FR2948462A1 - Wireless communication device i.e. home theatre, position determining method for wireless personal area network, involves selecting reference group, and determining position of device of network based on selected group - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de découverte de positions de dispositifs d'un réseau de communication sans-fil, produit programme d'ordinateur, moyen de stockage et dispositif de découverte correspondants. 1. DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui des réseaux de communication, et plus particulièrement des réseaux de communication sans-fil à antennes programmables, tels que par exemple les réseaux de communication domestiques sans-fil utilisant la bande radio à 60 GHz. Plus précisément, l'invention concerne une technique de détermination de positions de dispositifs compris dans un réseau de communication sans-fil. 2. ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les réseaux domestiques ou réseaux PAN (pour "Personal Area Networks" en anglais) peuvent être câblés (comme c'est le cas pour les réseaux de type USB, Ethernet, ou encore selon les normes IEEE 1394) mais peuvent aussi reposer sur l'usage d'un médium sans-fil. On parle alors de réseau domestique sans-fil (ou réseau WPAN, pour "Wireless Personal Area Networks" en anglais). Les standards Bluetooth IEEE 802.15.1, UWB, ZigBee (IEEE 802.15.4), IEEE 802.1 le ou IEEE 802.15.3, sont à ce jour parmi les protocoles les plus utilisés pour ce type de réseaux. Les systèmes de transmission radio utilisent actuellement un large domaine de fréquences de transmission, compris généralement entre 2,5 GHz et 60 GHz. Ces fréquences sont particulièrement bien adaptées pour une transmission de données très haut débit dans un rayon limité, par exemple comme moyen de connectivité entre les différents éléments d'un réseau de communication de type home cinema . L'usage des antennes de transmission et de réception peut en outre jouer un rôle crucial dans la qualité de la communication pour de tels réseaux domestiques sans-fil. Une antenne isotrope est une antenne rayonnant avec les mêmes caractéristiques physiques dans toutes les directions de l'espace. Une antenne sélective est une antenne dont l'énergie rayonnée est volontairement répartie de manière inégale dans l'espace. Certaines directions sont privilégiées afin d'obtenir un meilleur gain. On parle alors de lobes de rayonnement . Un diagramme de rayonnement d'une antenne permet de visualiser ces lobes de rayonnement dans les trois directions de l'espace, c'est-à-dire dans le plan horizontal ou dans le plan vertical incluant le lobe le plus important. Un traitement de signal fondé sur une formation de faisceau (appelé beamforming en anglais) est une technique reposant sur l'usage de tableaux de transmission ou de capteurs de réception qui contrôlent l'orientation et/ou la sensibilité d'une antenne en fonction d'un diagramme de rayonnement. Lors de la réception d'un signal radio, cette technique permet d'augmenter la sensibilité du dispositif récepteur dans une direction désirée et ainsi diminuer la sensibilité de l'antenne pour des zones d'interférences ou fortement bruitées. Lors de la transmission d'un signal radio, cette technique permet d'augmenter la puissance du signal radio dans une ou plusieurs direction(s) désirée(s). De tels systèmes de communication présentent cependant une forte sensibilité aux phénomènes d'interférence et de masquage des liens de communication radio. Dans le cadre d'une configuration statique d'un réseau domestique, ces phénomènes peuvent être causés par la présence d'objets tels que des meubles, des plantes par exemple, ou par la présence d'êtres vivants au sein de la zone de couverture du réseau domestique. On connaît, dans l'état de la technique actuelle, plusieurs techniques connues permettant de déterminer la position relative de dispositifs de communication au sein d'un réseau sans-fil. Les techniques connues les plus courantes reposent généralement sur : - la transmission d'un signal d'identification et de positionnement d'équipement selon le principe de localisation par GPS (pour Global Positioning system en anglais ou système de positionnement mondial en français) ; ou - l'estimation de bilans de liaison radio permettant de déterminer les distances entre plusieurs équipements ; ou encore - l'estimation du temps de propagation d'un signal radio entre deux équipements distants permettant de déterminer la distance entre ces deux équipements. Une autre technique connue, basée sur un mécanisme de localisation par triangulation, peut également être utilisée dans certains réseaux sans-fil, tels que les réseaux GSM (pour Global System for Mobile communications" en anglais ou Système global de communication mobile en français), pour déterminer la position relative de dispositifs de communication. Cette seconde technique connue repose sur la détection d'un dispositif de communication mobile (tel qu'un radiotéléphone par exemple) à proximité de dispositifs de communication de type antennes relais (tel que par exemple les stations de base ou BTS (pour Base Transceiver Station ) de radiotéléphonie mobile. De par la connaissance de la zone de couverture du réseau auquel appartient chacune des antennes relais, un mécanisme de triangulation est mis en oeuvre à partir d'un ensemble de trois antennes relais détectées comme étant les plus proches du dispositif mobile, afin de définir une zone géographique dans laquelle est situé le dispositif mobile à localiser. A method of discovering device positions of a wireless communication network, computer program product, storage means and corresponding discovery device. FIELD OF THE INVENTION The field of the invention is that of communication networks, and more particularly wireless communication networks with programmable antennas, such as, for example, wireless home communication networks using the radio band. at 60 GHz. More specifically, the invention relates to a technique for determining positions of devices included in a wireless communication network. 2. BACKGROUND TECHNOLOGY The home networks or PAN networks (for "Personal Area Networks" in English) can be wired (as is the case for networks of the USB, Ethernet or IEEE 1394 type) but can also rely on the use of a wireless medium. This is called home wireless network (or WPAN network for "Wireless Personal Area Networks" in English). The IEEE 802.15.1, UWB, ZigBee (IEEE 802.15.4), IEEE 802.1 or IEEE 802.15.3 Bluetooth standards are among the most widely used protocols for this type of network. Radio transmission systems currently use a wide range of transmission frequencies, typically between 2.5 GHz and 60 GHz. These frequencies are particularly well suited for very high speed data transmission in a limited radius, for example as a means of connectivity between the different elements of a home cinema type communication network. The use of transmit and receive antennas can also play a crucial role in the quality of communication for such home wireless networks. An isotropic antenna is a radiating antenna with the same physical characteristics in all directions of space. A selective antenna is an antenna whose radiated energy is voluntarily distributed unequally in space. Certain directions are favored in order to obtain a better gain. We then speak of radiation lobes. A radiation pattern of an antenna makes it possible to visualize these lobes of radiation in the three directions of space, that is to say in the horizontal plane or in the vertical plane including the most important lobe. A signal processing based on beamforming (beamforming) is a technique based on the use of transmission boards or reception sensors that control the orientation and / or sensitivity of an antenna as a function of beamforming. a radiation pattern. When receiving a radio signal, this technique increases the sensitivity of the receiver device in a desired direction and thus reduce the sensitivity of the antenna for interference or highly noisy areas. When transmitting a radio signal, this technique increases the power of the radio signal in one or more desired direction (s). Such communication systems, however, have a high sensitivity to the phenomena of interference and masking of radio communication links. In the context of a static configuration of a home network, these phenomena can be caused by the presence of objects such as furniture, plants for example, or by the presence of living beings within the coverage area. of the home network. In the state of the art, several known techniques are known for determining the relative position of communication devices within a wireless network. The most common known techniques are generally based on: the transmission of an identification signal and positioning of equipment according to the GPS positioning principle (for Global Positioning System in English or global positioning system in French); or - the estimation of radio link budgets for determining the distances between several pieces of equipment; or else - the estimation of the propagation time of a radio signal between two distant equipments making it possible to determine the distance between these two equipments. Another known technique, based on a triangulation localization mechanism, can also be used in certain wireless networks, such as GSM networks (for Global System for Mobile Communications, in English or the Global System for Mobile Communication in French), This second known technique relies on the detection of a mobile communication device (such as a radiotelephone for example) in the vicinity of communication devices of the relay antenna type (such as, for example, mobile base station or BTS (for Base Transceiver Station) With the knowledge of the coverage area of the network to which each relay antenna belongs, a triangulation mechanism is implemented from a set of three antennas relays detected as being closest to the mobile device, to define a geographic area in which is located the mobile device to locate.
Néanmoins, toutes ces techniques connues précitées ne sont pas utilisables dans le contexte souhaité (à savoir dans un réseau de communication de type WPAN). En effet, dans le cadre d'un système de communication WPAN, les ondes radio subissent très fréquemment des réflexions et/ou absorptions lors de leur propagation dans un milieu donné. Ces phénomènes de réflexion et d'absorption sont plus particulièrement dus aux différents éléments (meubles, plantes, objets métalliques, humidité (forte concentration en oxygène), ...) que constitue le milieu dans lequel est mis en oeuvre le réseau de communication, ce qui engendre très fréquemment une modification du bilan des liaisons radio et ne permet donc pas l'utilisation d'une telle technique pour déterminer la position de dispositifs du réseau. En effet, cette technique connue nécessite l'utilisation d'un réseau de communication dans un milieu dit en champ libre , c'est-à-dire qui n'est pas (ou peu) sensible aux phénomènes d'interférence et de masquage. Cette technique n'est donc pas adaptée aux systèmes de communication WPAN car elle n'est pas maîtrisée dans un tel milieu. Quant à la technique connue de localisation par triangulation, elle nécessite la connaissance au préalable de la zone de couverture associée à chacune des antennes relais. Elle nécessite également la mise en oeuvre d'une étape de détection des antennes relais se trouvant les plus proches du dispositif à localiser. Par ailleurs, si on transpose cette technique connue de localisation par triangulation dans le contexte souhaité, du fait qu'on ne dispose pas de la position des antennes relais, il n'est alors pas possible de connaître les zones de couverture associées. Nevertheless, all these aforementioned known techniques are not usable in the desired context (ie in a WPAN type communication network). Indeed, in the context of a WPAN communication system, radio waves very frequently undergo reflections and / or removals during their propagation in a given medium. These phenomena of reflection and absorption are more particularly due to the various elements (furniture, plants, metal objects, humidity (high oxygen concentration), ...) that constitutes the medium in which the communication network is implemented, which very often causes a change in the balance of radio links and therefore does not allow the use of such a technique to determine the position of network devices. Indeed, this known technique requires the use of a communication network in a medium said free field, that is to say that is not (or little) sensitive to interference and masking phenomena. This technique is therefore not suitable for WPAN communication systems because it is not controlled in such a medium. As for the known technique of location by triangulation, it requires prior knowledge of the coverage area associated with each of the relay antennas. It also requires the implementation of a step of detecting the relay antennas closest to the device to be located. On the other hand, if this known triangulation localization technique is transposed into the desired context, since the position of the relay antennas is not available, it is not possible to know the associated coverage areas.
La zone géographique dans laquelle est situé le dispositif mobile à localiser ne peut donc pas être déterminée. En outre, l'étape de détection des antennes relais situées les plus proches du dispositif à localiser n'est pas garantie dans le contexte souhaité car elle est également basée sur un bilan de liaisons radio dont les inconvénients ont été développés ci-dessus. 3. OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention, dans au moins un mode de réalisation, a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique. Plus précisément, dans au moins un mode de réalisation de l'invention, un objectif est de fournir une technique permettant de découvrir la position, de manière relative, de dispositifs compris dans un réseau de communication sans-fil. Au moins un mode de réalisation de l'invention a également pour objectif de fournir une telle technique permettant de déterminer la position, de manière absolue, de dispositifs compris dans un réseau de communication sans-fil. The geographical area in which the mobile device to be located is located can not therefore be determined. In addition, the step of detecting the relay antennas located closest to the device to be located is not guaranteed in the desired context because it is also based on a radio link budget whose disadvantages have been developed above. OBJECTIVES OF THE INVENTION The invention, in at least one embodiment, has the particular objective of overcoming these various disadvantages of the state of the art. More specifically, in at least one embodiment of the invention, an objective is to provide a technique for discovering the relative position of devices included in a wireless communication network. At least one embodiment of the invention also aims to provide such a technique for determining the position, absolutely, of devices included in a wireless communication network.
Un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle technique qui permette de déterminer une distance entre au moins deux dispositifs du réseau, même dans le cas où ils ne peuvent pas communiquer directement. Encore un autre objectif d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle technique qui permette de minimiser les erreurs relatives aux estimations de positions. Un objectif complémentaire d'au moins un mode de réalisation de l'invention est de fournir une telle technique qui repose uniquement sur des moyens utilisés classiquement pour la transmission de données dans un réseau de communication sans-fil, autrement dit une technique qui soit simple à mettre en oeuvre et peu coûteuse. 4. EXPOSÉ DE L'INVENTION Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un procédé de découverte de positions de dispositifs compris dans un réseau de communication sans-fil. Un tel procédé comprend des étapes consistant à : obtenir, pour chaque dispositif d'un ensemble de dispositifs compris dans le réseau, une estimation d'au moins deux angles absolus de ligne de vue, compris chacun entre d'une part un axe estimé de ligne de vue entre ledit dispositif et un autre dispositif du réseau et d'autre part un axe de référence prédéfini ; - constituer une pluralité de groupes d'un nombre prédéfini de dispositifs parmi les dispositifs dudit ensemble ; - déterminer, pour chaque dispositif de chacun des groupes constitués, au moins un angle différentiel qui est la différence entre deux estimations d'angles absolus obtenus pour deux dispositifs dudit groupe constitué et par rapport à un même axe de référence prédéfini ; - sélectionner, parmi les groupes constitués, un groupe de référence en fonction d'un critère qui est, pour chacun des groupes constitués, la différence entre d'une part une somme d'angles différentiels, déterminés chacun pour un des dispositifs dudit groupe constitué, et d'autre part une valeur de référence ; - déterminer la position relative d'au moins un dispositif du réseau en fonction du groupe de référence sélectionné. Another objective of at least one embodiment of the invention is to provide such a technique which makes it possible to determine a distance between at least two devices of the network, even in the case where they can not communicate directly. Yet another object of at least one embodiment of the invention is to provide such a technique that minimizes errors relating to position estimates. A complementary objective of at least one embodiment of the invention is to provide such a technique which relies solely on means conventionally used for the transmission of data in a wireless communication network, in other words a technique that is simple to implement and inexpensive. 4. DISCLOSURE OF THE INVENTION In a particular embodiment of the invention, there is provided a method of discovering positions of devices included in a wireless communication network. Such a method comprises the steps of: obtaining, for each device of a set of devices included in the network, an estimation of at least two absolute angles of line of sight, each between an estimated axis of line of sight between said device and another device of the network and secondly a predefined reference axis; constituting a plurality of groups of a predefined number of devices among the devices of said set; determining, for each device of each of the groups constituted, at least one differential angle which is the difference between two absolute angle estimates obtained for two devices of said group constituted and with respect to the same predefined reference axis; selecting, from the groups constituted, a reference group according to a criterion which is, for each of the groups constituted, the difference between on the one hand a sum of differential angles, each determined for one of the devices of said group constituted , and on the other hand a reference value; determining the relative position of at least one device of the network according to the selected reference group.
Le principe général de ce mode de réalisation particulier de l'invention consiste donc à déterminer, en fonction de caractéristiques d'antennes programmables utilisées pour la mise en oeuvre de liens de communications entre des dispositifs d'un réseau de communication sans-fil, la position relative d'un ou plusieurs dispositifs par rapport à d'autres dispositifs du réseau. The general principle of this particular embodiment of the invention therefore consists in determining, according to the characteristics of programmable antennas used for the implementation of communication links between devices of a wireless communication network, the relative position of one or more devices relative to other network devices.
La localisation d'un dispositif du réseau est plus particulièrement effectuée à l'aide d'un groupe de dispositifs de référence dont la forme géométrique qu'ils constituent (chaque dispositif représentant un sommet de cette forme géométrique) présente la plus forte cohérence avec une forme géométrique prédéfinie. En d'autres termes, ce mode de réalisation particulier prévoit de sélectionner, parmi l'ensemble des groupes de dispositifs constitués, celui pour lequel les angles différentiels déterminés présentent la plus forte pertinence quant à la détermination des positions relatives des dispositifs du réseau. Ainsi, ce mode de réalisation particulier de l'invention repose sur une approche tout à fait nouvelle et inventive basée sur l'utilisation de caractéristiques d'antennes programmables des dispositifs et qui nécessite, au préalable, aucune mesure de distance entre les dispositifs du réseau. The location of a device of the network is more particularly carried out using a group of reference devices whose geometric shape they constitute (each device representing a vertex of this geometric shape) has the strongest coherence with a predefined geometric shape. In other words, this particular embodiment provides for selecting, from among all the groups of devices constituted, the one for which the determined differential angles have the greatest relevance in determining the relative positions of the devices of the network. Thus, this particular embodiment of the invention is based on a completely new and inventive approach based on the use of programmable antenna characteristics of the devices and which requires, beforehand, no measurement of distance between the devices of the network. .
Il est à noter que la notion d'angle absolu de ligne de vue ne doit pas être considérée uniquement comme étant un angle d'orientation d'antenne en réception, mais peut également l'être comme étant un angle d'orientation d'antenne en émission. En d'autres termes, aucune distinction n'est faite entre un angle d'orientation d'antenne en réception ou en émission. De façon avantageuse, ladite étape consistant à sélectionner un groupe de référence est effectuée en fonction d'au moins un critère supplémentaire appartenant au groupe comprenant : - pour chacun des groupes constitués, un niveau global de qualité de communication associé aux angles différentiels déterminés chacun pour un des dispositifs dudit groupe constitué ; - pour chacun des groupes constitués, un niveau global d'incertitude associé aux angles différentiels déterminés chacun pour un des dispositifs dudit groupe constitué. It should be noted that the notion of absolute line of sight angle should not be considered solely as a receiving antenna orientation angle, but can also be considered as an antenna orientation angle. in emission. In other words, no distinction is made between an antenna angle of reception or transmission. Advantageously, said step of selecting a reference group is performed according to at least one additional criterion belonging to the group comprising: for each of the groups constituted, an overall level of communication quality associated with the differential angles each determined for one of the devices of said group constituted; for each of the groups constituted, an overall level of uncertainty associated with the differential angles each determined for one of the devices of said group constituted.
Par l'un ou plusieurs de ces critères supplémentaires, il est donc possible d'affiner la sélection du groupe de référence parmi tous les groupes de dispositifs qui ont été préalablement constitués. Il est à noter que cette liste de critères n'est pas exhaustive. Selon une caractéristique avantageuse, ladite étape consistant à déterminer la position relative d'au moins un dispositif du réseau en fonction du groupe de référence sélectionné comprend des étapes consistant à, pour un dispositif à localiser n'appartenant pas au groupe de référence : - pour chacun des dispositifs du groupe de référence, obtenir une estimation d'angle absolu de ligne de vue entre ledit dispositif à localiser et ledit dispositif du groupe de référence ; - déterminer la position relative dudit dispositif à localiser en fonction des estimations d'angles absolus de ligne de vue obtenues pour les dispositifs du groupe de référence. La détermination de la position relative d'un dispositif à localiser qui n'est pas compris dans le groupe de référence peut donc être réalisée en mettant à contribution chacun des dispositifs constituant le groupe de référence. Cela permet, de manière itérative, de déterminer successivement la position relative de plusieurs dispositifs à localiser n'appartenant pas au groupe de référence. Selon une variante de réalisation, ladite étape consistant à déterminer la position relative d'au moins un dispositif du réseau en fonction du groupe de référence sélectionné comprend des étapes consistant à, pour un dispositif à localiser n'appartenant pas au groupe de référence : - pour chacun des dispositifs du groupe de référence, obtenir une estimation d'angle absolu de ligne de vue entre ledit dispositif à localiser et ledit dispositif du groupe de référence ; - déterminer au moins deux angles différentiels qui sont chacun la différence entre deux estimations d'angles absolus de ligne de vue obtenues pour deux dispositifs dudit groupe de référence et par rapport à un même axe de référence prédéfini ; - déterminer la position relative dudit dispositif à localiser en fonction des angles différentiels déterminés pour le dispositif à localiser. By one or more of these additional criteria, it is possible to refine the selection of the reference group among all groups of devices that have been previously formed. It should be noted that this list of criteria is not exhaustive. According to an advantageous characteristic, said step consisting in determining the relative position of at least one device of the network as a function of the selected reference group comprises the steps of, for a device to be located which does not belong to the reference group: each of the devices of the reference group, obtaining an absolute angle of view angle estimate between said device to be located and said device of the reference group; determining the relative position of said device to be located according to the estimates of absolute angles of line of sight obtained for the devices of the reference group. Determining the relative position of a device to be located that is not included in the reference group can therefore be achieved by using each of the devices constituting the reference group. This makes it possible, iteratively, to successively determine the relative position of several devices to be located that do not belong to the reference group. According to an alternative embodiment, said step consisting in determining the relative position of at least one device of the network as a function of the selected reference group comprises the steps of, for a device to be located that does not belong to the reference group: for each of the devices of the reference group, obtaining an absolute angle of view angle estimate between said device to be located and said device of the reference group; - determining at least two differential angles which are each the difference between two estimates of absolute line-of-sight angles obtained for two devices of said reference group and with respect to a same predefined reference axis; determining the relative position of said device to be located according to the differential angles determined for the device to be located.
Dans cette variante de réalisation, c'est le dispositif à localiser qui est mis à contribution pour déterminer sa propre position relative. Cela permet, de manière itérative, de déterminer successivement la position relative de plusieurs dispositifs à localiser n'appartenant pas au groupe de référence. De manière préférentielle, il comprend une étape consistant à introduire, dans ledit groupe de référence, au moins un dispositif dont la position relative a été déterminée. De manière incrémentale, il est donc possible d'intégrer dans le groupe de référence un dispositif, dont la position relative a été déterminée, pour former un nouveau groupe de référence. Ce nouveau groupe de référence ayant un nombre de données (angles absolus de ligne de vue, angles différentiels, niveau global de qualité de communication, niveau global d'incertitude, ...) plus important, permet d'estimer de manière plus précise la position relative d'autres dispositifs du réseau dont on cherche à localiser. En d'autres termes, on minimise de cette façon les erreurs relatives aux déterminations de positions. In this variant embodiment, the device to be located is used to determine its own relative position. This makes it possible, iteratively, to successively determine the relative position of several devices to be located that do not belong to the reference group. Preferably, it comprises a step of introducing, in said reference group, at least one device whose relative position has been determined. Incrementally, it is therefore possible to integrate in the reference group a device, whose relative position has been determined, to form a new reference group. This new reference group having a number of data (absolute angles of line of sight, differential angles, overall level of communication quality, overall level of uncertainty, ...) more important, makes it possible to estimate more precisely the relative position of other devices of the network which one seeks to locate. In other words, errors in position determinations are minimized in this way.
Préférentiellement, ledit nombre de dispositifs compris dans chacun des groupes constitués est trois, et en ce que ladite valeur de référence est 180 degrés.Cette forme géométrique permet d'obtenir des mesures de positions de façon rapide et efficace. Avantageusement, une opération consistant à obtenir une estimation d'angle absolu de ligne de vue d'un premier dispositif par rapport à un deuxième dispositif est effectuée par analyse de diagramme de rayonnement d'une antenne de réception ou d'émission dudit premier noeud. Du fait que les estimations d'angle absolu de ligne de vue sont obtenues par simple analyse du diagramme de rayonnement de l'antenne, seuls des moyens utilisés classiquement pour la transmission de données sont donc mis en oeuvre. Autrement dit, ce mode réalisation de l'invention est donc simple à mettre en oeuvre et peu coûteux. Avantageusement, il comprend des étapes consistant à : - obtenir une valeur de distance entre deux dispositifs dont les positions relatives ont été déterminées ; - déterminer une position absolue d'au moins un dispositif dont la position relative a été déterminée en fonction de ladite valeur de distance obtenue. Ainsi, à partir de la connaissance d'une ou plusieurs positions relatives de dispositifs du réseau et d'une distance absolue entre deux dispositifs dont on connaît également les positions relatives, on peut en déduire la position absolue de ce ou de ces dispositifs du réseau. Par cette méthode, il est donc possible de connaître la position absolue entre deux dispositifs du réseau même dans le cas où ils ne sont pas en mesure de communiquer (pour cause de masquage ou d'interférences par exemple). Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un produit programme d'ordinateur téléchargeable depuis un réseau de communication et/ou enregistré sur un support lisible par ordinateur et/ou exécutable par un processeur. Ce produit programme d'ordinateur comprend des instructions de code de programme pour la mise en oeuvre du procédé précité (dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation), lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. Preferably, said number of devices included in each of the constituted groups is three, and in that said reference value is 180 degrees. This geometric shape makes it possible to obtain position measurements quickly and efficiently. Advantageously, an operation of obtaining an absolute line of sight angle estimate of a first device with respect to a second device is performed by analyzing a radiation pattern of a receiving or transmitting antenna of said first node. Because absolute line of sight angle estimates are obtained by simple analysis of the antenna radiation pattern, only conventionally used means for data transmission are therefore implemented. In other words, this embodiment of the invention is therefore simple to implement and inexpensive. Advantageously, it comprises the steps of: obtaining a distance value between two devices whose relative positions have been determined; determining an absolute position of at least one device whose relative position has been determined as a function of said obtained distance value. Thus, from the knowledge of one or more relative positions of network devices and an absolute distance between two devices whose relative positions are also known, it is possible to deduce the absolute position of this or these network devices. . By this method, it is therefore possible to know the absolute position between two devices of the network even in the case where they are not able to communicate (because of masking or interference for example). In another embodiment, the invention relates to a computer program product downloadable from a communication network and / or recorded on a computer readable medium and / or executable by a processor. This computer program product includes program code instructions for carrying out the aforesaid method (in any one of its various embodiments), when said program is run on a computer.
Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un moyen de stockage lisible par ordinateur, éventuellement totalement ou partiellement amovible, stockant un programme d'ordinateur comprenant un jeu d'instructions exécutables par un ordinateur pour mettre en oeuvre le procédé précité (dans l'un quelconque de ses différents modes de réalisation). Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un dispositif de découverte de positions de dispositifs compris dans un réseau de communication sans-fil. Un tel dispositif de découverte comprend : - des premiers moyens d'obtention, pour chaque dispositif d'un ensemble de dispositifs compris dans le réseau, d'une estimation d'au moins deux angles absolus de ligne de vue, compris chacun entre d'une part un axe estimé de ligne de vue entre ledit dispositif et un autre dispositif du réseau et d'autre part un axe de référence prédéfini ; - des moyens de constitution d'une pluralité de groupes d'un nombre prédéfini de dispositifs parmi les dispositifs dudit ensemble ; - des premiers moyens de détermination, pour chaque dispositif de chacun des groupes constitués, d'au moins un angle différentiel qui est la différence entre deux estimations d'angles absolus obtenus pour deux dispositifs dudit groupe constitué et par rapport à un même axe de référence prédéfini ; - des moyens de sélection, parmi les groupes constitués, d'un groupe de référence en fonction d'un critère qui est, pour chacun des groupes constitués, la différence entre d'une part une somme d'angles différentiels, déterminés chacun pour un des dispositifs dudit groupe constitué, et d'autre part une valeur de référence ; - des deuxièmes moyens de détermination de la position relative d'au moins un dispositif du réseau en fonction du groupe de référence sélectionné. Selon une caractéristique avantageuse, lesdits deuxièmes moyens de 25 détermination de la position relative d'au moins un dispositif du réseau en fonction du groupe de référence sélectionné comprennent eux-mêmes, pour un dispositif à localiser n'appartenant pas au groupe de référence : - des deuxièmes moyens d'obtention, pour chacun des dispositifs du groupe de référence, d'une estimation d'angle absolu de ligne de vue entre ledit dispositif à 30 localiser et ledit dispositif du groupe de référence ; 15 20 - des troisièmes moyens de détermination de la position relative dudit dispositif à localiser en fonction des estimations d'angles absolus de ligne de vue obtenues pour les dispositifs du groupe de référence. Selon une variante de réalisation, lesdits deuxièmes moyens de détermination de la position relative d'au moins un dispositif du réseau en fonction du groupe de référence sélectionné comprennent eux-mêmes, pour un dispositif à localiser n'appartenant pas au groupe de référence : - des deuxièmes moyens d'obtention, pour chacun des dispositifs du groupe de référence, d'une estimation d'angle absolu de ligne de vue entre ledit dispositif à localiser et ledit dispositif du groupe de référence ; - des troisièmes moyens de détermination d'au moins deux angles différentiels qui sont chacun la différence entre deux estimations d'angles absolus de ligne de vue obtenues pour deux dispositifs dudit groupe de référence et par rapport à un même axe de référence prédéfini ; - des quatrièmes moyens de détermination de la position relative dudit dispositif à localiser en fonction des angles différentiels déterminés pour le dispositif à localiser. Préférentiellement, ledit nombre de dispositifs compris dans chacun des groupes constitués est trois, et en ce que ladite valeur de référence est 180 degrés. 5. LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 illustre un exemple d'un réseau de communication sans-fil dans lequel peut être mis en oeuvre le procédé de découverte selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 2 présente de manière schématique la structure d'un dispositif de communication mettant en oeuvre le procédé de découverte selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; - la figure 3A illustre de manière schématique une antenne programmable d'un dispositif de communication ; 30 5 10 15 20 25 - la figure 3B illustre un exemple de diagramme de rayonnement d'une antenne programmable ne présentant pas d'ambiguïté angulaire ; - la figure 3C illustre un exemple de diagramme de rayonnement d'une antenne programmable présentant une ambiguïté angulaire ; - la figure 4 représente un schéma de communication dans lequel est mise en oeuvre une méthode de détermination, pour un dispositif, d'un angle absolu de ligne de vue au regard d'un autre dispositif, selon un mode réalisation particulier de l'invention ; - la figure 5 représente un schéma de communication dans lequel est mise en oeuvre une méthode de détermination, pour un dispositif, d'un angle différentiel au regard de deux autres dispositifs, selon un mode réalisation particulier de l'invention ; - la figure 6 illustre schématiquement une méthode de sélection d'un groupe de dispositifs de référence constituant une forme géographique prédéfinie, selon un mode réalisation particulier de l'invention ; - la figure 7 illustre schématiquement une méthode de détermination de positions relatives de dispositifs compris dans un groupe de référence, selon un mode réalisation particulier de l'invention ; - la figure 8 représente un schéma de communication dans lequel est mise en oeuvre une méthode de détermination de position relative d'un dispositif n'appartenant pas au groupe de référence illustré à la figure 7, selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 représente un schéma de communication dans lequel est mise en oeuvre une méthode de détermination de position relative d'un dispositif n'appartenant pas au groupe de référence illustré à la figure 7, selon un second mode de réalisation de l'invention ; - la figure 10 présente un organigramme d'un algorithme de détermination des positions relatives de l'ensemble des dispositifs du réseau, selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; la figure 11 présente un organigramme d'un algorithme de détermination des positions absolues de l'ensemble des dispositifs du réseau, selon un mode de réalisation particulier de l'invention. 6. DESCRIPTION DÉTAILLÉE On présente, en relation avec la figure 1, un exemple d'un réseau de communication sans-fil 100 dans lequel est mis en oeuvre le procédé de découverte, selon un mode de réalisation particulier conforme à l'invention. Plus particulièrement, le réseau 100 de la figure 1 illustre un système de communication sans-fil, de type home cinéma par exemple, comprenant un dispositif source 112 disposant de deux antennes de transmission 110 et 111, ainsi qu'une pluralité de dispositifs émetteurs et récepteurs 120, 130, 140, 150, 160, chaque dispositif pouvant se comporter alternativement comme un dispositif émetteur et un dispositif récepteur et ne présentant qu'une seule antenne pour la transmission et la réception de signaux de données radio. De plus, certains noeuds peuvent jouer le rôle de noeud relais, c'est-à-dire dire qu'ils retransmettent sur le réseau des données qu'ils ont préalablement reçues d'un autre noeud. Les dispositifs du réseau sont tous interconnectés par des liens de communication radio 170. En effet, même si les signaux radio peuvent être diffusés dans toutes les directions, certains noeuds relais ou récepteurs peuvent ne pas être en mesure de détecter ces signaux radio en raison de la présence d'obstacles ou de la directivité des antennes. Une liaison radio n'est donc pas nécessairement présente entre un dispositif émetteur et tout autre dispositif récepteur du réseau. Afin de limiter ce phénomène de masquage et afin de fournir de la redondance d'information (dont l'objectif est de faciliter le décodage des données par un dispositif récepteur), des dispositifs relais sont définis dans le réseau pour relayer les données transmises par un dispositif émetteur. À titre d'exemple, le dispositif 120, considéré ici comme récepteur, peut potentiellement recevoir jusqu'à six exemplaires (ou copies) d'un même paquet de données d'origine, soit directement depuis le dispositif source 112, soit via les dispositifs relais 130, 140, 150, 160, dans le cas où la politique de relais mise en oeuvre au sein du réseau le permet. In another embodiment, the invention relates to a computer readable storage means, possibly totally or partially removable, storing a computer program comprising a set of instructions executable by a computer to implement the aforementioned method (in any of its different embodiments). In another embodiment, the invention relates to a device position discovery device included in a wireless communication network. Such a discovery device comprises: first means of obtaining, for each device of a set of devices included in the network, an estimate of at least two absolute angles of line of sight, each included between an estimated line of sight between said device and another device of the network and a predefined reference axis; means for constituting a plurality of groups of a predefined number of devices among the devices of said set; first means for determining, for each device of each of the groups constituted, at least one differential angle which is the difference between two absolute angle estimates obtained for two devices of said group constituted and with respect to the same reference axis predefined; selection means, among the groups constituted, of a reference group as a function of a criterion which is, for each of the groups constituted, the difference between on the one hand a sum of differential angles, each determined for one devices of said group constituted, and secondly a reference value; second means for determining the relative position of at least one device of the network as a function of the selected reference group. According to an advantageous characteristic, said second means for determining the relative position of at least one device of the network as a function of the selected reference group themselves comprise, for a device to be located which does not belong to the reference group: second means for obtaining, for each of the devices of the reference group, an absolute line of sight angle estimate between said device to be located and said device of the reference group; Third means for determining the relative position of said device to be located as a function of the estimates of absolute line of sight angles obtained for the devices of the reference group. According to an alternative embodiment, said second means for determining the relative position of at least one device of the network as a function of the selected reference group themselves comprise, for a device to be located that does not belong to the reference group: second means for obtaining, for each of the devices of the reference group, an absolute angle of view angle estimate between said device to be located and said device of the reference group; third means for determining at least two differential angles, each of which is the difference between two estimates of line-of-sight absolute angles obtained for two devices of said reference group and with respect to a same predefined reference axis; fourth means for determining the relative position of said device to be located according to the differential angles determined for the device to be located. Preferably, said number of devices comprised in each of the groups constituted is three, and in that said reference value is 180 degrees. 5. LIST OF FIGURES Other features and advantages of the invention will appear on reading the following description, given by way of indicative and nonlimiting example, and the appended drawings, in which: FIG. 1 illustrates an example a wireless communication network in which can be implemented the discovery method according to a particular embodiment of the invention; FIG. 2 schematically shows the structure of a communication device implementing the discovery method according to a particular embodiment of the invention; FIG. 3A schematically illustrates a programmable antenna of a communication device; Figure 3B illustrates an exemplary radiation pattern of a programmable antenna having no angular ambiguity; FIG. 3C illustrates an example of a radiation pattern of a programmable antenna presenting an angular ambiguity; FIG. 4 represents a communication scheme in which a method for determining, for a device, an absolute angle of view line with respect to another device, according to a particular embodiment of the invention is carried out ; FIG. 5 represents a communication diagram in which is implemented a method of determining, for a device, a differential angle with respect to two other devices, according to a particular embodiment of the invention; FIG. 6 schematically illustrates a method of selecting a group of reference devices constituting a predefined geographical form, according to a particular embodiment of the invention; FIG. 7 schematically illustrates a method for determining relative positions of devices included in a reference group, according to a particular embodiment of the invention; FIG. 8 represents a communication scheme in which a method for determining the relative position of a device not belonging to the reference group illustrated in FIG. 7 is implemented, according to a first embodiment of the invention. ; FIG. 9 represents a communication scheme in which a method for determining the relative position of a device not belonging to the reference group illustrated in FIG. 7 is implemented, according to a second embodiment of the invention. ; FIG. 10 presents a flowchart of an algorithm for determining the relative positions of all the devices of the network, according to one particular embodiment of the invention; FIG. 11 presents a flowchart of an algorithm for determining the absolute positions of all the devices of the network, according to a particular embodiment of the invention. 6. DETAILED DESCRIPTION In connection with FIG. 1, an example of a wireless communication network 100 in which the discovery method is implemented, according to a particular embodiment in accordance with the invention, is presented. More particularly, the network 100 of FIG. 1 illustrates a wireless communication system, of the home cinema type for example, comprising a source device 112 having two transmission antennas 110 and 111, as well as a plurality of sending and receiving devices. receivers 120, 130, 140, 150, 160, each device being able to behave alternately as a transmitting device and a receiving device and having only one antenna for transmitting and receiving radio data signals. In addition, some nodes can play the role of relay node, that is to say that they retransmit on the network data they have previously received from another node. The network devices are all interconnected by radio communication links 170. Indeed, even if the radio signals can be broadcast in all directions, some relay nodes or receivers may not be able to detect these radio signals due to the presence of obstacles or the directivity of the antennas. A radio link is not necessarily present between a transmitting device and any other receiving device of the network. In order to limit this masking phenomenon and in order to provide information redundancy (whose objective is to facilitate the decoding of data by a receiver device), relay devices are defined in the network to relay the data transmitted by a device. transmitter device. By way of example, the device 120, considered here as a receiver, can potentially receive up to six copies (or copies) of the same original data packet, either directly from the source device 112 or via the devices relay 130, 140, 150, 160, in the case where the relay policy implemented within the network allows it.
I1 convient de noter que le mode de communication décrit ci-après, particulièrement bien adapté aux réseaux de communication WPAN, est donné à titre purement illustratif. Il est clair que d'autres modes de communication peuvent être envisagés, sans sortir du cadre de l'invention. Le réseau 100 repose, de manière classique, sur un mode d'accès multiple à répartition dans le temps (aussi appelé mode TDMA, pour Time Division Multiple Access ). Il s'agit d'un multiplexage temporel, dont le principe est de découper le temps disponible en plusieurs intervalles de temps (aussi appelés time slots en anglais) ou temps de parole qui sont affectés aux différents dispositifs du réseau 100. De manière cyclique (cycle réseau), chaque dispositif du réseau dispose d'un temps de parole au cours duquel il transmet ses données. It should be noted that the communication mode described below, which is particularly well suited to WPAN communication networks, is given for illustrative purposes only. It is clear that other modes of communication can be envisaged, without departing from the scope of the invention. The network 100 is based, in a conventional manner, on a time division multiple access mode (also called TDMA mode, for Time Division Multiple Access). This is a time division multiplexing, the principle of which is to cut out the available time in several time slots (also called time slots in English) or speech times which are allocated to the different devices of the network 100. Cyclically ( network cycle), each network device has a speaking time during which it transmits its data.
Lorsqu'un dispositif transmet des données, tous les autres noeuds peuvent l'écouter (par exemple en utilisant leurs antennes configurées de manière directive avec un gain positif). Chaque temps de parole peut transporter zéro, un ou plusieurs blocs de données d'un flux de données, en fonction du débit de ce flux de données, et plus généralement, en fonction des données effectivement à transmettre. When a device transmits data, all other nodes can listen to it (for example, using their directionally configured antennas with positive gain). Each speech time can carry zero, one or more data blocks of a data stream, depending on the flow rate of this data stream, and more generally, depending on the data actually to be transmitted.
Chaque bloc de données peut lui-même être divisé en une pluralité de paquets ou de symboles. Les dispositifs relais du réseau 100 retransmettent, en outre, des blocs de données (dits blocs relayés) à destination d'autres dispositifs du réseau de sorte que, à la fin d'un cycle réseau, les blocs de données reçus dans les différents intervalles de temps représentent différentes copies du bloc de données d'origine. C'est ce qu'on appelle le relais par maillage réseau. Ainsi, chaque dispositif est en mesure de recevoir des données de n'importe quel autre dispositif du réseau 100, que ce soit de manière alignée (c'est-à-dire directement) ou de manière non-alignée (c'est-à-dire via un ou plusieurs dispositifs relais). Pour ce faire, les dispositifs du réseau 100 partagent une table décrivant une séquence donnée d'intervalles de temps du cycle réseau. L'accès au réseau, pendant un cycle réseau, est donc défini par cette séquence donnée, les noeuds communiquant selon cette séquence. Cette table peut également comprendre des informations relatives à la durée des intervalles de temps, ainsi que les formats des paquets échangés. On présente à présent de manière schématique, en relation avec la figure 2, la structure d'un dispositif de communication 200 mettant en oeuvre le procédé de découverte, selon un mode de réalisation particulier conforme à l'invention. Each data block can itself be divided into a plurality of packets or symbols. The network relay devices 100 also retransmit data blocks (so-called relay blocks) to other devices of the network so that, at the end of a network cycle, the data blocks received in the different intervals of time represent different copies of the original data block. This is called Network Mesh Relay. Thus, each device is able to receive data from any other device in the network 100, whether in an aligned (i.e., directly) or non-aligned (i.e. say via one or more relay devices). To do this, the devices of the network 100 share a table describing a given sequence of time slots of the network cycle. Access to the network, during a network cycle, is therefore defined by this given sequence, the nodes communicating according to this sequence. This table may also include information relating to the duration of the time slots, as well as the formats of the packets exchanged. The structure of a communication device 200 implementing the discovery method, according to a particular embodiment according to the invention, is now presented schematically in relation to FIG.
Plus précisément, le dispositif de communication 200 peut être intégré un dispositif central dédié exclusivement à la mise en oeuvre de l'invention. On entend par dispositif central (aussi parfois appelé dispositif de contrôle), un dispositif du réseau mettant en oeuvre de façon centralisée les algorithmes de mise en oeuvre de l'invention, décrits ci-après en relation avec les figures 10 et 11. Le dispositif de communication 200 comprend : - une mémoire RAM (pour Random Access Memory en anglais) 202 fonctionnant en tant que mémoire principale ; - un bloc de calcul 201 (noté c pour micro-controller en anglais) ou unité CPU (pour Control Process Unit en anglais) dont la capacité peut être étendue par une mémoire vive optionnelle connectée à un port d'expansion (non illustré sur la figure 2). L'unité CPU 201 est capable d'exécuter des instructions lors de la mise sous tension du dispositif de communication 200 à partir de la mémoire ROM 203. Après la mise sous tension, l'unité CPU 201 est capable d'exécuter des instructions de la mémoire RAM 202 relatives à un programme d'ordinateur, une fois ces instructions chargées à partir de la mémoire ROM 203 ou d'une mémoire externe (non illustrée sur la figure 2). Un tel programme d'ordinateur, s'il est exécuté par l'unité CPU 201, provoque l'exécution des algorithmes décrits ci-après en relation avec les figures 10 et 11 ; - un bloc 205 (noté RF-FE pour RF Front-End en anglais) chargé de l'adaptation du signal en sortie d'un bloc de bande de base 206 (noté BB pour Base-Band en anglais) avant son émission par le biais d'une antenne 204 (détaillée plus loin en relation avec la figure 3A). À titre d'exemple, l'adaptation peut être réalisée par des processus de transposition de fréquence et d'amplification de puissance. Inversement, le bloc 205 permet également l'adaptation d'un signal reçu par l'antenne 204 avant sa transmission au bloc de bande de base 206. Le bloc de bande de base 206 est chargé de moduler et démoduler les données numériques échangées avec le bloc 205 ; - un bloc d'interface entrée/sortie (noté I/O If pour Input/Output Interface en anglais) 211 relié à un réseau de communication 212. More specifically, the communication device 200 can be integrated a central device dedicated exclusively to the implementation of the invention. By central device (also sometimes called control device) is meant a device of the network implementing centrally the implementation algorithms of the invention described hereinafter with reference to FIGS. 10 and 11. The device communication device 200 comprises: a Random Access Memory (RAM) 202 operating as a main memory; a calculation block 201 (denoted c for micro-controller in English) or a CPU (for Control Process Unit in English) whose capacity can be extended by an optional RAM connected to an expansion port (not shown on FIG. Figure 2). The CPU 201 is able to execute instructions when the communication device 200 is turned on from the ROM 203. After the power is turned on, the CPU 201 is able to execute the memory RAM 202 relating to a computer program, once these instructions loaded from the ROM 203 or external memory (not shown in Figure 2). Such a computer program, if executed by the CPU 201, causes the execution of the algorithms described hereinafter with reference to FIGS. 10 and 11; a block 205 (denoted RF-FE for RF Front-End in English) responsible for adapting the signal at the output of a baseband block 206 (denoted BB for Base-Band in English) before being transmitted by the through an antenna 204 (detailed further in connection with Figure 3A). For example, adaptation can be achieved by frequency translation and power amplification processes. Conversely, the block 205 also allows the adaptation of a signal received by the antenna 204 before its transmission to the baseband block 206. The baseband block 206 is responsible for modulating and demodulating the digital data exchanged with the baseband 206. block 205; an input / output interface block (denoted I / O If for Input / Output Interface in English) 211 connected to a communication network 212.
La figure 3A illustre, de manière schématique, une antenne programmable 204 d'un dispositif de communication, aussi appelée antenne intelligente ou agile ( smart antenna en anglais) ou réseau d'antennes à phase programmable ( phase array antenna en anglais), tel que considéré dans le cadre de la présente invention. FIG. 3A schematically illustrates a programmable antenna 204 of a communication device, also known as a smart antenna or a smart phase antenna array, such as considered in the context of the present invention.
Cette antenne programmable 204 est constituée d'un réseau d'éléments rayonnants ou d'antennes élémentaires 301 à 306 répartis sur un support donné et est contrôlée, via le lien 321, par le dispositif de communication 200. Chacun des signaux radio émis et/ou reçus, via ces éléments rayonnants 301 à 306, sont contrôlés en phase et en puissance à l'aide des différents déphaseurs et/ou amplificateurs référencés 311 à 316. Dans le cas d'un dispositif émetteur, le signal 320 fourni par le dispositif de communication 200 est transmis à chacun des déphaseurs et/ou amplificateurs 311 à 316. Les éléments rayonnants 301 à 306 émettent le signal qui peut être déphasé et/ou amplifié par les déphaseurs et/ou amplificateurs respectifs 311 à 316. This programmable antenna 204 consists of an array of radiating elements or elementary antennas 301 to 306 distributed on a given support and is controlled, via the link 321, by the communication device 200. Each of the radio signals emitted and / or received, via these radiating elements 301 to 306, are controlled in phase and in power using the different phase shifters and / or amplifiers referenced 311 to 316. In the case of a transmitting device, the signal 320 supplied by the device The radiating elements 301 to 306 transmit the signal that can be out of phase and / or amplified by the respective phase shifters and / or amplifiers 311 to 316.
Dans le cas d'un dispositif récepteur, les signaux radio reçus par les différents éléments rayonnants 301 à 306 peuvent être respectivement déphasés et/ou amplifiés par les déphaseurs et/ou amplificateurs respectifs 311 à 316. L'antenne programmable 204 fournit alors un signal 320 au dispositif de communication 200 qui est la somme des signaux issus des éléments (déphaseurs et/ou amplificateurs) 311 à 316. Dans le cadre de la présente invention, il convient de noter que l'utilisation de ce type d'antenne programmable permet d'ajuster, pour chacun des éléments rayonnants 301 à 306, la phase et/ou la puissance des signaux nécessaires à l'obtention d'un diagramme de rayonnement donné. Selon ce diagramme de rayonnement, les signaux incidents sont privilégiés dans une direction souhaitée et éliminés dans les directions non-souhaitées. La mise en oeuvre d'une telle antenne programmable est réalisée au moyen d'une table de correspondance permettant, pour un angle d'orientation d'antenne (correspondant à un signal incident) donné, de faire correspondre un jeu de paramètres d'antenne (phase et/ou puissance) à appliquer aux différents éléments rayonnants de l'antenne programmable. In the case of a receiver device, the radio signals received by the different radiating elements 301 to 306 can respectively be phase-shifted and / or amplified by the respective phase shifters and / or amplifiers 311 to 316. The programmable antenna 204 then provides a signal 320 to the communication device 200 which is the sum of the signals from the elements (phase shifters and / or amplifiers) 311 to 316. In the context of the present invention, it should be noted that the use of this type of programmable antenna allows to adjust, for each of the radiating elements 301 to 306, the phase and / or the power of the signals necessary to obtain a given radiation pattern. According to this radiation pattern, incident signals are favored in a desired direction and eliminated in undesired directions. The implementation of such a programmable antenna is performed by means of a correspondence table allowing, for an antenna orientation angle (corresponding to a given incident signal), to match a set of antenna parameters. (phase and / or power) to be applied to the different radiating elements of the programmable antenna.
Dans la suite de la description, on entend par jeu de paramètres d'antenne , l'ensemble des paramètres (tels que la phase et/ou la puissance) à appliquer aux éléments rayonnants d'une antenne programmable afin d'obtenir un diagramme de rayonnement désiré. In the following description, the set of antenna parameters, the set of parameters (such as phase and / or power) to be applied to the radiating elements of a programmable antenna in order to obtain a diagram of desired radiation.
Au cours de la mise en oeuvre des communications au sein du réseau 100, des paramètres d'antenne sont sélectionnés et appliqués aux antennes des différents dispositifs du réseau 100 pour permettre l'établissement de liens de communication entre ces dispositifs. L'application de ces paramètres d'antenne permet d'obtenir des configurations d'antenne adaptées à la situation des communications entre les différents dispositifs du réseau. Pour obtenir un jeu de paramètres d'antenne permettant l'établissement d'un lien de communication entre les dispositifs d'un couple de dispositifs émetteur et récepteur donné, il est possible de tester successivement plusieurs jeux de paramètres d'antenne prédéfinis, autrement dit plusieurs configurations d'antenne prédéfinies (diagrammes de rayonnement plus ou moins complexes) ou bien en procédant à un balayage d'antenne par exemple dans un secteur angulaire prédéterminé (ce balayage d'antenne pouvant être réalisé par le dispositif émetteur et/ou le dispositif récepteur). Ces jeux de paramètres d'antenne correspondent dans ce cas à un ensemble d'angles d'orientation d'antenne permettant l'émission ou la réception de signaux incidents selon certaines directions. À titre d'exemple illustratif, les paramètres d'antenne prédéfinis peuvent correspondre à un ensemble d'angles d'orientation d'antenne pouvant prendre toute valeur d'angle, par pas de 5 degrés, dans un secteur angulaire compris entre 0 degré et 180 degrés. Parmi ces jeux de paramètres d'antenne testés, le dispositif émetteur (ou récepteur) sélectionne au moins un jeu de paramètres d'antenne permettant de mettre en oeuvre un lien de communication avec le dispositif récepteur (ou émetteur), en fonction du niveau de qualité de réception mesuré par le dispositif récepteur lors du balayage d'antenne (par exemple entre 0 degré et 180 degrés). Le niveau de qualité de réception peut être mesuré par exemple à l'aide d'une mesure du niveau RSSI ( Received Signal Strength Indication en anglais). During the implementation of the communications within the network 100, antenna parameters are selected and applied to the antennas of the different devices of the network 100 to allow the establishment of communication links between these devices. The application of these antenna parameters makes it possible to obtain antenna configurations adapted to the situation of the communications between the different devices of the network. To obtain a set of antenna parameters enabling the establishment of a communication link between the devices of a given pair of transmitter and receiver devices, it is possible to successively test several sets of predefined antenna parameters, in other words several predefined antenna configurations (more or less complex radiation patterns) or by carrying out an antenna scan for example in a predetermined angular sector (this antenna scan can be carried out by the transmitting device and / or the device receiver). These sets of antenna parameters correspond in this case to a set of antenna orientation angles for the transmission or reception of incident signals in certain directions. As an illustrative example, the predefined antenna parameters may correspond to a set of antenna orientation angles that can take any angle value, in steps of 5 degrees, in an angular sector between 0 degrees and 180 degrees. Among these sets of antenna parameters tested, the transmitting device (or receiver) selects at least one set of antenna parameters making it possible to implement a communication link with the receiving device (or transmitter), depending on the level of the antenna. reception quality measured by the receiver device during antenna scanning (for example between 0 degrees and 180 degrees). The level of reception quality can be measured for example using a RSSI (Received Signal Strength Indication) level measurement.
De manière préférentielle, le dispositif émetteur (ou récepteur) sélectionne le jeu de paramètres d'antenne pour lequel le niveau de qualité de réception, mesuré par le dispositif récepteur, est le plus élevé. Le jeu de paramètres d'antenne ainsi sélectionné correspond à un angle d'orientation d'antenne optimal pour l'établissement en ligne de vue (c'est-à-dire de manière alignée) d'un lien de communication entre les dispositifs émetteur et récepteur concernés. Dans la suite de la description, on entend par angle absolu de ligne de vue , un angle d'orientation d'antenne compris entre, d'une part, un axe de référence prédéfini et, d'autre part, un axe estimé de ligne de vue entre les dispositifs d'un couple de dispositifs émetteur et récepteur permettant d'établir, avec un niveau de qualité de communication suffisant, un lien de communication entre ces dispositifs. L'axe de ligne de vue précité étant estimé (par analyse de diagramme de rayonnement d'une antenne de réception ou d'émission), l'angle absolu de ligne de vue que l'on obtient est donc lui aussi une estimation. Dans la suite de la description, par souci de simplification, aucune distinction n'est faite entre l'angle absolu de ligne de vue et l'estimation de celui-ci. Dans ce cas, la valeur d'angle absolu de ligne de vue déterminée est égale à la valeur de l'angle d'orientation d'antenne correspondant au jeu de paramètres d'antenne sélectionné pour cet angle. Preferably, the transmitting device (or receiver) selects the set of antenna parameters for which the reception quality level, measured by the receiver device, is the highest. The set of antenna parameters thus selected corresponds to an optimal antenna orientation angle for the establishment in line of sight (that is to say in an aligned manner) of a communication link between the transmitting devices. and receiver concerned. In the remainder of the description, absolute angle of line of sight is understood to mean an antenna orientation angle between, on the one hand, a predefined reference axis and, on the other hand, an estimated line axis. between devices of a pair of transmitter and receiver devices for establishing, with a sufficient level of communication quality, a communication link between these devices. Since the aforementioned line of sight axis is estimated (by analysis of the radiation pattern of a receiving or transmitting antenna), the absolute line of sight angle obtained is therefore also an estimate. In the remainder of the description, for the sake of simplification, no distinction is made between the absolute angle of line of sight and the estimate thereof. In this case, the determined absolute line-of-sight angle value is equal to the value of the antenna orientation angle corresponding to the set of antenna parameters selected for that angle.
Il est à noter par ailleurs que l'antenne programmable, telle que représentée sur la figure 3A, ne contient que six éléments rayonnants. Le nombre d'éléments rayonnants représentés est volontairement limité, à titre de descriptif purement pédagogique, de manière à ne pas surcharger la figure et la description associée. La figure 3B illustre un exemple de diagramme de rayonnement d'une antenne programmable ne présentant pas d'ambiguïté angulaire. Ce diagramme de rayonnement permet de visualiser le gain d'une antenne programmable, en fonction de l'angle d'orientation du signal incident (émis ou reçu), et plus particulièrement pour laquelle un jeu de paramètres d'antenne a été appliqué afin d'obtenir une forte sélectivité à un angle d'orientation de 85 degrés par rapport à un axe de référence prédéfini 370. Ce jeu de paramètres confère à l'antenne un gain au niveau du lobe principal 330 qui est très largement supérieur à ceux des lobes secondaires 340, 341. Dans cet exemple, le signal radio émis ou reçu par l'antenne programmable est un signal incident à 85 degrés. Il n'existe ici qu'une seule possibilité de signal incident puisqu'un seul lobe est présent sur le diagramme de rayonnement. Ainsi, les paramètres d'antenne sélectionnés pour obtenir un signal incident à 85 degrés présentent aucune ambiguïté (ou incertitude) quant à la détermination de l'angle absolu de ligne de vue. Par conséquent, l'angle absolu de ligne de vue, obtenu par le dispositif mettant en oeuvre la configuration de son antenne par rapport à un autre dispositif du réseau pour lequel un lien de communication peut être établi, est de 85 degrés par rapport à l'axe de référence 370. La figure 3C un exemple de diagramme de rayonnement d'une antenne programmable présentant une ambiguïté angulaire. Ce diagramme de rayonnement permet de visualiser le gain d'une antenne programmable pour laquelle un jeu de paramètres d'antenne a été appliqué afin d'obtenir une forte sélectivité à un angle d'orientation de 45 degrés par rapport à l'axe de référence 370. Ce jeu de paramètres confère à l'antenne un gain au niveau du lobe principal 350 qui est légèrement supérieur à celui du lobe secondaire 360 situé à 135 degrés. It should also be noted that the programmable antenna, as shown in FIG. 3A, contains only six radiating elements. The number of radiating elements represented is deliberately limited, as a purely educational description, so as not to overload the figure and the associated description. FIG. 3B illustrates an example of a radiation pattern of a programmable antenna having no angular ambiguity. This radiation pattern makes it possible to visualize the gain of a programmable antenna, as a function of the orientation angle of the incident signal (transmitted or received), and more particularly for which a set of antenna parameters has been applied in order to obtain a high selectivity at an orientation angle of 85 degrees with respect to a predefined reference axis 370. This set of parameters gives the antenna a gain in the main lobe 330 which is very much greater than that of the lobes In this example, the radio signal transmitted or received by the programmable antenna is an 85-degree incident signal. There is only one incident signal possibility here since only one lobe is present on the radiation pattern. Thus, the antenna parameters selected to obtain an 85-degree incident signal have no ambiguity (or uncertainty) as to the determination of the absolute line-of-sight angle. Therefore, the absolute line of sight angle, obtained by the device implementing the configuration of its antenna with respect to another device of the network for which a communication link can be established, is 85 degrees with respect to reference axis 370. FIG. 3C is an example of a radiation pattern of a programmable antenna with angular ambiguity. This radiation pattern is used to visualize the gain of a programmable antenna for which a set of antenna parameters has been applied in order to obtain a high selectivity at an orientation angle of 45 degrees with respect to the reference axis 370. This set of parameters gives the antenna a gain in the main lobe 350 which is slightly greater than that of the secondary lobe 360 located at 135 degrees.
Dans cet exemple, le signal radio reçu ou émis par l'antenne programmable peut être soit un signal incident à 45 degrés, soit un signal incident à 135 degrés, soit une combinaison des deux signaux incidents à 45 et à 135 degrés. Par conséquent et contrairement au cas illustré sur la figure 3B, la configuration d'antenne obtenue par application d'un jeu de paramètres d'antenne permettant l'obtention d'un signal incident à 45 degrés présente une ambiguïté (ou incertitude) quant à la détermination de l'angle absolu de ligne de vue, celui pouvant être soit 45 degrés, soit 135 degrés, soit une combinaison des deux angles. Ainsi, il est établi, pour chaque jeu de paramètres appliqué à l'antenne d'un dispositif du réseau, une table de correspondance comprenant les éléments suivants : - valeur d'angle absolu du signal incident souhaité ; information relative à la présence ou non d'une ambiguïté ; - valeurs d'angles absolus de ligne de vue possibles. Pour la mise en oeuvre du procédé de découverte selon un mode de réalisation de l'invention, il est à noter que cette table de correspondance est stockée dans la mémoire d'un dispositif central du réseau. In this example, the radio signal received or transmitted by the programmable antenna may be either a 45-degree incident signal, a 135-degree incident signal, or a combination of the two 45-degree and 135-degree incident signals. Therefore, and contrary to the case illustrated in FIG. 3B, the antenna configuration obtained by applying a set of antenna parameters making it possible to obtain a 45-degree incident signal presents an ambiguity (or uncertainty) as to the determination of the absolute angle of line of sight, that which can be either 45 degrees or 135 degrees, or a combination of the two angles. Thus, for each set of parameters applied to the antenna of a device of the network, a correspondence table is established comprising the following elements: absolute angle value of the desired incident signal; information relating to the presence or absence of ambiguity; - values of absolute angles of line of sight possible. For the implementation of the discovery method according to one embodiment of the invention, it should be noted that this correspondence table is stored in the memory of a central device of the network.
La figure 4 représente un schéma de communication dans lequel est mise en oeuvre une méthode de détermination, pour un premier dispositif 410, d'un angle absolu de ligne de vue 404 au regard d'un second dispositif 420, selon un mode réalisation particulier de l'invention. Il est à noter que le dispositif 410 peut être indifféremment émetteur ou récepteur de données, le dispositif 420 ayant un rôle réciproque (récepteur ou émetteur de données). Sur cette figure, un lien de communication 402 peut être établi entre les deux dispositifs 410 et 420 au moyen de l'antenne programmable du dispositif 410. Le jeu de paramètres d'antenne utilisé ici pour le dispositif 410 permet d'obtenir un diagramme de rayonnement d'antenne optimal pour établir une communication avec le dispositif 420. Plus précisément, l'antenne du dispositif 410 est configurée selon un angle de rayonnement étroit 401 (on parle dans ce cas de configuration directive ou sélective d'antenne) et l'orientation du faisceau à rayonnement étroit 401 est représentée selon un angle absolu 404 de ligne de vue compris entre, d'une part, un axe de référence prédéfini 403 passant par le dispositif 410 et, d'autre part, l'axe estimé de ligne de vue 402 entre les dispositifs 410 et 420 pour lequel le niveau de puissance mesuré par le dispositif récepteur est le plus élevé au regard du dispositif 420. Le jeu de paramètres d'antenne utilisé pour le dispositif 420 permet d'obtenir une configuration omnidirectionnelle (ou quasi-omnidirectionnelle) d'antenne 400 (cas d'un diagramme de rayonnement isotrope). À partir de la détermination du jeu de paramètres de l'antenne du dispositif 410 permettant l'établissement du lien de communication 402 entre les deux dispositifs 410 et 420, la table de correspondance permet d'obtenir, pour le dispositif 410, une estimation d'au moins un angle absolu de ligne de vue au regard du dispositif 420. FIG. 4 represents a communication scheme in which a method for determining, for a first device 410, an absolute line of sight angle 404 with respect to a second device 420, according to a particular embodiment of FIG. the invention. It should be noted that the device 410 can be indifferently transmitter or data receiver, the device 420 having a reciprocal role (receiver or data transmitter). In this figure, a communication link 402 can be established between the two devices 410 and 420 by means of the programmable antenna of the device 410. The set of antenna parameters used here for the device 410 makes it possible to obtain a Optimal antenna radiation to establish communication with the device 420. More specifically, the antenna of the device 410 is configured at a narrow radiation angle 401 (in this case referred to as a directional or selective antenna configuration) and orientation of the narrow radiation beam 401 is represented at an absolute line of sight angle 404 between, on the one hand, a predefined reference axis 403 passing through the device 410 and, on the other hand, the estimated line axis 402 between the devices 410 and 420 for which the power level measured by the receiving device is the highest compared to the device 420. The set of antenna parameters used for the device f 420 makes it possible to obtain an omnidirectional (or quasi-omnidirectional) configuration of antenna 400 (case of an isotropic radiation diagram). From the determination of the parameter set of the antenna of the device 410 enabling the establishment of the communication link 402 between the two devices 410 and 420, the correspondence table makes it possible to obtain, for the device 410, an estimation of at least an absolute angle of line of sight with respect to the device 420.
La figure 5 représente un schéma de communication dans lequel est mise en oeuvre une méthode de détermination, pour un dispositif 410, d'un angle différentiel au regard de deux autres dispositifs, selon un mode réalisation particulier de l'invention. Sur cette figure, les dispositifs 410 et 420 disposent chacun d'une configuration strictement identique à celle présentée plus haut en relation avec la figure 4. Le dispositif 430 dispose quant à lui d'une antenne configurée de manière quasi-omnidirectionnelle (diagramme de rayonnement isotrope), comme pour celle du dispositif 420. Pour le dispositif 410, un second jeu de paramètres d'antenne a été sélectionné permettant d'établir une communication avec le dispositif 430. L'antenne du dispositif 410 est configurée de manière directive selon un angle de rayonnement étroit 501 et orientée selon un angle absolu 504 de ligne de vue compris entre l'axe de référence 403 passant par le dispositif 410 et l'axe estimé de ligne de vue 502 entre les dispositifs 410 et 430 pour lequel le niveau de puissance mesuré par le dispositif récepteur est le plus élevé au regard du dispositif 430. À partir de la détermination du second jeu de paramètres de l'antenne du dispositif 410 permettant l'établissement du lien de communication 503 entre les deux dispositifs 410 et 430, la table de correspondance permet d'obtenir, pour le dispositif 410, une estimation d'au moins un angle absolu de ligne de vue au regard du dispositif 430. Les deux angles absolus 404 et 504 de ligne de vue obtenus par rapport au même axe de référence 403 permettent ensuite de déterminer un angle différentiel 505 en effectuant la différence entre ces deux angles absolus. Il convient de noter que cet angle différentiel 505 hérite des propriétés des angles absolus de ligne de vue à partir desquels il a été déterminé. Ainsi, l'ambiguïté quant à la détermination d'un angle différentiel est vraie si l'ambiguïté quant à la détermination d'un des deux angles absolus de ligne de vue est vraie. On associe par la suite un niveau global d'incertitude (ou d'ambiguïté) à chaque angle différentiel déterminé qui est fonction du nombre d'angles absolus pris en compte dans le calcul de l'angle différentiel et de l'ambiguïté qui leur est associée. Dans le cas de la figure 5, deux angles absolus 404 et 504 sont à prendre en considération pour estimer le niveau d'incertitude associé à l'angle différentiel 505. Également, on associe par la suite un niveau global de qualité de communication à chaque angle différentiel déterminé, ce niveau de qualité étant défini à partir des niveaux de puissance mesurés par le dispositif récepteur pour l'établissement des liens de communication avec chacun des autres dispositifs du réseau impliqués dans le calcul de l'angle différentiel considéré. Dans le cas de la figure 5, seuls les niveaux de puissance reçus par le dispositif récepteur via les liens de communication 402 et 502 sont à prendre en considération pour estimer le niveau global de qualité associé à l'angle différentiel 505. À titre d'exemple, on considère que, pour un ensemble de deux niveaux de puissance mesurés par un dispositif récepteur : - si chaque niveau de puissance mesuré par le dispositif récepteur est supérieur à un seuil S1 prédéterminé, le niveau global de qualité de communication associé à l'angle différentiel est considéré comme étant bon ; - si un niveau de puissance sur deux mesurés par le dispositif récepteur est inférieur au seuil Si prédéterminé, le niveau global de qualité de communication associé à l'angle différentiel est considéré comme étant moyen; - si chaque niveau de puissance mesuré par le dispositif récepteur est inférieur au seuil S1 prédéterminé, le niveau global de qualité de communication associé à l'angle différentiel est considéré comme étant mauvais. Les niveaux globaux d'incertitude et de qualité de communication permettent ainsi de caractériser les mesures d'angles différentiels et de sélectionner ceux présentant la plus forte pertinence pour la détermination des positions relatives. En d'autres termes, parmi l'ensemble des angles différentiels déterminés, une telle caractérisation permet de sélectionner les angles différentiels pour lesquels les erreurs de mesures (ou d'estimations) de position des dispositifs sont minimisées. I1 est à noter que ces erreurs d'estimations sont issues notamment des caractéristiques propres aux antennes (par exemple les lobes secondaires), aux chemins de communication multiples possibles de transmission radio et/ou au phénomène de masquage par la présence d'obstacles dans la zone de couverture du réseau. FIG. 5 represents a communication diagram in which a method is used for determining, for a device 410, a differential angle with respect to two other devices, according to a particular embodiment of the invention. In this figure, the devices 410 and 420 each have a configuration strictly identical to that presented above in relation to FIG. 4. The device 430 has meanwhile an antenna configured in a quasi-omnidirectional manner (radiation pattern isotropic), as for that of the device 420. For the device 410, a second set of antenna parameters has been selected to establish a communication with the device 430. The antenna of the device 410 is configured in a directional manner according to a narrow radiation angle 501 and oriented at an absolute line of sight angle 504 between the reference axis 403 passing through the device 410 and the estimated line of sight axis 502 between the devices 410 and 430 for which the level of the power measured by the receiver device is the highest with respect to the device 430. From the determination of the second set of parameters of the antenna of the device 4 10 enabling the establishment of the communication link 503 between the two devices 410 and 430, the correspondence table makes it possible to obtain, for the device 410, an estimate of at least one absolute angle of line of sight with respect to the device 430 The two absolute angles 404 and 504 of line of sight obtained with respect to the same reference axis 403 then make it possible to determine a differential angle 505 by making the difference between these two absolute angles. It should be noted that this differential angle 505 inherits the properties of the absolute line of sight angles from which it was determined. Thus, the ambiguity as to the determination of a differential angle is true if the ambiguity as to the determination of one of the two absolute angles of line of sight is true. A global level of uncertainty (or ambiguity) is then associated with each determined differential angle which is a function of the number of absolute angles taken into account in the calculation of the differential angle and of the ambiguity which is theirs. associated. In the case of FIG. 5, two absolute angles 404 and 504 are to be considered in order to estimate the level of uncertainty associated with the differential angle 505. Also, an overall level of communication quality is subsequently associated with each differential angle determined, this quality level being defined from the power levels measured by the receiving device for the establishment of communication links with each of the other network devices involved in the calculation of the differential angle considered. In the case of FIG. 5, only the power levels received by the receiver device via the communication links 402 and 502 are to be taken into consideration to estimate the overall quality level associated with the differential angle 505. As For example, for a set of two power levels measured by a receiver device, it is considered that: - if each power level measured by the receiver device is greater than a predetermined threshold S1, the overall level of communication quality associated with the differential angle is considered good; if one of the two power levels measured by the receiving device is below the predetermined threshold Si, the overall level of communication quality associated with the differential angle is considered to be average; if each power level measured by the receiver device is below the predetermined threshold S1, the overall level of communication quality associated with the differential angle is considered to be bad. The global levels of uncertainty and communication quality thus make it possible to characterize the differential angle measurements and to select those with the greatest relevance for the determination of the relative positions. In other words, among the set of determined differential angles, such a characterization makes it possible to select the differential angles for which the errors of measurements (or estimates) of position of the devices are minimized. It should be noted that these estimation errors are derived in particular from the characteristics specific to the antennas (for example the secondary lobes), to the possible multiple communication paths of radio transmission and / or to the phenomenon of masking by the presence of obstacles in the coverage area of the network.
La figure 6 illustre schématiquement une méthode de sélection d'un groupe de dispositifs de référence constituant une forme géographique prédéfinie, selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Selon un mode de réalisation particulier, chaque dispositif du réseau détermine l'ensemble des angles différentiels possibles par rapport aux autres dispositifs du réseau et transmet le résultat de ces mesures à un dispositif central du réseau. Le dispositif central du réseau effectue une corrélation de ces résultats afin de vérifier la cohérence des angles différentiels précédemment déterminés par rapport à une forme géométrique dont le nombre de sommets est prédéfini. Figure 6 schematically illustrates a method of selecting a group of reference devices constituting a predefined geographical form, according to a particular embodiment of the invention. According to a particular embodiment, each network device determines the set of possible differential angles with respect to the other devices of the network and transmits the result of these measurements to a central device of the network. The central device of the network performs a correlation of these results to verify the consistency of the previously determined differential angles with respect to a geometric shape whose number of vertices is predefined.
Le dispositif central établit alors une liste de combinaisons possibles de dispositifs permettant de construire la forme géométrique prédéfinie à partir d'un nombre prédéterminé de dispositifs du réseau, chaque dispositif représentant un sommet de cette forme géométrique. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, cette forme géométrique prédéfinie est un triangle (ensemble de trois dispositifs). Selon des variantes de réalisation de l'invention, la forme géométrique de prédéfinie peut être un quadrilatère, un tétraèdre ou un polygone présentant une propriété remarquable basée sur les valeurs des angles constituant ses sommets, ... Parmi l'ensemble de combinaisons possibles de dispositifs, le dispositif central détermine ensuite le groupe de dispositifs présentant la plus forte cohérence avec la forme géométrique prédéfinie. Dans le cas d'une forme géométrique triangulaire, le dispositif central sélectionne la meilleure combinaison de dispositifs à partir des critères suivants : - la différence, en valeur absolue, entre la somme des trois angles différentiels associés au triangle testé et la valeur de 180 degrés ; - le niveau global de qualité de communication associé aux trois angles différentiels du triangle testé ; - le niveau global d'incertitude associé aux trois angles différentiels du triangle testé. The central device then establishes a list of possible combinations of devices for constructing the predefined geometric shape from a predetermined number of network devices, each device representing a vertex of that geometric shape. According to a particular embodiment of the invention, this predefined geometric shape is a triangle (set of three devices). According to alternative embodiments of the invention, the predefined geometric shape may be a quadrilateral, a tetrahedron or a polygon having a remarkable property based on the values of the angles constituting its vertices, ... Among the set of possible combinations of devices, the central device then determines the group of devices having the highest coherence with the predefined geometric shape. In the case of a triangular geometric shape, the central device selects the best combination of devices from the following criteria: - the difference, in absolute value, between the sum of the three differential angles associated with the tested triangle and the value of 180 degrees ; the overall level of communication quality associated with the three differential angles of the triangle tested; the overall level of uncertainty associated with the three differential angles of the tested triangle.
Il est à noter que cette liste de critères de sélection n'est pas exhaustive. It should be noted that this list of selection criteria is not exhaustive.
On décrit ci-après, à titre d'exemples purement illustratifs, deux cas possibles de combinaison de ces critères. Dans un premier cas, le dispositif central est chargé par exemple de sélectionner uniquement le groupe de dispositifs pour lequel la différence, en valeur absolue, entre la somme des trois angles différentiels associés au triangle testé et la valeur de 180 degrés est minimale. En cas d'égalité de résultats pour plusieurs groupes de dispositifs, le dispositif central sélectionne, parmi ces groupes, le groupe de dispositifs pour lequel les niveaux globaux de qualité de communication et d'incertitude associés aux trois angles différentiels du triangle testé sont les meilleurs. De nouveau, en cas d'égalité, une pondération peut être appliquée sur au moins un des critères précités jusqu'à obtenir un seul groupe de dispositifs. Dans un second cas, le dispositif central est chargé par exemple de présélectionner tout d'abord les groupes de dispositifs pour lesquels la différence, en valeur absolue, entre la somme des trois angles différentiels associés au triangle testé et la valeur de 180 degrés est plus petite qu'une marge d'erreur prédéterminée, puis parmi ces groupes présélectionnés, de sélectionner celui pour lequel les niveaux globaux de qualité de communication et d'incertitude associés aux trois angles différentiels du triangle testé sont les meilleurs. En cas d'égalité pour plusieurs groupes de dispositifs, on peut décider de réduire la marge d'erreur prédéterminée, ou bien, d'appliquer une pondération sur au moins un des critères précités, et ce jusqu'à obtenir un seul groupe de dispositifs. Le groupe de dispositifs ainsi constitué est appelé par la suite groupe de référence (ou triangle de référence dans le cas où la forme géométrique recherchée comporte trois sommets). Two possible cases of combination of these criteria are described below as purely illustrative examples. In a first case, the central device is loaded for example to select only the group of devices for which the difference in absolute value between the sum of the three differential angles associated with the tested triangle and the value of 180 degrees is minimal. In case of equality of results for several groups of devices, the central device selects from among these groups the group of devices for which the overall levels of communication quality and uncertainty associated with the three differential angles of the tested triangle are the best. . Again, in case of equality, a weighting may be applied to at least one of the aforementioned criteria until a single group of devices is obtained. In a second case, the central device is responsible for preselecting first of all the groups of devices for which the difference, in absolute value, between the sum of the three differential angles associated with the tested triangle and the value of 180 degrees is more a predetermined margin of error, then from among these preselected groups, to select the one for which the overall levels of communication quality and uncertainty associated with the three differential angles of the tested triangle are the best. In case of equality for several groups of devices, it may be decided to reduce the predetermined margin of error, or to apply a weighting on at least one of the aforementioned criteria, until a single group of devices . The group of devices thus constituted is subsequently called reference group (or reference triangle in the case where the desired geometric shape has three vertices).
La figure 6 illustre l'une de ces combinaisons. Le dispositif 410 détermine l'angle différentiel 505 compris entre les dispositifs 420 et 430, le dispositif 420, l'angle différentiel 506 compris entre les dispositifs 430 et 410, et le dispositif 430, l'angle différentiel 507 compris entre les dispositifs 410 et 420. Le groupe de référence, constitué des dispositifs 410, 420, 430, a été sélectionné parmi les dispositifs du réseau répondant au mieux aux critères listés ci-dessus. Figure 6 illustrates one of these combinations. The device 410 determines the differential angle 505 between the devices 420 and 430, the device 420, the differential angle 506 between the devices 430 and 410, and the device 430, the differential angle 507 between the devices 410 and 420. The reference group, consisting of devices 410, 420, 430, was selected from among the network devices that best met the criteria listed above.
Un exemple de triangle de référence est illustré ci-après en relation avec la figure 7. La figure 7 illustre schématiquement une méthode de détermination de positions relatives de dispositifs compris dans un groupe de référence, selon un mode réalisation particulier de l'invention. Il s'agit plus particulièrement ici de déterminer la position relative de chacun des trois dispositifs 706, 707, 708 compris dans le triangle de référence 710. Le dispositif 706 détermine l'angle différentiel 702 compris entre les dispositifs 707 et 708, le dispositif 707, l'angle différentiel 700 compris entre les dispositifs 706 et 708, et le dispositif 708, l'angle différentiel 701 compris entre les dispositifs 706 et 707. Le groupe de référence 710, constitué des dispositifs 706, 707 et 708, a été déterminé par exemple du fait que la somme des angles différentiels 700, 701, 702 calculée est la plus proche de la valeur de 180 degrés (parmi l'ensemble des angles différentiels déterminés). À partir des angles différentiels 700, 701, 702 déterminés pour le triangle de référence 710, le dispositif central est en mesure de déterminer les dimensions relatives de ce triangle de référence 710 par la loi des sinus. On considère les notations suivantes, pour le triangle de référence 710 : - A, l'angle différentiel 700 ; - B, l'angle différentiel 701 ; - C, l'angle différentiel 702 ; - L, la distance 703 entre les dispositifs 706 et 707 ; - M, la distance 704 entre les dispositifs 707 et 708 ; - N, la distance 705 entre les dispositifs 706 et 708. An example of a reference triangle is illustrated below in relation to FIG. 7. FIG. 7 diagrammatically illustrates a method for determining relative positions of devices included in a reference group, according to a particular embodiment of the invention. It is more particularly in this case to determine the relative position of each of the three devices 706, 707, 708 included in the reference triangle 710. The device 706 determines the differential angle 702 between the devices 707 and 708, the device 707 , the differential angle 700 between the devices 706 and 708, and the device 708, the differential angle 701 between the devices 706 and 707. The reference group 710, consisting of the devices 706, 707 and 708, has been determined for example because the sum of the calculated differential angles 700, 701, 702 is closest to the value of 180 degrees (out of the set of determined differential angles). From the differential angles 700, 701, 702 determined for the reference triangle 710, the central device is able to determine the relative dimensions of this reference triangle 710 by the sine law. We consider the following notations, for the reference triangle 710: - A, the differential angle 700; B, the differential angle 701; C, the differential angle 702; L, the distance 703 between the devices 706 and 707; M, the distance 704 between the devices 707 and 708; N, the distance 705 between the devices 706 and 708.
On considère en outre, de manière arbitraire, la distance 703 entre les dispositifs 706 et 707 comme étant la métrique de référence. D'après la loi des sinus appliquée au triangle de référence 710, on obtient la relation trigonométrique (1) suivante : L / sin(B) = M / sin(C) = N / sin(A) (1) En considérant la distance L (métrique de référence) comme étant unitaire, on obtient les distances relatives suivantes : M = sin(C) / sin(B) N = sin(A) / sin(B) Les dimensions relatives du triangle de référence 710 sont ainsi déterminées. À partir de la détermination des dimensions relatives du triangle de référence 710, il est possible de déterminer la position relative d'un dispositif compris dans ce triangle de référence 710 par rapport à un autre dispositif également compris dans ce triangle de référence 710. En effet, on considère un premier dispositif 706 comme étant le centre d'un repère orthonormé dont l'axe des abscisses est confondu avec l'axe de référence prédéfini de son antenne (correspondant à l'axe 403 des figures 4 et 5). On cherche à connaître la position relative d'un autre dispositif 707 par rapport au premier dispositif 706. On considère les notations suivantes : - X et Y, les coordonnées du dispositif 707 à localiser dans le repère orthonormé du dispositif 706 ; - D, la distance entre les deux dispositifs 706 et 707 ; - Ai, l'angle absolu de ligne de vue du dispositif 706 compris entre l'axe de référence prédéfini de son antenne et l'axe estimé de ligne de vue avec le dispositif 707. In addition, the distance 703 between the devices 706 and 707 is arbitrarily considered to be the reference metric. According to the sine law applied to the reference triangle 710, we obtain the following trigonometric relation (1): L / sin (B) = M / sin (C) = N / sin (A) (1). distance L (reference metric) as unitary, the following relative distances are obtained: M = sin (C) / sin (B) N = sin (A) / sin (B) The relative dimensions of the reference triangle 710 are thus determined. From the determination of the relative dimensions of the reference triangle 710, it is possible to determine the relative position of a device included in this reference triangle 710 with respect to another device also included in this reference triangle 710. Indeed a first device 706 is considered to be the center of an orthonormal coordinate system whose abscissa axis coincides with the predefined reference axis of its antenna (corresponding to the axis 403 of FIGS. 4 and 5). One seeks to know the relative position of another device 707 with respect to the first device 706. The following notations are considered: X and Y, the coordinates of the device 707 to be located in the orthonormal coordinate system of the device 706; D, the distance between the two devices 706 and 707; - Ai, the absolute line of sight angle of the device 706 included between the predefined reference axis of its antenna and the estimated line of sight line with the device 707.
On obtient alors les relations trigonométriques suivantes : X = D. cos (Ai) Y=D. sin(AI) La position relative (X, Y) du dispositif 707 compris dans le triangle de référence 710 peut donc être déterminée à partir de ces relations. We then obtain the following trigonometric relations: X = D. cos (Ai) Y = D. sin (AI) The relative position (X, Y) of the device 707 included in the reference triangle 710 can therefore be determined from these relationships.
Ainsi, il est possible de déterminer chacune des positions relatives des dispositifs compris dans le triangle de référence 710. Il est donc possible de déterminer, avec un fort niveau de confiance, les distances relatives d'une partie des dispositifs du réseau de communication (triangle de référence 710). Ce triangle de référence 710 peut donc servir de base pour déterminer par la suite la position relative de dispositifs du réseau qui n'appartiennent pas à ce triangle de référence. Thus, it is possible to determine each of the relative positions of the devices included in the reference triangle 710. It is therefore possible to determine, with a high degree of confidence, the relative distances of a part of the devices of the communication network (triangle reference 710). This reference triangle 710 can therefore serve as a basis for determining thereafter the relative position of network devices that do not belong to this reference triangle.
La figure 8 représente un schéma de communication dans lequel est mise en oeuvre une méthode de détermination de la position relative d'un dispositif n'appartenant pas au groupe de référence illustré à la figure 7, selon un premier mode de réalisation de l'invention. FIG. 8 represents a communication scheme in which is implemented a method for determining the relative position of a device not belonging to the reference group illustrated in FIG. 7, according to a first embodiment of the invention .
Après avoir déterminé un groupe de référence constitué de trois dispositifs selon le principe décrit plus haut en relation avec les figures 6 et 7, il est possible de déterminer la position relative d'un dispositif à localiser qui n'appartient pas au groupe de référence 710. Cette méthode de détermination est réalisée en fonction du groupe de référence de la façon suivante. After having determined a reference group consisting of three devices according to the principle described above in relation to FIGS. 6 and 7, it is possible to determine the relative position of a device to be located which does not belong to the reference group 710. This determination method is performed according to the reference group as follows.
Sur la figure 8, le dispositif qui n'appartient pas au groupe de référence et que l'on cherche à localiser, est référencé 810. I1 est à noter que ce dispositif 810 peut être indifféremment émetteur ou récepteur dans l'établissement des liens de communication 821, 822 et 823 avec les dispositifs 706, 707 et 708, ces derniers ayant un rôle réciproque à celui du dispositif 810. Dans le cas de la figure 8, l'antenne utilisée par le dispositif 810 est configurée de manière quasi-omnidirectionnelle 800. Les paramètres d'antenne utilisés par les dispositifs 706, 707 et 708 permettant d'obtenir des configurations d'antenne directives 811, 812 et 813 et des faisceaux de rayonnement orientés de telle sorte qu'ils permettent l'établissement de liens de communication 821, 822 et 823. À partir de la table de correspondance stockée dans la mémoire du dispositif central, celui-ci obtient alors une estimation des angles absolus 801, 802 et 803 de ligne de vue, pour les dispositifs 706, 707 et 708 respectivement, au regard du dispositif à localiser 810. Chacun de ces angles absolus de ligne de vue est compris entre l'axe de référence prédéfini associé au dispositif pour lequel l'angle absolu est calculé et l'axe estimé de ligne de vue entre ce dispositif et le dispositif à localiser 810. À partir de la connaissance de chacun des angles absolus 801, 802 et 803 de ligne de vue, ainsi que de la position relative de chacun des trois dispositifs 706, 707 et 708 du triangle de référence, le dispositif central calcule les équations de droites associées chacune à un axe de ligne de vue entre un dispositif du triangle de référence et le dispositif à localiser 810. Chaque équation de droite (aussi appelée par la suite équation de ligne de vue) est déterminée en utilisant comme centre de repère orthonormé un dispositif du triangle de référence. On définit les équations de ligne de vue de la manière suivante : * Y1 = Xl.sin(Ai), dans le repère orthonormé de centre le dispositif 706 dont l'axe des abscisses est confondu avec l'axe de référence prédéfini de son antenne, avec Ai l'angle absolu de ligne de vue du dispositif 706 au regard du dispositif à localiser 810 ; * Y2 = X2.sin(A2), dans le repère orthonormé de centre le dispositif 708, dont l'axe des abscisses est confondu avec l'axe de référence prédéfini de son antenne, avec A2 l'angle absolu de ligne de vue du dispositif 708 au regard du dispositif 810. Le dispositif central effectue ensuite un changement de repère (par rotation et translation de repère), pour chacune des équations de ligne de vue précédemment déterminées, dans un même repère orthonormé afin de pouvoir en déterminer l'intersection. Dans le cas de la figure 8, l'intersection des droites déterminées à partir des lignes de vue des dispositifs du triangle de référence au regard du dispositif à localiser 810 permet d'estimer la position de ce dispositif 810. Selon un premier mode de réalisation particulier, une équation de ligne de vue est déterminée pour chaque dispositif appartenant au groupe de référence. Selon un second mode de réalisation particulier, seules les lignes de vue, pour lesquelles l'équation a été déterminée à partir d'angles absolus de ligne de vue ne présentant aucune ambiguïté et un niveau de communication de bonne qualité, sont prises en compte pour la détermination de la position relative du dispositif à localiser. In FIG. 8, the device which does not belong to the reference group and which one seeks to locate, is referenced 810. It should be noted that this device 810 can be indifferently transmitter or receiver in the establishment of the links of 821, 822 and 823 with the devices 706, 707 and 708, the latter having a reciprocal role to that of the device 810. In the case of Figure 8, the antenna used by the device 810 is configured in a quasi-omnidirectional manner 800. Antenna parameters used by devices 706, 707, and 708 for obtaining directional antenna patterns 811, 812, and 813, and radiation beams oriented such that they allow for the establishment of link patterns. communication 821, 822 and 823. From the correspondence table stored in the memory of the central device, it then obtains an estimate of the absolute angles 801, 802 and 803 of line of sight, for the devices. 706, 707 and 708, respectively, with respect to the device to be located 810. Each of these absolute line of sight angles is between the predefined reference axis associated with the device for which the absolute angle is calculated and the estimated axis line of sight between this device and the device to be located 810. From the knowledge of each of the absolute angles 801, 802 and 803 of line of sight, as well as the relative position of each of the three devices 706, 707 and 708 of the reference triangle, the central device calculates the equations of lines each associated with a line of sight axis between a device of the reference triangle and the device to be located 810. Each equation on the line (also hereinafter referred to as line equation) view) is determined by using as a center of orthonormal reference a device of the reference triangle. The line of sight equations are defined as follows: * Y1 = X1.sin (Ai), in the orthonormal center coordinate system the device 706 whose abscissa axis coincides with the predefined reference axis of its antenna with Ai the absolute line-of-sight angle of the device 706 with respect to the device to be located 810; * Y2 = X2.sin (A2), in the center orthonormal coordinate system the device 708, whose abscissa axis coincides with the predefined reference axis of its antenna, with A2 the absolute angle of the line of view of the device 708 with regard to the device 810. The central device then performs a change of reference (by rotation and reference translation), for each of the previously determined line of sight equations, in the same orthonormal frame in order to be able to determine the intersection . In the case of FIG. 8, the intersection of the lines determined from the lines of view of the devices of the reference triangle with respect to the device to be located 810 makes it possible to estimate the position of this device 810. According to a first embodiment In particular, a line-of-sight equation is determined for each device belonging to the reference group. According to a second particular embodiment, only the lines of sight, for which the equation has been determined from absolute line of sight angles presenting no ambiguity and a good level of communication, are taken into account for determining the relative position of the device to be located.
Les intersections de ces droites permettent d'estimer plusieurs positions relatives probables du dispositif à localiser. Ainsi, plusieurs points probables de localisation du dispositif sont obtenus. Dans ce cas, la position du dispositif à localiser peut être déterminée, par exemple, en prenant le centre d'un nuage de points représentatif de l'ensemble des intersections des droites de ligne de vue obtenues. The intersections of these lines make it possible to estimate several probable relative positions of the device to be located. Thus, several probable points of location of the device are obtained. In this case, the position of the device to be located can be determined, for example, by taking the center of a cloud of points representative of all the intersections of the line of sight lines obtained.
Dans le cas de la figure 8, c'est donc le groupe de référence qui est mis à contribution pour déterminer la position relative du dispositif 810. In the case of FIG. 8, it is therefore the reference group that is used to determine the relative position of the device 810.
On rappelle brièvement ci-après le calcul d'un point d'intersection entre deux droites considérées. L'équation générale d'une droite s'écrit généralement sous la forme : Y = mx + b où m désigne la pente de la droite, et b, son ordonnée à l'origine. Briefly below is the calculation of a point of intersection between two lines considered. The general equation of a line is generally written as: Y = mx + b where m is the slope of the line, and b is its intercept.
En connaissant deux points d'une droite définis par leurs coordonnées (xi' y~ ) et (x2 ' y2) , il est alors possible de déterminer les valeurs m et b . (Y2 -YI) Ainsi, m = (x2 - x ) et b se déduisant alors de l'équation y = mx + b On considère à présent deux segments de droite d'équations y = mix+bI et y = m2x+b2 (mi ùm2) Les valeurs de bl et b2 se déduisent alors des équations y = mix+bI et 15 y =m2x+b2 I1 est à noter que simi = m2, les deux segments de droites considérés sont parallèles et ne présentent donc pas de point d'intersection. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif central, une fois la position relative d'un dispositif à localiser (tel que le dispositif 810) connue, ajoute celui-ci au 20 groupe de référence afin de former un nouveau groupe de référence. Dans le cadre de l'exemple de la figure 8, si le dispositif 810 est introduit dans le groupe de référence, ce dernier comprendra dorénavant un ensemble de quatre dispositifs. De manière incrémentale, il est donc possible d'intégrer dans un groupe de référence un dispositif dont la position relative a été déterminée. Le nouveau groupe de 25 référence ainsi obtenu ayant un nombre de données (angles absolus de ligne de vue, angles différentiels, niveaux de puissance et niveaux d'incertitude associées, ...) plus important, il permet donc d'estimer, de manière plus précise, la position relative d'autres dispositifs du réseau dont on chercher à connaître leur position. Les risques d'erreur d'estimation sont ainsi minimisés de manière incrémentale. By knowing two points of a line defined by their coordinates (xi 'y ~) and (x2' y2), it is then possible to determine the values m and b. (Y2 -YI) Thus, m = (x2 - x) and b being deduced then from the equation y = mx + b We now consider two straight line segments of equations y = mix + bI and y = m2x + b2 (mi ùm2) The values of bl and b2 are then deduced from the equations y = mix + bI and y = m2x + b2 It should be noted that simi = m2, the two line segments considered are parallel and therefore do not have intersection. In a particular embodiment, the central device, once the relative position of a known device (such as device 810), adds it to the reference group to form a new reference group. In the context of the example of FIG. 8, if the device 810 is introduced into the reference group, the latter will now comprise a set of four devices. Incrementally, it is therefore possible to integrate in a reference group a device whose relative position has been determined. The new reference group thus obtained having a number of data (absolute angles of line of sight, differential angles, power levels and associated levels of uncertainty, ...) more important, it therefore allows to estimate, so more precisely, the relative position of other devices of the network which one seeks to know their position. The risks of estimation errors are thus minimized incrementally.
Les coordonnées du point d'intersection de ces deux segments vérifient alors la relation suivante : y = mi x + b1 = m 2 x + b2, soit (mi - m2 )x = b2 - bi Finalement, on obtient la relation suivante : x = (b2 - bi ) La figure 9 représente un schéma de communication dans lequel est mise en oeuvre une méthode de détermination de position relative d'un dispositif n'appartenant pas au groupe de référence illustré à la figure 7, selon un second mode de réalisation de l'invention. The coordinates of the point of intersection of these two segments then satisfy the following relation: y = mi x + b1 = m 2 x + b2, ie (mi - m2) x = b2 - bi Finally, we obtain the following relation: x = (b2-bi) FIG. 9 represents a communication scheme in which a relative position determination method of a device not belonging to the reference group illustrated in FIG. 7 is implemented, according to a second embodiment of FIG. embodiment of the invention.
Comme décrit ci-dessus en relation avec la figure 8, il s'agit pour le dispositif central de déterminer la position relative d'un dispositif qui n'appartient pas au groupe de référence 710. Le dispositif à localiser qui n'appartient pas au groupe de référence est référencé 910. Les paramètres respectifs d'antenne utilisés par les dispositifs 706, 707 et 708 permettant d'obtenir des configurations d'antenne quasi-omnidirectionnelle 931, 932, 933, 812 (diagramme de rayonnement isotrope). Le dispositif 910 effectue un balayage de son antenne configurée de manière directive. I1 applique alors plusieurs jeux de paramètres d'antenne afin de pouvoir générer des faisceaux de rayonnement 901, 902, 903 orientés de telle sorte qu'ils permettent l'établissement de liens de communication 921, 922 et 923, avec un niveau de qualité de communication suffisant, avec les dispositifs 708, 707, 706 respectivement. On rappelle que le dispositif 910 peut être indifféremment émetteur ou récepteur dans l'établissement des liens de communication 921, 922 et 923, les dispositifs 706,707 et 708 ayant un rôle réciproque à celui du dispositif 910. Dans ce cas, le dispositif 910 détermine les angles absolus de ligne de vue entre l'axe de référence de son antenne et les axes estimés de ligne de vue au regard de chaque dispositif (706, 707, 708) compris dans le triangle de référence et transmet les résultats de ces mesures au dispositif central du réseau. À partir de la table de correspondance stockée et des angles absolus ainsi déterminés, le dispositif central détermine ensuite, pour le dispositif 910, deux angles différentiels 940 et 950 au regard des dispositifs 708 et 707 et des dispositif 707 et 708 respectivement. Ces deux angles différentiels 940, 950 déterminés lui permettent ensuite de déduire l'angle différentiel 961 (compris entre les axes de ligne de vue entre les dispositifs 707 et 708 et les dispositifs 708 et 910) et l'angle différentiel 962 (compris entre les axes de ligne de vue entre les dispositifs 706 et 707 et les dispositifs 706 et 910), à l'aide de la résolution trigonométrique suivante. On considère tout d'abord les notations suivantes : - soit x, la valeur de l'angle différentiel 962 (inconnue) ; - soit y la valeur de l'angle différentiel 961 (inconnue) ; - soit a, la valeur de l'angle différentiel 940 (connue) ; - soit 13, la valeur de l'angle différentiel 950 (connue) ; - soit 0, la valeur de l'angle différentiel 700 (connue) ; - soit b, la distance relative (connue) entre le dispositif 708 et le dispositif 706 ; - soit a, la distance relative (connue) entre le dispositif 707 et le dispositif 706 ; - soit m, la distance relative (inconnue) entre le dispositif 910 et le dispositif 708. La somme des angles d'un quadrilatère dont les sommets sont les dispositifs 910, 708, 707, 706 étant égale à 360 degrés, on peut déduire l'expression suivante x+y+a+(3+0=360 degrés. On obtient ainsi l'équation (I) suivante : x+y=360ûaû(3û0 (I) Après application de la loi des sinus au triangle dont les sommets sont les dispositifs 708, 706, 910, on obtient l'expression suivante : m/b = sin(x)/sin(a). La distance relative recherchée m peut donc être déduite à partir de l'équation (II) suivante : m = b.sin(x)/sin(a) (II) Après application de la loi des sinus au triangle dont les sommets sont les dispositifs 707, 706 et 910, on obtient l'expression suivante : m/a = sin(y)/sin((3). La distance relative recherchée m peut donc être déduite à partir de l'équation (III) suivante : m = a.sin(y)/sin((3) (III) À partir des équations (II) et (III), on peut écrire l'expression suivante : sin(x)/sin(y) = (a.sin(a) )/( b.sin(13)) Après simplification de l'expression ci-dessus, on en déduit l'équation (IV) suivante : 30 sin(x)/sin(y) = b'/ b (IV) avec : b' = a.sin(a)/sin((3) . 20 25 Puisque [sin(x)/sin(y)]+1 = [b'/b]+l donne [sin(x)+sin(y)/sin(y)] = (b'+b) / b et [sin(x)/sin(y)]-1 = [ b'/b]-1 donne [sin(x)-sin(y)/sin(y)] = (b'-b)/b, on en déduit que : (b'-b) / (b'+b) = [sin(x) û sin(y)] / [sin(x) + sin(y)] Or, d'après la loi des tangentes, on note que : (b'-b) / (b'+b) = tan /2.[x-y] / tan /z.[x+y] À partir de cette expression, il est donc possible de déterminer la valeur (x-y), puisque les valeurs b, b' et (x+y) sont connues des équations (I) et (IV). Connaissant (x+y) et (x-y), on peut donc aisément obtenir les valeurs de x et y correspondant aux angles différentiels référencés 961 et 962, à l'aide d'un système d'équations à deux inconnues. À partir de la connaissance des angles différentiels 961 et 962 et de la position relative des dispositifs 706 et 708, le dispositif central détermine les équations de droites correspondant chacune à une ligne de vue du dispositif 910 au regard des dispositifs 706 et 708. As described above in relation to FIG. 8, it is for the central device to determine the relative position of a device that does not belong to the reference group 710. The device to be located which does not belong to the Reference group is referenced 910. The respective antenna parameters used by the devices 706, 707 and 708 for obtaining quasi-omnidirectional antenna patterns 931, 932, 933, 812 (isotropic radiation pattern). The device 910 performs a scan of its antenna configured in a directional manner. I1 then applies several sets of antenna parameters in order to be able to generate beams of radiation 901, 902, 903 oriented so that they allow the establishment of communication links 921, 922 and 923, with a quality level of sufficient communication, with the devices 708, 707, 706 respectively. It is recalled that the device 910 can be indifferently transmitter or receiver in the establishment of the communication links 921, 922 and 923, the devices 706, 707 and 708 having a reciprocal role to that of the device 910. In this case, the device 910 determines the absolute angles of line of sight between the reference axis of its antenna and the estimated line of sight axes with respect to each device (706, 707, 708) included in the reference triangle and transmits the results of these measurements to the device central network. From the stored correspondence table and the absolute angles thus determined, the central device then determines, for the device 910, two differential angles 940 and 950 with respect to the devices 708 and 707 and the devices 707 and 708 respectively. These two determined differential angles 940, 950 then enable it to deduce the differential angle 961 (between the line of sight axes between the devices 707 and 708 and the devices 708 and 910) and the differential angle 962 (included between the line of sight axes between devices 706 and 707 and devices 706 and 910), using the following trigonometric resolution. We first consider the following notations: - let x be the value of the differential angle 962 (unknown); either y is the value of the differential angle 961 (unknown); either a, the value of the differential angle 940 (known); or 13, the value of the differential angle 950 (known); - 0, the value of the differential angle 700 (known); or b, the relative distance (known) between the device 708 and the device 706; either a, the relative distance (known) between the device 707 and the device 706; or m, the relative distance (unknown) between the device 910 and the device 708. The sum of the angles of a quadrilateral whose vertices are the devices 910, 708, 707, 706 being equal to 360 degrees, it is possible to deduce the The following expression x + y + a + (3 + 0 = 360 degrees) gives the following equation (I): x + y = 360uau (3oo (I) After applying the sine law to the triangle whose vertices are the devices 708, 706, 910 give the following expression: m / b = sin (x) / sin (a) The relative distance sought m can therefore be deduced from the following equation (II): m = b.sin (x) / sin (a) (II) After applying the law of sinuses to the triangle whose vertices are the devices 707, 706 and 910, we obtain the following expression: m / a = sin (y ) / sin ((3) The relative distance sought m can therefore be deduced from the following equation (III): m = a.sin (y) / sin ((3) (III) From the equations ( II) and (III), the following expression can be written: sin (x) / sin (y) = (a.sin (a)) / (b.sin (13)) After simplification of the expression above, we deduce the following equation (IV): 30 sin (x) / sin (y) = b '/ b (IV) with: b' = a.sin (a) / sin ((3). Since [sin (x) / sin (y)] + 1 = [b '/ b] + 1 gives [sin (x) + sin (y) / sin (y)] = (b' + b) / b and [sin (x) / sin (y)] - 1 = [b '/ b] -1 give [sin (x) -sin (y) / sin (y)] = (b'-b) / b we deduce that: (b'-b) / (b '+ b) = [sin (x) - sin (y)] / [sin (x) + sin (y)] Now, according to the law tangents, we note that (b'-b) / (b '+ b) = tan /2.dixy] / tan /z.[xyy] From this expression, it is therefore possible to determine the value (xy), since the values b, b 'and (x + y) are known from the equations (I) and (IV). Knowing (x + y) and (x-y), one can thus easily obtain the values of x and y corresponding to the differential angles referenced 961 and 962, using a system of equations with two unknowns. From the knowledge of the differential angles 961 and 962 and the relative position of the devices 706 and 708, the central device determines the equations of lines each corresponding to a line of sight of the device 910 with regard to the devices 706 and 708.
La figure 9 illustre le cas où les dispositifs sont représentés de manière à constituer un quadrilatère pour lequel le dispositif 910 est situé dans l'angle différentiel 700. En effet, puisque le dispositif 910 a pu déterminer des angles différentiels 940 et 950 et puisque la somme de ces angles différentiels 940 et 950 est dans le cas présent forcément inférieure à la valeur 180°, on peut donc considérer que le dispositif 910 est situé dans l'angle différentiel 700 du dispositif 707. À partir de ces équations de droite et selon le principe décrit plus haut en relation avec la figure 8, le dispositif central est en mesure de déterminer le point d'intersection de ces droites. La position relative du dispositif 910 par rapport au groupe de référence peut donc être déterminée. FIG. 9 illustrates the case where the devices are represented so as to constitute a quadrilateral for which the device 910 is situated in the differential angle 700. Indeed, since the device 910 has been able to determine differential angles 940 and 950 and since the sum of these differential angles 940 and 950 is in this case necessarily lower than the value 180 °, it can therefore be considered that the device 910 is located in the differential angle 700 of the device 707. From these equations on the right and according to the principle described above in relation to Figure 8, the central device is able to determine the point of intersection of these lines. The relative position of the device 910 with respect to the reference group can therefore be determined.
Il est à noter que, dans ce second mode de réalisation particulier, c'est le dispositif dont on cherche à déterminer la position qui est mis à contribution pour mettre en oeuvre les étapes de détermination de la position relative d'un dispositif du réseau par rapport au groupe de référence. On présente, en relation avec la figure 10, un organigramme d'un algorithme de détermination de positions relatives de l'ensemble des dispositifs du réseau, selon un mode de réalisation particulier de l'invention. It should be noted that, in this second particular embodiment, it is the device whose position is sought to be determined which is used to implement the steps of determining the relative position of a device of the network by report to the reference group. FIG. 10 shows a flowchart of an algorithm for determining relative positions of all the devices of the network, according to a particular embodiment of the invention.
Dans une première étape 1000, le dispositif central obtient, pour chaque couple possible de dispositifs émetteur et récepteur du réseau, les niveaux de puissance mesurés par le dispositif récepteur du couple en fonction des paramètres d'antenne appliqués au dispositif émetteur et/ou au dispositif récepteur. Il s'agit plus particulièrement de l'étape de balayage d'antenne(s) qui vise à déterminer les paramètres d'antenne à appliquer pour établir les liens de communication entre chaque couple, tel que décrit en relation avec la figure 3A. Dans une étape 1001, le dispositif central obtient, pour chaque dispositif du réseau, une estimation d'un ou plusieurs angles absolus de ligne de vue au regard d'un ou plusieurs autres dispositifs du réseau. Dans une étape 1002, le dispositif central établit une liste de combinaisons possibles de dispositifs permettant de construire une forme géométrique prédéfinie à partir d'un nombre prédéterminé de dispositifs du réseau, chaque dispositif représentant un sommet de cette forme géométrique (par exemple trois dispositifs dans le cas d'une forme géométrique triangulaire). Puis, il détermine, pour chacun des dispositifs des groupes constitués, un ou plusieurs angles différentiels au regard d'autres dispositifs de ce même groupe. On rappelle qu'un angle différentiel est obtenu en effectuant la différence entre deux angles absolus précédemment obtenus pour deux dispositifs du groupe considéré par rapport à un même axe de référence d'antenne passant par le dispositif pour lequel l'angle différentiel est recherché. Le dispositif central obtient en outre un niveau global d'incertitude (ou d'ambiguïté) et un niveau global de qualité de communication associés à chaque angle différentiel déterminé. Dans une étape 1003, le dispositif central est en mesure de sélectionner, à partir de l'ensemble des groupes de dispositifs constitués, un groupe de référence en fonction de critères de sélection. Ces critères sont discutés plus haut en relation avec la figure 6. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif central sélectionne un groupe de dispositifs pour lequel la différence, en valeur absolue, entre la somme des angles différentiels déterminés et une valeur prédéterminée est la plus faible. In a first step 1000, the central device obtains, for each possible pair of transmitter and receiver devices of the network, the power levels measured by the torque receiving device as a function of the antenna parameters applied to the transmitting device and / or the device receiver. This is more particularly the antenna scanning step (s) which aims to determine the antenna parameters to be applied to establish the communication links between each pair, as described in connection with Figure 3A. In a step 1001, the central device obtains, for each device of the network, an estimate of one or more absolute angles of line of sight with respect to one or more other devices of the network. In a step 1002, the central device establishes a list of possible combinations of devices making it possible to construct a predefined geometrical shape from a predetermined number of devices of the network, each device representing a vertex of this geometrical shape (for example three devices in the case of a triangular geometrical shape). Then, for each of the devices of the constituted groups, it determines one or more differential angles with regard to other devices of the same group. It is recalled that a differential angle is obtained by making the difference between two absolute angles previously obtained for two devices of the group considered with respect to the same antenna reference axis passing through the device for which the differential angle is sought. The central device also obtains a global level of uncertainty (or ambiguity) and an overall level of communication quality associated with each determined differential angle. In a step 1003, the central device is able to select, from all the groups of devices constituted, a reference group according to selection criteria. These criteria are discussed above in relation to FIG. 6. According to a particular embodiment, the central device selects a group of devices for which the difference, in absolute value, between the sum of the determined differential angles and a predetermined value is the weaker.
Cette valeur prédéterminée est par exemple 180 degrés pour le cas d'un triangle ou 360 degrés dans le cadre d'un quadrilatère. This predetermined value is for example 180 degrees for the case of a triangle or 360 degrees in the context of a quadrilateral.
De cette façon, la phase de sélection d'un groupe de référence est plus performante. Le dispositif central détermine ensuite les positions relatives des dispositifs compris dans le groupe de référence selon le principe décrit plus haut en relation avec la figure 7. Le groupe de référence sert ensuite de base pour la détermination de positions relatives d'autres dispositifs du réseau (n'appartenant pas au groupe). Dans une étape 1004, le dispositif central utilise les positions relatives des dispositifs compris dans le groupe de référence afin de déterminer les positions relatives de dispositifs n'appartenant pas au groupe de référence. In this way, the selection phase of a reference group is more efficient. The central device then determines the relative positions of the devices included in the reference group according to the principle described above in relation to FIG. 7. The reference group is then used as a basis for the determination of relative positions of other devices of the network ( not belonging to the group). In a step 1004, the central device uses the relative positions of the devices included in the reference group to determine the relative positions of devices not belonging to the reference group.
Selon un premier mode de réalisation de l'invention (d'après le principe détaillé plus haut en relation avec la figure 8), le dispositif central détermine la position relative du dispositif à localiser en fonction des angles absolus de ligne de vue obtenus pour ce dispositif au regard des autres dispositifs du groupe de référence. Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention (d'après le principe détaillé plus haut en relation avec la figure 9), le dispositif central détermine la position relative du dispositif à localiser en fonction des angles différentiels déterminés pour ce dispositif, qui sont chacun la différence entre deux angles absolus obtenus pour deux dispositifs dudit groupe de référence et par rapport à un même axe de référence prédéfini. According to a first embodiment of the invention (according to the principle detailed above in relation to FIG. 8), the central device determines the relative position of the device to be located as a function of the absolute angles of line of sight obtained for this purpose. compared to other devices in the reference group. According to a second embodiment of the invention (according to the principle detailed above in relation to FIG. 9), the central device determines the relative position of the device to be located according to the differential angles determined for this device, which are each the difference between two absolute angles obtained for two devices of said reference group and with respect to the same predefined reference axis.
Selon un autre mode de réalisation, dans le cas où le dispositif central dispose de mesures permettant d'obtenir des angles différentiels exploitables par les deux modes précités de réalisation, celui-ci peut mettre en oeuvre chacun de ces deux modes de réalisation pour déterminer la position d'un même dispositif du réseau. Le dispositif central est alors capable d'estimer les coordonnées du dispositif à localiser à partir d'une moyenne de ces deux résultats (comme par exemple à l'aide d'un calcul de barycentre). Le dispositif central ayant ainsi déterminé la position relative d'un dispositif n'appartenant pas au groupe de construction, teste ensuite, dans une étape 1006, si l'ensemble des dispositifs du réseau ont tous été localisés de manière relative. Si le résultat du test est positif, alors l'algorithme prend fin à l'étape 1005. According to another embodiment, in the case where the central device has measures making it possible to obtain differential angles exploitable by the two aforementioned embodiments, the latter can implement each of these two embodiments to determine the position of the same network device. The central device is then able to estimate the coordinates of the device to be located from an average of these two results (as for example using a calculation of centroid). The central device having thus determined the relative position of a device not belonging to the construction group, then tests, in a step 1006, whether all the devices of the network have all been located in a relative manner. If the test result is positive, then the algorithm ends at step 1005.
Si le résultat du test est négatif, l'étape 1004 est répétée pour chaque dispositif dont la position relative est à déterminer. If the result of the test is negative, step 1004 is repeated for each device whose relative position is to be determined.
Il convient de noter que, selon un mode de réalisation particulier de l'invention, chaque dispositif dont la position a été déterminée peut être ajouté, au fur et à mesure, au groupe de référence afin de former un nouveau groupe de référence. De manière avantageuse, le dispositif central peut chercher à introduire, de manière itérative, un dispositif de position relative connue pour lequel les angles différentiels présentent le niveau global d'incertitude le plus faible et/ou le niveau global de qualité de communication le plus élevé. À la fin de ce processus itératif (étape 1005), le dispositif central dispose d'une liste contenant l'ensemble des positions relatives des dispositifs du réseau par rapport au groupe de référence dont la métrique (distance relative L entre les dispositifs 706 et 707 par exemple) est un des côtés de la forme géométrique que représente le groupe de référence. On présente maintenant, en relation avec la figure 11, un organigramme d'un algorithme de détermination des positions absolues de l'ensemble des dispositifs du réseau, selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Après connaissance de l'ensemble des positions relatives des dispositifs du réseau selon la méthode de détermination illustrée ci-dessus en relation avec la figure 10, le dispositif central obtient, dans une étape 1101, une information relative à une distance absolue entre deux dispositifs du réseau dont le dispositif central connaît les positions relatives. Cette information peut être fournie par exemple par un utilisateur du réseau de communication qui effectue une mesure de distance entre deux dispositifs du réseau et en informe le dispositif central. Cette information peut être également obtenue par le dispositif central lui-même grâce à une particularité d'un équipement donné. Par exemple, tel qu'illustré sur la figure 1, le réseau 100 comprend un équipement 112 doté de deux dispositifs de communication 110 et 111, ces deux dispositifs étant espacées d'une distance absolue prédéfinie. Les deux dispositifs de communication d'un tel équipement peuvent disposer d'un identifiant particulier qui est échangé lors d'une phase d'initialisation du réseau 100 et qui permet au dispositif central d'identifier ces dispositifs parmi l'ensemble des dispositifs du réseau et ainsi repérer la distance prédéfinie les séparant l'un de l'autre. À titre d'exemple illustratif, cet équipement particulier peut être un écran plat disposant de deux dispositifs de communication (deux antennes programmable par exemple), chaque dispositif étant situé sur un montant vertical de son châssis. Cet équipement particulier peut également être un équipement source de type audio/vidéo disposant de deux dispositifs de communication, chacun étant situé en façade à chaque extrémité. Dans une étape 1102, le dispositif central recalcule les positions relatives de l'ensemble des dispositifs en effectuant un changement de repère en prenant comme centre du repère la position d'un des deux dispositifs pour lesquels il connaît la distance absolue. Pour déterminer l'ensemble des positions absolues des dispositifs du réseau, le dispositif central doit connaître la valeur réelle de la métrique utilisée. Cette métrique est égale à D/R, avec D la distance absolue connue et R la distance relative entre deux dispositifs précédemment déterminée. À partir de la connaissance de l'ensemble des positions relatives des dispositifs du réseau et de la distance absolue séparant deux dispositifs du réseau, le dispositif central est donc en mesure d'en déduire la position absolue de l'ensemble des dispositifs. Dans une dernière étape 1103, le dispositif central dispose d'une liste contenant l'ensemble des positions absolues des dispositifs du réseau. 5 10 15 25 30 It should be noted that, according to a particular embodiment of the invention, each device whose position has been determined can be added, as and when, to the reference group in order to form a new reference group. Advantageously, the central device may seek to introduce, iteratively, a known relative position device for which the differential angles have the lowest overall level of uncertainty and / or the highest overall level of communication quality. . At the end of this iterative process (step 1005), the central device has a list containing all the relative positions of the network devices relative to the reference group whose metric (relative distance L between the devices 706 and 707 for example) is one of the sides of the geometric form that represents the reference group. A flow chart of an algorithm for determining the absolute positions of all the devices of the network, according to a particular embodiment of the invention, is now presented in relation to FIG. 11. After knowing all the relative positions of the network devices according to the determination method illustrated above in relation to FIG. 10, the central device obtains, in a step 1101, information relating to an absolute distance between two devices of the device. network whose central device knows the relative positions. This information can be provided for example by a user of the communication network which performs a distance measurement between two devices of the network and informs the central device. This information can also be obtained by the central device itself thanks to a particularity of a given equipment. For example, as shown in FIG. 1, the network 100 comprises a device 112 equipped with two communication devices 110 and 111, these two devices being spaced apart by a predefined absolute distance. The two communication devices of such equipment may have a particular identifier which is exchanged during an initialization phase of the network 100 and which allows the central device to identify these devices among all the network devices. and thus locate the predefined distance separating them from one another. As an illustrative example, this particular equipment may be a flat screen having two communication devices (two programmable antennas for example), each device being located on a vertical upright of its chassis. This particular equipment can also be an audio / video type source equipment having two communication devices, each being located at the front of each end. In a step 1102, the central device recalculates the relative positions of the set of devices by performing a marker change taking as the center of the marker the position of one of the two devices for which it knows the absolute distance. To determine the set of absolute positions of the devices of the network, the central device must know the real value of the metric used. This metric is equal to D / R, where D is the known absolute distance and R is the relative distance between two devices previously determined. From the knowledge of all the relative positions of the network devices and the absolute distance between two devices of the network, the central device is able to deduce the absolute position of all devices. In a last step 1103, the central device has a list containing all the absolute positions of the devices of the network. 5 10 15 25 30
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