la <SEP> forme:
<tb> (t <SEP> - <SEP> i) <SEP> = <SEP> b1.cos <SEP> (2 <SEP> n <SEP> [f0(t <SEP> -i)+1/2.p.(t <SEP> - <SEP> i)2]} <SEP> (4)
<tb> ou <SEP> i <SEP> représente <SEP> le <SEP> temps <SEP> de <SEP> transit <SEP> du <SEP> signal <SEP> entre <SEP> l'objet <SEP> portatif
<tb> TER <SEP> localisateur <SEP> et <SEP> l'objet <SEP> portatif <SEP> TER <SEP> de <SEP> l'individu <SEP> à <SEP> localiser.
<tb> In <SEP> these <SEP> conditions <SEP> the <SEP> phase <SEP> instant <SEP> is written <SEP> to <SEP> value
<tb> constant <SEP> by:
<tb> cp (t) <SEP> = <SEP> 2 <SEP> n <SEP> [f0.t <SEP> + '/ 2 <SEP> p.t2 <SEP>] <SEP> (2)
<tb> The <SEP> representation <SEP> of <SEP> different <SEP><SEP> signals exchanged <SEP> then <SEP>
<tb> Next:
<tb> In <SEP> calling <SEP> S1 (t) <SEP> the <SEP> signal <SEP> issued <SEP> by <SEP> the <SEP> portable object <SEP> locator
<tb> that <SEP> ci <SEP> representable <SEP> by <SEP> a <SEP> relation <SEP> of <SEP> the <SEP> form
<tb> (t) <SEP> = <SEP> a1 <SEP> cos <SEP> [cp (t)] <SEP> = <SEP> al.cos {2n <SEP> [f0.t <SEP> + 1 / 2.p.t2]}
<tb> The <SEP> signal <SEP> received <SEP> by <SEP> the <SEP> portable <SEP> object of <SEP> the individual <SEP> to <SEP> locate <SEP> is <SEP > then
<tb> of <SEP> the <SEP> form:
<tb> (t <SEP> - <SEP> i) <SEP> = <SEP> b1.cos <SEP> (2 <SEP> n <SEP> [f0 (t <SEP> -i) +1/2 .p. (t <SEP> - <SEP> i) 2]} <SEP> (4)
<tb> or <SEP> i <SEP> represents <SEP> the <SEP><SEP><SEP> transit <SEP> time of the <SEP> signal <SEP> between <SEP> the portable <SEP> object
<tb> TER <SEP> locator <SEP> and <SEP> the <SEP> portable <SEP> TER <SEP> object of <SEP> the individual <SEP> to <SEP> locate.
<Tb>
signal <SEP> S2 <SEP> (t) <SEP> réémis <SEP> par <SEP> l'objet <SEP> portatif <SEP> de <SEP> l'individu <SEP> à <SEP> localiser
<tb> est <SEP> défini <SEP> la <SEP> relation:
<tb> S2(t) <SEP> = <SEP> a2.cos{2 <SEP> n[(f0 <SEP> + <SEP> F) <SEP> (t <SEP> -i)+1/2.p.(t <SEP> - <SEP> i)2] <SEP> } <SEP> (5)
<tb> ou <SEP> F <SEP> représente <SEP> le <SEP> décalage <SEP> en <SEP> fréquence.
<tb> signal <SEP> S2 <SEP> (t) <SEP> re-issued <SEP> by <SEP> the <SEP> portable <SEP> object of <SEP> the individual <SEP> to <SEP> locate
<tb> is <SEP> defined <SEP> the <SEP> relation:
<tb> S2 (t) <SEP> = <SEP> a2.cos {2 <SEP> n [(f0 <SEP> + <SEP> F) <SEP> (t <SEP> -i) +1/2 .p. (t <SEP> - <SEP> i) 2] <SEP>} <SEP> (5)
<tb> or <SEP> F <SEP> represents <SEP> the <SEP> offset <SEP> in <SEP> frequency.
<Tb>
Enfin <SEP> le <SEP> signal <SEP> qui <SEP> est <SEP> reçu <SEP> par <SEP> l'objet <SEP> portatif <SEP> localisateur <SEP> écrit:
<tb> S2(t <SEP> - <SEP> -T <SEP> ) <SEP> = <SEP> b2.cos <SEP> (2 <SEP> n <SEP> [(f0 <SEP> + <SEP> F)(t <SEP> -2i)+1/2.p.(t <SEP> - <SEP> 2 <SEP> -T)2] <SEP> }
<tb> D'autre <SEP> part, <SEP> le <SEP> signal <SEP> de <SEP> référence <SEP> locale <SEP> généré <SEP> par <SEP> l'objet <SEP> portatif
<tb> localisateur <SEP> est <SEP> de <SEP> la <SEP> forme:
<tb> R(t) <SEP> = <SEP> a1.cos{ <SEP> 2 <SEP> n <SEP> [( <SEP> f0.+ <SEP> F')t <SEP> +1/2.p.t2] <SEP> } <SEP> (8)
<tb> La <SEP> distance <SEP> séparant <SEP> les <SEP> deux <SEP> terminaux <SEP> est <SEP> obtenue <SEP> analysant
<tb> le <SEP> produit <SEP> X(t) <SEP> du <SEP> mélange <SEP> entre <SEP> les <SEP> signaux <SEP> R(t) <SEP> et <SEP> S2(t <SEP> -i). <SEP> Ce <SEP> produit <SEP> vérifie
<tb> la <SEP> relation:
<tb> X(t) <SEP> =1/2 <SEP> a1.b2.cos{ <SEP> 2 <SEP> n <SEP> [2 <SEP> p <SEP> i <SEP> t <SEP> + <SEP> (F- <SEP> F <SEP> ) <SEP> t+2(f0 <SEP> + <SEP> F) <SEP> T <SEP> - <SEP> 2.p.T2] <SEP> } <SEP> (9)
<tb> Le <SEP> terme <SEP> (F'-F) <SEP> représente <SEP> un <SEP> décalage <SEP> fixe <SEP> en <SEP> fréquence <SEP> égal <SEP> à
<tb> zéro <SEP> si <SEP> F <SEP> est <SEP> choisi <SEP> égal <SEP> à <SEP> F. <SEP> Le <SEP> terme <SEP> 2 <SEP> p <SEP> i <SEP> de <SEP> l'équation <SEP> (8) <SEP> représente <SEP> une
<tb> fréquence <SEP> fb <SEP> dont <SEP> la <SEP> valeur <SEP> est <SEP> directement <SEP> proportionnelle <SEP> au <SEP> temps <SEP> de
<tb> transit <SEP> c'est <SEP> à <SEP> dire <SEP> à <SEP> la <SEP> valeur <SEP> de <SEP> la <SEP> distance <SEP> d <SEP> séparant <SEP> les <SEP> deux <SEP> objets portatifs. autres termes représentent des phases sans importance par la suite. La distance d s'obtient par la relation: d = c.i où c représente la vitesse de la lumiere. Finally <SEP> the <SEP> signal <SEP> which <SEP> is <SEP> received <SEP> by <SEP> the <SEP> portable object <SEP> locator <SEP> writes:
<tb> S2 (t <SEP> - <SEP> -T <SEP>) <SEP> = <SEP> b2.cos <SEP> (2 <SEP> n <SEP> [(f0 <SEP> + <SEP > F) (t <SEP> -2i) + 1 / 2.p. (T <SEP> - <SEP> 2 <SEP> -T) 2] <SEP>}
<tb> Other <SEP> part, <SEP><SEP><SEP> signal <SEP><SEP><SEP><SEP> generated <SEP><SEP><SEP><SEP><SEP><SEP>
<tb> locator <SEP> is <SEP> of <SEP> the <SEP> form:
<tb> R (t) <SEP> = <SEP> a1.cos {<SEP> 2 <SEP> n <SEP>[(<SEP> f0. + <SEP> F ') t <SEP> + 1 / 2.p.t2] <SEP>} <SEP> (8)
<tb> The <SEP> distance <SEP> separating <SEP><SEP> two <SEP> terminals <SEP> is <SEP> obtained <SEP> parsing
<tb> the <SEP> product <SEP> X (t) <SEP> of the <SEP><SEP> mixture between <SEP><SEP><SEP> R <SEP> and <SEP> S2 <SEP> signals (t <SEP> -i). <SEP> This <SEP> product <SEP> checks
<tb> the <SEP> relation:
<tb> X (t) <SEP> = 1/2 <SEP> a1.b2.cos {<SEP> 2 <SEP> n <SEP> [2 <SEP> p <SEP> i <SEP> t <SEP > + <SEP> (F- <SEP> F <SEP>) <SEP> t + 2 (f0 <SEP> + <SEP> F) <SEP> T <SEP> - <SEP> 2.p.T2] <SEP>} <SEP> (9)
<tb> The <SEP> term <SEP>(F'-F)<SEP> represents <SEP> a <SEP> fixed <SEP> offset <SEP> in <SEP> frequency <SEP> equal <SEP> to
<tb> zero <SEP> if <SEP> F <SEP> is <SEP> selected <SEP> equal <SEP> to <SEP> F. <SEP> The <SEP> term <SEP> 2 <SEP> p <SEP> i <SEP> of <SEP> the equation <SEP> (8) <SEP> represents <SEP> a
<tb> frequency <SEP> fb <SEP> where <SEP> the <SEP> value <SEP> is <SEP> directly <SEP> proportional <SEP> at <SEP><SEP> time of
<tb> transit <SEP> is <SEP> to <SEP> say <SEP> to <SEP> the <SEP><SEP> value of <SEP> the <SEP> distance <SEP> d <SEP> separating <SEP> the <SEP> two <SEP> portable objects. other terms represent unimportant phases thereafter. The distance d is obtained by the relation: d = ci where c represents the speed of light.
précision obtenue s'exprime par la relation: ='/2.(c. T/AF) Ofb granularité de précision sur la mesure de fb est reliée à durée d'émission du burst. Pour obtenir la précision souhaitée, il souhaitable d'émettre non pas une seule rampe mais plusieurs à la suite unes des autres. Soit N le nombre de rampes élémentaires, la granularité mesure devient Afb = 1/NT. L'erreur sur d devient Ad ='/2.(c. T/AF) /NT ='/2. / (OF.N) Dans la bande 860 MHZ en prenant un étalement AF = 600kHz N égal à , la granularité de mesure de distance Ad est égale à 1,25 m. prenant = ms, la granularité d'analyse en fréquence Afb = 1/NT = 5 Hz. obtained precision is expressed by the relation: = '/ 2. (c.T / AF) Ofb granularity of precision on the measurement of fb is related to burst emission time. To obtain the desired accuracy, it is desirable to emit not a single ramp but several following each other. Let N be the number of elementary ramps, the measured granularity becomes Afb = 1 / NT. The error on d becomes Ad = '/ 2. (c.T / AF) / NT =' / 2. / (OF.N) In the band 860 MHZ taking a spread AF = 600kHz N equal to, the distance measurement granularity Ad is equal to 1.25 m. taking = ms, the frequency analysis granularity Afb = 1 / NT = 5 Hz.
bande de fréquence à analyser correspond à une distance maximale 500 m, soit à une valeur maximale de fb = iAF /T = 2.d.AF/T.c = 2kHz.La d'analyse comporte alors 512 points. The frequency band to be analyzed corresponds to a maximum distance of 500 m, ie to a maximum value of fb = iAF / T = 2.d.AF / T.c = 2kHz. The analysis then has 512 points.
mode de réalisation d'un module de guidage terminal fonctionnant suivant le procédé qui vient d'être décrit est montré à la figure où les éléments homologues à ceux des figures 1 et 2 sont représentés avec les mêmes références. Celui-ci comprend un processeur de traitement signal 15 du commerce convenablement programmé pour effectuer le calcul de distance décrit précédemment. Le processeur 15 est couplé par premier 15, à une voie d'émission 16 et par un deuxième port 152 à voie de reception17. Un bus 18 relie un troisième port du processeur 15 au combiné GSM 3 et un quatrième port reçoit les signaux physiologiques du récepteur 13 portée par la liaison 14 au travers du convertisseur analogique -numérique ibis. embodiment of a terminal guide module operating according to the method which has just been described is shown in the figure where the elements homologous to those of Figures 1 and 2 are represented with the same references. This includes a commercially-available signal processing processor suitably programmed to perform the distance calculation described above. The processor 15 is firstly coupled to a transmission channel 16 and a second port 152 to a reception channel 17. A bus 18 connects a third port of the processor 15 to the GSM handset 3 and a fourth port receives the physiological signals of the receiver 13 carried by the link 14 through the analog-to-digital converter ibis.
voie d'émission 16 comprend un modulateur 19, un étage mélangeur un dispositif de commutation 21, un amplificateur 22 et un filtre 23, ces éléments étant reliés dans cet ordre en série entre le premier port 151 et l'antenne 9. L'étage mélangeur 20 mélange le signal fourni par modulateur 19 avec celui fourni par un synthétiseur de fréquences commandé en fréquence par le signal de rampe défini par la relation (1) dans le mode de fonctionnement avec transpondeur mais qui est commandé par fréquence fixe F1 pour l'émission de bursts lorsque l'objet portatif est dans mode de fonctionnement d'un objet portatif à localiser, ou commandé par la fréquence fixe F2 pour l'émission de bursts sur cette fréquence lorsque l'objet portatif est en mode localisateur. transmission channel 16 comprises a modulator 19, a mixer stage, a switching device 21, an amplifier 22 and a filter 23, these elements being connected in this series order between the first port 151 and the antenna 9. The stage mixer 20 mixes the signal supplied by modulator 19 with that provided by a frequency-controlled frequency synthesizer by the ramp signal defined by relation (1) in the transponder operating mode but which is controlled by fixed frequency F1 for the transmitting bursts when the portable object is in operating mode of a portable object to be located, or controlled by the fixed frequency F2 for transmitting bursts on that frequency when the portable object is in locator mode.
voie de réception 17 comprend un filtre 25, un amplificateur 26, un dispositif commutation 27, un étage mélangeur de fréquence 28, et un démodulateur ces éléments étant reliés dans cet ordre en série entre l'antenne 9 et deuxième port 152,1'étage mélangeur 28 mélange le signal fourni par l'amplificateur 26 au travers du dispositif de commutation 27 avec celui fourni un synthétiseur à fréquence 30 commandé également en fréquence le signal de rampe défini par la relation (1) en mode transpondeur mais aussi par une fréquence fixe lors de la réception des bursts sur la fréquence F1 en mode localisateur, et par une fréquence fixe aussi lors de la réception des bursts sur la fréquence F2 lorsque l'objet portatif est dans le mode de fonctionnement d'objet portatif à localiser. dispositif de transposition de fréquence 31 est couplé entre les dispositifs commutation 21 et 27. receiving channel 17 comprises a filter 25, an amplifier 26, a switching device 27, a frequency mixing stage 28, and a demodulator these elements being connected in this order in series between the antenna 9 and second port 152. mixer 28 mixes the signal supplied by the amplifier 26 through the switching device 27 with that provided by a frequency synthesizer 30 also frequency-controlled the ramp signal defined by the relation (1) in transponder mode but also by a fixed frequency when receiving the bursts on the frequency F1 in locator mode, and by a fixed frequency also when receiving bursts on the frequency F2 when the portable object is in the portable object operating mode to be located. frequency transposition device 31 is coupled between the switching devices 21 and 27.
dispositifs de commutation 21 et 27 comportent deux états A et B activés partir du clavier 12 du combiné GSM ou par une station de surveillance représentée dans le réseau GSM, ou d'un automate interne en fonction mode de fonctionnement en cours, ils permettent aux modules de guidage de fonctionner soit en interrogateur( émetteur- récepteur) pour le mobile localisateur, soit en transpondeur-répondeur pour les mobiles à localiser. Dans ce mode de fonctionnement les dispositifs de commutation et 27 sont positionnés respectivement dans les états A et B pour le module du mobile localisateur et ceux de l'objet portatif répondeur du mobile à localiser dans leur état B. Dans l'état A du commutateur 21 l'objet portatif est en mode interrogateur, il se trouve alors dans l'état de fonctionnement d'un poste central c'est à dire qu'il émet en sortie de la voie d'émission 16 le signal S1 (t) vers l'objet portatif de l'individu à localiser, et qu'il reçoit à 'entrée de la chaîne de réception 17 le signal S2(t-i) provenant de l'objet portatif de l'individu à localiser. switching devices 21 and 27 comprise two states A and B activated from the keypad 12 of the GSM handset or by a monitoring station represented in the GSM network, or an internal PLC in operation mode in progress, they allow the modules guide to operate either in interrogator (transceiver) for the mobile locator, or transponder-responder for the mobile to locate. In this operating mode, the switching devices and 27 are respectively positioned in the states A and B for the module of the mobile locator and those of the portable answering device of the mobile to be located in their state B. In the state A of the switch 21 the portable object is in interrogator mode, it is then in the operating state of a central station that is to say it emits at the output of the transmission channel 16 the signal S1 (t) to the portable object of the individual to locate, and receives at the input of the reception chain 17 the signal S2 (ti) from the portable object of the individual to locate.
Ce signal est transmis au travers du dispositif de commutation 27 placé dans l'état B sur une première entrée du dispositif de transposition de fréquence 31 pour être transposé de la fréquence de décalage -F. signal obtenu en sortie de l'étage mélangeur 32 résulte du mélange du signal R(t) appliqué par la sortie du commutateur 21 à l'entrée de l'amplificateur 22 avec le signal obtenu en sortie du dispositif de transposition de fréquence 31. Ce signal qui représente le terme en cosinus du signal X(t) est converti sous une forme numérique par le convertisseur analogique-numérique 33 avant d'être transmis au processeur 15 pour le calcul de la fréquence fb et de la distance d. La distance d calculée est transmise sur le bus 18 afin d'être visualisée par le combiné GSM avec l'identifiant du mobile localisé. This signal is transmitted through the switching device 27 placed in the B state on a first input of the frequency transposition device 31 to be transposed by the offset frequency -F. signal obtained at the output of the mixer stage 32 results from the mixing of the signal R (t) applied by the output of the switch 21 to the input of the amplifier 22 with the signal obtained at the output of the frequency transposition device 31. signal which represents the cosine term of the signal X (t) is converted into a digital form by the analog-digital converter 33 before being transmitted to the processor 15 for the calculation of the frequency fb and the distance d. The calculated distance d is transmitted on the bus 18 in order to be displayed by the GSM handset with the identifier of the localized mobile.
Côté répondeur les dispositifs de commutation 21 et 27 rebouclent la sortie de l'amplificateur 26 sur l'entrée de l'amplificateur 22 au travers du dispositif de transposition de fréquence 31 qui est chargé d'effectuer le décalage fréquence +F du signal s1(t-,z) reçu par le terminal à localiser. On the answering side, the switching devices 21 and 27 loop back the output of the amplifier 26 on the input of the amplifier 22 through the frequency transposition device 31 which is responsible for effecting the frequency shift + F of the signal s1 ( t-, z) received by the terminal to be located.
Comme il est possible de le vérifier sur la figure 4, des combinaisons différentes des états A et B des dispositifs<B>dé-</B> commutation 21 et 27 permettent de placer indifféremment chacun des objets portatifs en état de veille 'une émission d'un autre objet portatif que ceux- ci se trouvent dans le rôle de l'objet localisateur ou de l'objet localisé. As it is possible to verify in FIG. 4, different combinations of the states A and B of the switching devices 21 and 27 make it possible to place each of the portable objects in the idle state one transmission independently. of another portable object that these are in the role of the locator object or the localized object.
dispositif qui vient d'être décrit peut être avantageusement complété par un dispositif permettant d'indiquer la direction d'où proviennent les émissions d'un autre objet portatif détecté. Ceci peut être obtenu en incorporant à l'objet portatif un atténuateur enclenché lorsque le secouriste arrive à proximité de la personne recherchée, dans un rayon de quelques mètres. L'atténuateur permet alors de réduire fortement le signal reçu et de le recentrer dans la partie non saturée de la caractéristique distance/champ reçu. Une autre possibilité est d'utiliser une antenne directive 9 sur le module de localisation 8, solidaire par exemple de la face arrière du GSM; l'utilisateur tourne progressivement avec son GSM devant lui vers la direction présentant le maximum signal reçu. Mieux encore, une autre possibilité est de munir l'objet portatif deux antennes et de programmer le module de localisation 8 pour analyser déphasage des signaux reçus par les deux antennes. device which has just been described may be advantageously completed by a device for indicating the direction from which emissions from another portable object detected. This can be achieved by incorporating into the portable object an attenuator engaged when the rescuer arrives near the person sought, within a radius of a few meters. The attenuator then makes it possible to greatly reduce the received signal and to refocus it in the unsaturated part of the received distance / field characteristic. Another possibility is to use a directional antenna 9 on the location module 8, secured for example to the rear face of the GSM; the user rotates progressively with his mobile phone in front of him towards the direction presenting the maximum signal received. More preferably, another possibility is to provide the portable object two antennas and program the location module 8 to analyze phase shift signals received by the two antennas.
L'utilisation d'un combiné GSM du commerce pour réaliser à la fois la fonction de communication et la fonction de localisation à longue distance qui lui sont directement associées est naturellement recommandee, vu le faible prix de cet équipement. II suffit seulement de le relier par le 18 au module de guidage terminal (2) sur sa prise d'extension qui est formee par un interface RS232 classique. The use of a commercial GSM handset to perform both the communication function and the long-distance location function which are directly associated with it is naturally recommended, given the low price of this equipment. It is only necessary to connect it to the terminal guide module (2) at its extension socket, which is formed by a conventional RS232 interface.
Pour satisfaire aux contraintes d'autonomies liées à celles des batteries, car est clair qu'actuellement la charge des batteries des appareils portables ne tient pas plus de quelques jours en mode veille, à partir d'une charge complète et à condition de rencontrer des contraintes d'environnement normales à la température ambiante, il est conseillé munir respectivement le module de localisation et le module communication chacun de leur propre batterie. To meet the constraints of autonomies related to those of the batteries, because it is clear that currently the charge of the batteries of the portable devices does not take more than a few days in standby mode, from a complete charge and provided to meet environmental constraints normal at room temperature, it is advisable to provide respectively the localization module and the communication module each of their own battery.
Le système qui vient d'être décrit peut être configuré selon plusieurs modes de fonctionnement dépendant des-circonstances recherches. The system which has just been described can be configured according to several modes of operation depending on the circumstances under investigation.
Dans un premier mode le porteur de l'objet portatif selon l'invention peut autoriser le centre de surveillance à le localiser permanence. Suite à l'autorisation préliminaire donnée par le porteur de l'objet portatif, le dispositif envoie une demande de surveillance globale au centre de surveillance et active la fonction de localisation à longue distance. In a first mode the carrier of the portable object according to the invention may allow the monitoring center to locate it permanently. Following the preliminary authorization given by the holder of the portable object, the device sends a global monitoring request to the monitoring center and activates the long-distance location function.
Le porteur de l'objet portatif peut aussi, par une action manuelle sur le clavier de l'objet portatif, demander au centre de secours que l'on déclenche immédiatement des secours mais cette recherche peut aussi être activée par le centre de surveillance à condition cependant que le porteur de l'objet portatif ait au préalable autorisé le suivi. Lorsque par exemple le centre de surveillance constate que porteur de l'objet portatif reste trop longtemps statique à la précision près système de localisation, dans une zone dangereuse ou à risques, une équipe de recherche peut alors être dépêchée sur la zone concernée. Eventuellement un contact téléphonique, préalable à l'envoi de l'équipe de secours, est établi. The carrier of the portable object can also, by a manual action on the keyboard of the portable object, ask the emergency center that it triggers immediately emergency but this search can also be activated by the monitoring center provided however, the carrier of the portable object has previously authorized the follow-up. When, for example, the monitoring center finds that the carrier of the portable object remains static for too long at the accuracy of the location system, in a hazardous or at risk zone, a search team can then be dispatched to the area concerned. Possibly a telephone contact, prior to the dispatch of the rescue team, is established.
La recherche peut aussi être déclenchée automatiquement mais elle n'est encore possible que si l'utilisateur ait préalablement autorisé le suivi. En cas de chute et de perte conscience de la personne porteuse d'un objet portatif selon l'invention, dispositif de détection d'incident envoie automatiquement un signal d'alarme à travers le réseau vers le centre de surveillance et active instantanément le module de guidage terminal. The search can also be triggered automatically but it is still possible only if the user has previously authorized the tracking. In case of fall and loss of consciousness of the person carrying a portable object according to the invention, incident detection device automatically sends an alarm signal through the network to the monitoring center and instantly activates the module of terminal guidance.
Le capteur de détection d'incident consiste à détecter une chute par perte de verticalité ou par apparition d'une accélération excessive, le dépassement de seuils sur des paramètres physiologiques comme par exemple la fréquence cardiaque ou température. The incident detection sensor consists in detecting a fall by loss of verticality or by occurrence of excessive acceleration, the exceeding of thresholds on physiological parameters such as, for example, heart rate or temperature.
Naturellement le module guidage peut être actionné à distance.Naturally the guiding module can be operated remotely.
Lorsque par exemple une équipe secours arrive sur les lieux, dans la zone à fouiller, le responsable de l'équipe peut alors lancer sur le réseau un ordre d'activation du module de guidage terminal ce qui aura pour effet également de- l'alimenter sur sa propre batterie. Mais il- peut aussi l'activer directement pour permettre une localisation précise à courte distance pour 1ë passage de zones dangereuses comme les couloirs à avalanche. When for example a rescue team arrives at the scene, in the area to be searched, the team leader can then launch on the network an activation order of the terminal guidance module which will also have the effect of feeding on his own battery. But it can also activate it directly to allow accurate short-range location for the passage of dangerous areas such as avalanche corridors.
Claims (1)
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Family Applications (1)
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