La présente invention concerne une pièce d'horlogerie comprenant un récepteur GPS, destinée à indiquer la direction d'une destination ou d'un endroit "but" à partir d'un endroit "source" où se situe le récepteur GPS.
L'abréviation GPS désigne couramment un dispositif relié au Système de Positionnement Global, qui typiquement reçoit d'un satellite des données de coordonnées et d'heure. A titre d'exemple, ce récepteur a besoin de recevoir des signaux émis par quatre satellites différents, pour déterminer une localisation dans un espace à trois dimensions (latitude, longitude et altitude).
La structure d'un récepteur GPS est bien connue par l'homme de l'art, notamment dans "Radionavigation Systems" de Börje Forssell. Pour l'essentiel, un tel récepteur comporte un étage de conversion de la modulation radiofréquence RF et un étage de traitement de signal à basse fréquence. L'étage de conversion RF (dit front-end RF) comprend essentiellement un filtre passe-bande connecté en série avec un préamplificateur à faible bruit (couramment appelé LNA) connecté en série avec au moins un mélangeur asservi en phase par une horloge interne. L'étage de traitement du signal comprend essentiellement au moins un circuit de corrélation.
Le fonctionnement d'un tel récepteur GPS est le suivant. Ce récepteur reçoit un signal à haute fréquence émis par un satellite, par l'intermédiaire d'une antenne à laquelle il est connecté. Ce signal largement noyé dans le bruit est d'abord filtré puis converti en un signal à basse fréquence, par l'étage de conversion (front-end RF). Le signal à basse fréquence fourni par cet étage est ensuite injecté dans l'étage de traitement de signal à la sortie duquel est fournie une donnée de positionnement adaptée à un traitement numérique ultérieur.
Un avantage d'un tel récepteur GPS réside dans le fait que la conversion de la modulation haute-fréquence RF permet de réduire la consommation de puissance du récepteur et, plus généralement, du dispositif dans lequel il est intégré.
On connaît dans l'art antérieur des documents décrivant un tel récepteur GPS intégré dans une pièce d'horlogerie (typiquement une montre-bracelet), de sorte que l'ensemble détermine l'heure exacte dans un fuseau horaire différent ou non de celui où se trouve la pièce d'horlogerie. En guise d'exemple, la demande de brevet allemand No 4 204 435 au nom de Bodenseewerk Gerätetechnik décrit un récepteur de signaux GPS destiné à donner l'heure locale correcte.
Par ailleurs, il existe des pièces d'horlogerie (typiquement des montres-bracelets) permettant de déterminer la direction d'un endroit "but". Par exemple, la demande de brevet européen No 95 120 717.4 décrit une montre comprenant un dispositif d'indication d'un lieu géographique prédéterminé, en particulier La Mecque. De telles pièces d'horlogerie utilisent classiquement une boussole intégrée en tant que référence indiquant la direction du nord magnétique.
Un problème rencontré dans une pièce d'horlogerie comprenant une boussole réside dans le fait que l'aimant permanent associé à la boussole est perturbé par l'environnement magnétique de l'ensemble de la pièce d'horlogerie. Ce problème devient particulièrement gênant quand le mouvement horloger comporte des masses magnétiques. Une solution incomplète de ce problème consiste alors à éloigner l'aimant permanent des masses magnétiques, c'est-à-dire à augmenter l'encombrement de la pièce d'horlogerie, ce qui va à l'encontre de la préoccupation constante des horlogers. En outre, de telles pièces d'horlogerie n'apportent pas une solution simple pour déterminer la direction d'un endroit "but". En effet, cette détermination doit tenir compte de données physiques complexes comme la déviation entre le nord magnétique et le nord géographique.
Un objet de la présente invention est de pallier les inconvénients susmentionnés en prévoyant une pièce d'horlogerie destinée à indiquer la direction d'un endroit "but", sans avoir recours à une boussole.
Un autre objet de la présente invention est de prévoir une telle pièce d'horlogerie qui répond aux critères traditionnels d'esthétique et de confort pour une application horlogère.
Ces objets ainsi que d'autres sont atteints par la pièce d'horlogerie selon la revendication 1.
Un avantage de la présente invention est de fournir une telle pièce d'horlogerie qui fonctionne principalement à partir des coordonnées fournies par l'utilisateur et par le récepteur GPS, sans avoir besoin de se référer aux indications d'un appareil de type boussole.
Un autre avantage de la présente invention est de fournir une telle pièce d'horlogerie dont la structure est plus simple que les montres antérieures susmentionnées.
Un autre avantage de la présente invention est de fournir une telle pièce d'horlogerie dont les composants peuvent être intégrés dans une structure peu encombrante, ce qui rend la pièce d'horlogerie plus esthétique par rapport aux montres-bracelets antérieures susmentionnées.
Les objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donné à titre d'exemple uniquement, en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles:
- la fig. 1 représente un mode de réalisation préféré d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention;
- la fig. 2 représente un schéma fonctionnel sous forme de blocs de la structure interne d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention;
- la fig. 3 représente de façon schématique une vue en perspective d'un mode de fonctionnement préféré d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention; et
- la fig. 4 représente de façon schématique une vue de dessus de la fig. 3.
De façon générale, une pièce d'horlogerie selon la présente invention est utilisée dans une montre-bracelet représentée schématiquement en fig. 1.
La pièce d'horlogerie selon la présente invention est comprise dans une montre-bracelet 1 multi-fonctions constituée typiquement d'un cadran 2, d'une couronne 3, d'une première aiguille 4 indiquant par exemple les heures, d'une seconde aiguille 5 indiquant par exemple les minutes et de moyens d'affichage 6 du type décrit dans la demande de brevet européen No 91 108 796.3 au nom d'Eta SA. Ces différents composants sont inclus dans un boîtier ou une structure 7 montée sur un bracelet 9.
La fig. 2 représente un schéma fonctionnel sous forme de blocs de la structure interne d'une pièce d'horlogerie selon la présente invention, dont un mode de réalisation préféré est représenté en fig. 1.
Pour l'essentiel, en plus des éléments susmentionnés en relation avec la fig. 1, la structure 7 comprend aussi une antenne 10, un récepteur GPS 11, des moyens de traitement de données 12, des moyens de sélection 13, des moyens d'introduction de données 14, un moteur 15, une horloge interne 16 et une source d'alimentation 17.
L'antenne 10 est agencée de façon à pouvoir recevoir des signaux émis par un satellite, et comprend une sortie connectée à une première entrée du récepteur GPS 11, et peut constituer avantageusement une partie ou la totalité du cadran 2.
De préférence, le récepteur GPS 11 peut utiliser avantageusement des filtres à onde élastique (couramment appelés filtres SAW) dans la pièce d'horlogerie selon la présente invention. En effet, par rapport à des filtres classiques (par exemple des filtres en céramique), un filtre SAW fournit des caractéristiques électriques semblables telle que l'atténuation, tout en ayant une taille plus petite, ce qui est particulièrement avantageux pour des applications horlogères.
La sortie du récepteur GPS 11 est connectée à une première entrée des moyens de traitement de données 12, typiquement un microprocesseur. Les moyens de traitement de données 12 comprennent une deuxième entrée connectée à la sortie des moyens de sélection 13 propres à être actionnés par l'utilisateur de la pièce d'horlogerie, une troisième entrée connectée à la sortie des moyens d'introduction de données 14, et une sortie connectée à une entrée du moteur 15 relié aux aiguilles 4 et 5, et agencé de façon à entraîner les aiguilles 4 et 5. Une quatrième entrée des moyens de traitement de données 12 est reliée à l'horloge interne 16, comme cela est décrit ultérieurement.
Les moyens de sélection 13 peuvent être constitués d'un bouton poussoir intégré à la périphérie du cadran 2 ou, de préférence, au mécanisme de la couronne 3, lesdits moyens de sélection 13 étant agencés pour pouvoir sélectionner différentes fonctions.
Les moyens d'introduction de données 14, servant à fournir aux moyens de traitement de données 12 les coordonnées de l'endroit "but", c'est-à-dire la longitude, la latitude et l'altitude, sont réalisés de façon classique. A titre d'exemple, on peut citer les solutions suivantes de l'art antérieur. Dans le cas où la pièce d'horlogerie est intégrée dans une montre-bracelet, la demande de brevet européen No 95 117 979.5 au nom de la demanderesse de la présente demande décrit des premiers moyens d'introduction par défilement de villes, de régions ou pays sur un affichage à cristaux liquides lorsque la couronne de la montre-bracelet est entraînée en rotation.
La même demande de brevet décrit des seconds moyens d'introduction comprenant un cadran mobile muni de plusieurs repères correspondant à plusieurs villes importantes inscrites chacune à proximité du repère respectif. Dans ce cas, il suffit à l'utilisateur de la montre-bracelet de sélectionner une des villes sur le cadran en alignant l'aiguille des minutes sur le repère correspondant.
En outre, comme cela est connu dans la technique, l'homme de l'art peut utiliser pour le moteur 15 un moteur pas à pas et, de préférence, un moteur à double sens pour permettre une rotation des aiguilles 4 et 5 dans les deux sens.
L'horloge interne 16 (typiquement une base de temps associée à un cristal de quartz) a une première sortie connectée à une seconde entrée du récepteur GPS 11, et une seconde sortie connectée à la quatrième entrée des moyens de traitement de données 12 pour fournir un signal temporel.
Les différents composants de la structure 7 représentée en fig. 2 sont alimentés en tension par une source d'alimentation 17 telle qu'une pile.
La structure du type représenté en fig. 2 présente de nombreux avantages. Ainsi, l'utilisation d'un moteur à double sens permet une rotation des aiguilles dans les deux sens, ce qui permet de définir un mouvement élaboré des aiguilles, mais aussi de réduire la consommation d'énergie.
En relation avec les fig. 3 et 4, le fonctionnement de la pièce d'horlogerie selon la présente invention est le suivant.
A titre illustratif, l'utilisateur muni de la montre-bracelet 1 précédemment décrite se trouve initialement à un point A, et souhaite atteindre (par exemple en marchant) un point B dont il connaît la longitude, la latitude et l'altitude, formant un triplet de coordonnées géographique désignés par (B1, B2, B3). L'utilisateur enclenche le mode de fonctionnement "direction" par les moyens de sélection 13, ce qui a pour effet, dans le mode de réalisation préféré décrit ci-dessus, d'amener les aiguilles 4 et 5 à se superposer, comme cela est décrit dans le document cité ci-dessus, afin d'indiquer qu'un nouvel état de fonctionnement a été activé. L'utilisateur introduit alors le triplet de coordonnées (B1, B2, B3) du point B, point "but", par les moyens d'introduction de données 14.
L'utilisateur doit attendre d'être localisé par au moins quatre satellites par l'intermédiaire du récepteur GPS 11. Le récepteur GPS 11 stocke alors les codes d'accès auxdits satellites pour lui permettre de recevoir ultérieurement des informations, sans avoir besoin d'attendre à nouveau d'être localisé. Plus précisément, le récepteur GPS 11 reçoit les coordonnées géographiques et le temps d'au moins quatre satellites et, par un algorithme de calculs, comme cela est connu dans le document déjà cité "Radionavigation Systems" de Börje Forssell, le récepteur GPS 11 en déduit la position dudit utilisateur représentée par le triplet de coordonnées (A1, A2, A3), et fournit cette information aux moyens de traitement de données 12.
Puis, il commence à marcher dans une direction quelconque, vers un point A min par exemple, et le triplet de coordonnées (A min 1, A min 2, A min 3) est alors déterminé par le récepteur GPS 11. Le fonctionnement de la pièce d'horlogerie selon la présente invention est décrit, par exemple, en relation avec quatre satellites, puisque au moins quatre satellites sont nécessaires pour calculer le triplet de coordonnées de l'endroit où se situe le récepteur GPS 11, comme cela a été mentionné précédemment.
Ainsi, les moyens de traitement de données 12 reçoivent trois triplets de coordonnées: le triplet de coordonnées (A1, A2, A3) du point "départ", le triplet de coordonnées (A min 1, A min 2, A min 3) du point "marche", et le triplet de coordonnées (B1, B2, B3) du point "but". Dans l'exemple décrit, l'ensemble constitué des aiguilles 4 et 5 est alors déplacé sous l'action combinée des moyens de traitement de données 12 et du moteur 15, comme cela est décrit dans la demande de brevet européen No 95 120 717.4.
Par conséquent, si l'utilisateur utilise l'axe 6 h-12 h du cadran 2 de la montre-bracelet 1 en tant qu'axe de référence, et aligne ce dernier avec la direction dans laquelle il marche, c'est-à-dire la direction entre les points A et A min , alors les aiguilles 4 et 5 vont être déplacées sous l'action combinée des moyens de traitement de données 12 et du moteur 15, d'une façon telle que décrit dans la demande de brevet européen citée ci-dessus, pour indiquer la direction dans laquelle l'utilisateur doit marcher pour atteindre le point "but", c'est-à-dire la direction entre le point A min et le point B.
Ainsi, si l'utilisateur utilise l'axe 6 h-12 h du cadran 2 de la montre-bracelet 1 en tant qu'axe de référence, et aligne ce dernier avec la direction dans laquelle il marche, l'utilisateur se dirige vers le point "but", quand l'ensemble constitué des aiguilles 4 et 5 est parfaitement aligné avec l'axe 6 h-12 h, comme cela est représenté en fig. 4 au point A min min .
A titre d'exemple, dans le cas de l'application de la présente invention décrit ci-dessus, il suffit à l'utilisateur de marcher sur une distance d'environ trente mètres, pour qu'il reçoit une indication de la direction de l'endroit "but", cette distance étant dépendante de la résolution du récepteur GPS.
A titre de variante, des modifications ou des perfectionnements peuvent être apportés à la pièce d'horlogerie décrite ci-dessus de façon détaillée.
A titre de variante, on peut munir la pièce d'horlogerie selon la présente invention en outre d'un affichage à cristaux liquides du type décrit dans la demande de brevet européen No 91 108 796.3 au nom d'Eta SA, de sorte qu'un tel ensemble pourvu de moyens de mémorisation permet d'afficher des positions antérieures ou prédéterminées.
A titre de variante, on peut aussi munir la pièce d'horlogerie selon la présente invention de moyens de compensation de température en combinaison avec l'horloge interne 16, par exemple en utilisant un oscillateur thermo-compensé connu sous le nom de TXCO (l'abréviation anglaise de Temperature Controlled Crystal Oscillator). Il est particulièrement avantageux d'utiliser de tels moyens de compensation avec un récepteur GPS. En effet, la recherche de satellites permettant de déterminer la position du récepteur est d'autant plus rapide que l'horloge interne est précise, la situation idéale étant l'absence de biais entre le signal d'horloge provenant d'un satellite et le signal d'horloge interne. Par conséquent, de tels moyens de compensation rendent fiables l'utilisation de la pièce d'horlogerie, même dans des milieux extrêmes.
A titre de variante, on peut modifier la pièce d'horlogerie selon la présente invention de sorte qu'une des deux aiguilles indique la direction de l'endroit "but" tandis que l'autre indique, par exemple, la direction du nord géographique, ou bien encore s'aligne avec l'axe 6 h-12 h afin de faciliter la lecture de la direction de l'endroit "but".
A titre de variante, on peut munir la pièce d'horlogerie selon la présente invention d'un appareil externe susceptible d'être utilisé, par exemple, pour l'affichage d'une carte de navigation.
A titre de variante, la pièce d'horlogerie selon la présente invention peut comporter deux moteurs à double sens, de sorte que le mouvement des aiguilles de la pièce d'horlogerie peut être plus élaboré. Le second moteur à double sens peut aussi permettre de munir la pièce d'horlogerie selon la présente invention d'une aiguille supplémentaire pour indiquer, par exemple, les secondes.
Il va de soi que l'homme de l'art peut apporter bon nombre de modifications et de perfectionnements supplémentaires à la description détaillée de la pièce d'horlogerie selon la présente invention, sans sortir du cadre de la présente invention. A titre d'exemple, cette pièce d'horlogerie peut être utilisée dans de nombreux domaines d'application, par exemple dans le secteur automobile.