BE1022656B1 - Cloture virtuelle pour chiens - Google Patents

Abstract

La présente invention se rapporte à un système de clôture virtuelle pour le confinement d’un animal (1) dans une zone de confinement constituée par une zone autorisée (7) séparée d’une zone interdite (8) par une frontière (2)

Description

CLOTURE VIRTUELLE POUR CHIENS Objet de l'invention [0001] La présente invention se rapporte à un système de clôture invisible pour confiner des animaux, comme par exemple des chiens. Le principe consiste à avertir le chien, par exemple par des moyens sonores ou vibratoires, lorsqu'il s'approche d'une frontière prédéfinie afin qu'il reste confiné dans une zone d’accès autorisé, dite ci-après zone autorisée, délimitée par cette frontière. Si, malgré l'avertissement, le chien franchit ladite frontière pour se trouver dans la zone d’accès interdit, dite ci-après zone interdite, il reçoit alors une stimulation électrique qui va en croissant plus il s'éloigne de la zone autorisée, et le force ainsi à revenir dans celle-ci.

Etat de la technique [0002] Une première solution connue selon l'art antérieur préconise souvent d’enterrer un fil conducteur qui délimite ou matérialise la frontière. Ce fil est parcouru par un courant alternatif dont la fréquence typique est de quelques kHz. Le chien est muni d'un collier capable de détecter le champ magnétique alternatif généré par le fil et de stimuler le chien si celui-ci s'approche à proximité du fil. Ce système présente cependant de nombreux inconvénients : - il faut enterrer un fil qui détermine une zone fermée (enceinte). Ce n'est pas aisé lorsqu'il faut par exemple traverser des chemins asphaltés ; - il n'est pas toujours possible de définir un portail d’entrée-sortie qui permette au chien d'entrer dans une maison jouxtant la zone ou dans un abri (en cas de pluie par exemple) ; - l'utilisation d’un avertissement sonore ou vibratoire est connue mais la précision de la distance à laquelle il se produit reste pauvre car la mesure de l'intensité du champ magnétique dépend d'autres éléments que la distance ; - certains robots comme les tondeuses automatiques utilisent également cette technologie. Il existe souvent des interférences qui peuvent être problématiques et empêcher l'installation des deux systèmes sur un même terrain ou sur des terrains limitrophes ; - si deux clôtures doivent être posées sur des terrains limitrophes, des problèmes apparaissent à la jonction des terrains ; - si le chien s'élance rapidement et passe au-delà du fil, la stimulation s'arrête alors qu'elle devrait augmenter une fois la limite franchie. Il ne reçoit donc qu'une brève stimulation électrique qui est insuffisante pour l'arrêter. Pis encore, si le chien tente de revenir dans la zone autorisée, il va recevoir une nouvelle stimulation au moment de franchir à nouveau la frontière, ce qui ne l'encourage nullement à revenir dans la zone autorisée ; - il n’y a pas de possibilité de détecter le mouvement du chien, ainsi que la direction prise par le chien. Une action devrait être plus précoce dans le cas où le chien court perpendiculairement à la clôture par rapport au cas où il longe celle-ci. De plus, il peut arriver qu'un chien reste bloqué dans des buissons le long de la clôture, en utilisant le système de fil enterré. Le chien peut alors recevoir une stimulation durant de longues minutes alors qu’il est immobile, c’est-à-dire pendant le temps nécessaire au système pour se mettre en sécurité : cela est contraire à la bientraitance animale ; - il est possible de voler facilement un collier ou un câble et de le réutiliser.

[0003] Pour pallier les problèmes de la technologie décrite ci-dessus, l'utilisation du GPS différentiel (DGPS) a été proposée dans le document US 6,903,682 B1 pour une application de localisation de chien. L'idée est de localiser le chien porteur d'un GPS et de lui appliquer des avertissements et stimulations en fonction de sa position. Cette technologie permet de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus mais en introduit d'autres, notamment : - la consommation d'un GPS est bien supérieure à celle d'un détecteur de champ, ce qui fait que l'autonomie du collier porté par le chien est très faible, c’est-à-dire limitée à quelques heures, avec l'emploi d'une batterie de taille raisonnable ; - la précision du DGPS est insuffisante et ne permet pas au chien d'identifier de façon reproductible la limite autorisée à ne pas dépasser. Cette précision se détériore d'autant plus que l'animal s'approche de bâtiments. L'apprentissage du chien en est donc compromis ; - le temps de mise en route est très long, de l’ordre de quelques minutes (acquisition des données GPS et corrections sur base statistique). Il faut donc attendre de longues minutes avant de pouvoir libérer le chien dans la zone protégée.

[0004] L’état de l’art est décrit ci-après dans une série de documents, sans que cet état de l’art soit considéré comme exhaustif.

[0005] GB200816469 décrit une protection de processus industriel par autorisation sélective d'accès en fonction de la position et de l'identité du porteur d'un communicateur portable (tag électronique). La position de l'utilisateur peut être déterminée par RTLS.

[0006] CA2709171 décrit une protection de travailleur sur les voies ferrées basée sur la détection du travailleur portant un « tag », un système central déterminant la position du travailleur par rapport au train qui approche et l'avertissant dès qu'il ne lui reste que peu de temps pour se mettre à l'abri. Les bornes qui jonchent le parcours du train sont par exemple connectées entre elles à l'aide de fils.

[0007] US200810099 décrit un système de protection de personnes par détermination de leur position vis-à-vis de processus industriels. Ces processus ne peuvent en aucun cas démarrer si une zone n'a pas préalablement été évacuée par exemple. Le problème posé est très similaire à celui de GB200816469.

[0008] CN102768352 et CN202770989U décrivent un système de protection minière (souterraine) basé sur une localisation conjointe en UWB et ultrason, nécessitée par un nombre d'échos important.

[0009] EP2226646 décrit un système de localisation « relatif » ou « mobile ». Le système comporte des modules émetteurs/récepteurs sans fil connectés à un réseau sans fil. Parmi ceux-ci figure un « anchor » central de position connue dans l’espace considéré et faisant office de station de base, les autres modules ayant une position à déterminer par rapport à cette station de base. Néanmoins, aucun moyen n'est avancé pour définir une frontière délimitant une zone dangereuse.

[0010] DE202008005467 décrit un système de localisation de personnes dans un tunnel à partir d'anchors sous forme d’émetteurs/récepteurs sans fil dont la position est connue.

[0011] CN101571406 décrit un système de localisation d'animaux de compagnie.

[0012] IT2004BA0059 décrit un système de localisation de personnes ou d’animaux qui transmet la position de proche en proche au travers d'un réseau d'émetteurs/récepteurs fixes et qui ont connaissance de leur position absolue.

[0013] US2003122666 décrit un système de mesure de position par triangulation en jouant sur la phase des signaux reçus. L'invention décrit une méthode de positionnement nécessitant des anchors dont les positions et les orientations sont connues.

[0014] WO200398528 décrit une méthode de mesure de distance entre deux objets munis de tags RF.

[0015] US20030052776 décrit une méthode de mesure de distance entre deux objets basée sur l'UWB.

[0016] BR9000368U décrit un système de localisation par bracelet avec lecture à distance et automatique.

[0017] EP2282106 décrit un système de localisation de travailleurs dans une zone par scanning laser.

[0018] KR101258905 décrit un système de protection de travailleurs présentant uniquement deux tags RTLS (position d’une grue et position d’un travailleur) et un point d’accès connecté à un serveur.

[0019] KR20110017707 décrit un système de localisation dans un tunnel à partir de bornes fixes (similaire à CA2709171).

[0020] CA2768054 décrit un système complexe de localisation utilisant la méthode de puissance reçue dans un bâtiment. Le système nécessite une phase de calibration mais vérifie lui-même s’il y a suffisamment d'anchors. Le système a besoin qu'on lui décrive la topologie du bâtiment, les points d'accès, etc.

[0021] US2010017126 décrit un système de localisation, visiblement GPS ou SPS satellite, dans lequel une zone, visiblement circulaire, est définie par rapport à un premier objet localisé. Ensuite une série d'alertes sont données si d'autres objets s’approchent de ce premier objet.

[0022] JP2009020847 décrit un système de prévention des accidents de personnes âgées ou handicapées utilisant des anchors placés à l'intérieur d’une habitation. Chaque balise reçoit une puissance d'un signal émis par un tag, ce qui permet de déterminer si un tag est près d'un anchor et de donner une alerte si nécessaire. La communication se fait par le réseau électrique (comme une ligne d’alimentation de lampes par exemple).

[0023] WO2006085280 décrit un système de suivi d'animaux sur de grandes étendues basé sur GPS et utilisant des relais.

[0024] US2004087314 décrit un système de localisation d'un tag par rapport à un seul anchor en utilisant des mesures de distance et d'angle. Beaucoup d'idées générales sont citées dans ce document comme par exemple l'utilisation d'un écran tactile mais peu de détails sont donnés sur la façon de réaliser le système ou de gérer les obstacles. La précision souhaitée n'est pas mentionnée non plus.

[0025] Le document WO 2006/067826 A1 décrit un système de localisation d'animaux relativement peu précis, alors que la précision est essentielle pour permettre à l'animal d'apprendre la limite exacte qu'il ne peut franchir.

[0026] Les documents suivants sont également dignes d’intérêt dans le contexte de la présente invention : - le document Analytical Localisation Method for Wireless Sensor Nodes Embedded In Industrial Processes, M. Antoniou, P.N. Green, 2013 IEEE, décrit un système de localisation de grains dans un silo. Certains concepts se rapprochent de l'invention proposée (voir page 2, deuxième colonne) ; - EP 1 968 359 (Circuit et méthode de vérification de l'impédance d'électrodes et de contrôle de l'intensité d'un stimulus électrique) et EP 2 365 738 (High voltage circuit for electrical stimulation) décrivent tous deux des moyens de stimulation électriques contrôlés visant à éviter toute surstimulation du chien.

Buts de l'invention [0027] La présente invention vise à fournir une solution qui permettre de surmonter les inconvénients de l’état de la technique.

[0028] En particulier l’invention vise à fournir les modalités de résolution du problème consistant à donner un avertissement à un chien qui s’approche d'une frontière et de lui envoyer une stimulation (électrique, ultrasons, etc.) lorsqu'il franchit celle-ci.

[0029] L’invention vise encore à offrir la capacité de localiser le chien avec précision, tout en consommant peu d'énergie à l'aide d'un système dont le coût reste proche de celui des solutions existantes.

[0030] De manière très générale, l’invention vise encore à localiser un « tag », c’est-à-dire un objet mobile comme par exemple une tondeuse automatique, un être vivant, etc. dans une zone définie en remplaçant ou non un système de création de frontière par fil enterré.

Principaux éléments caractéristiques de l'invention [0031] Un premier aspect de la présente invention se rapporte à un système de clôture virtuelle pour le confinement d’un animal dans une zone de confinement constituée par une zone autorisée séparée d’une zone interdite par une frontière, comprenant : - une pluralité de bornes de référence fixes appelées anchors réparties dans ladite zone de confinement et une unité centrale, lesdits anchors communiquant de manière bidirectionnelle entre eux et avec l’unité centrale, et capables de mesurer la distance qui les sépare les uns des autres avec une précision au moins égale à une valeur prédéterminée, l’unité centrale étant capable d’établir un repère bidimensionnel ou XY, c’est-à-dire d’assigner une position à au moins deux anchors et d’ensuite localiser les autres anchors dans ce repère XY par une méthode de trilatération ou d’estimation de probabilité par vote ; - au moins un appareil électronique mobile comprenant un émetteur-récepteur, appelé tag ou collier, porté par l’animal et capable de communiquer bidirectionnellement avec l’unité centrale, ainsi que de mesurer par trilatération la distance le séparant de chacun des anchors, ledit tag étant muni de moyens d’avertissement et de stimulation de l’animal actionnables par l’unité centrale, pour avertir l’animal lorsque celui-ci s’approche de la frontière dans la zone autorisée et pour stimuler l’animal lorsque celui-ci franchit la frontière ou s’éloigne de celle-ci dans la zone interdite ; - des moyens de traçage de la frontière entre la zone autorisée et la zone interdite à partir de la position des anchors une fois localisés dans le repère XY précité.

[0032] Selon des modalités d’exécution préférées, le système selon l’invention est en outre limité par au moins une des caractéristiques suivantes, ou une combinaison appropriée de celles-ci : - l’unité centrale est munie d’un contrôleur et de moyens d’entrées/sorties comportant des boutons-poussoirs et un écran, de préférence un écran tactile ; - les moyens de communication bidirectionnelle équipant le tag, les anchors et l’unité centrale sont équipés de transmetteurs radio conventionnels ISM ou à large bande UWB et/ou de transducteurs ultrasoniques avec une méthode de mesure de temps de vol ; - les moyens d’avertissement sont des moyens acoustiques et/ou vibratoires et les moyens de stimulation sont des moyens d’application d’une impulsion de haute tension ; - la valeur prédéterminée de précision sur la détermination de la distance, séparant les anchors entre eux, est de 50 cm, de préférence 10 cm ; - le calcul de position à partir des distances anchors - tag est déporté vers l’unité centrale, ladite unité centrale effectuant une interrogation de position à périodicité fixe, ce qui permet d’activer les anchors et le tag uniquement pendant un intervalle de temps court par rapport à la période d’interrogation, cet intervalle de temps étant de préférence de l’ordre de 5% de ladite périodicité ; - la communication entre l’unité centrale, d’une part, et les anchors et le tag d’autre part, est effectuée au moyen d’un canal radio ISM dédié ; - le tag et les anchors sont alimentés par batterie rechargeable, les anchors étant de plus équipés d’un petit panneau photovoltaïque ; - le tag est équipé d’un détecteur de mouvement sous forme d’un accéléromètre permettant d’indiquer à l’unité centrale que le tag est resté immobile depuis le dernier positionnement et donc d’éviter la mise en œuvre d’une interrogation de position par l’unité centrale ; - le tag est muni d’un GPS et d’un module GSM permettant au propriétaire de l’animal de localiser l’animal par échange de SMS, notamment lorsque l’animal s’est enfui après avoir quitté la zone autorisée ; - les fonctionnalités de l’unité centrale et/ou les moyens de traçage de la frontière sont incorporés dans le collier.

[0033] Un second aspect de la présente invention se rapporte à un procédé de mise en œuvre du système de confinement d’un animal au moyen d’une clôture virtuelle dans une zone de confinement, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par au moins les étapes suivantes : - on installe la pluralité d’anchors de façon arbitraire dans ladite zone de confinement ; - l’unité centrale interroge la pluralité de bornes d’anchors et détermine les distances les séparant les uns des autres ainsi que la distance les séparant de l’unité centrale ; - l’unité centrale établit un repère de référence bidimensionnel ou XY qui sera utilisé pour la localisation de l’animal ; - on détermine une frontière fermée de la zone de confinement, ladite frontière fermée étant définie comme étant un polygone, c’est-à-dire un ensemble de points ou sommets reliés par des segments de droite ou côtés ; - en fonctionnement, on munit d’un collier ou tag un animal amené à se trouver dans la zone de confinement ; - l’unité centrale interroge périodiquement le tag, détermine sa position dans le repère XY et assigne à chacune de ces positions du tag une localisation soit dans la zone autorisée, soit dans la zone interdite ; - si le tag se trouve dans la zone autorisée et se rapproche de la frontière, l’unité centrale actionne les moyens d’avertissement associés audit tag et si le tag franchit la frontière ou se trouve dans la zone interdite et s’éloigne de la frontière, l’unité centrale actionne les moyens de stimulation associés audit tag.

[0034] Toujours selon l’invention, la frontière est déterminée : - soit en utilisant une localisation des anchors dans le repère XY affichée sur un écran tactile associé à l’unité centrale et en traçant ladite frontière sur l’écran tactile sous forme du polygone précité ; - soit en utilisant un appareil appelé traceur qui communique avec l’unité centrale et les bornes de référence, l’unité centrale interrogeant périodiquement le traceur lorsqu’il est déplacé dans la zone et lui demandant les distances respectives le séparant des bornes de référence, ce qui permet à l’unité centrale de déterminer les positions successives du traceur dans le repère XY et de créer la frontière en joignant ces positions par des segments de droite pour créer le polygone précité.

[0035] Encore selon l’invention, le repère XY est établi de la manière suivante par l’unité centrale : - un premier anchor est assigné arbitrairement à la coordonnée (0, 0) ; - un deuxième anchor se trouvant à une distance d est assigné à la coordonnée (d, 0) ; - une troisième anchor est localisé à partir des deux anchors précités en utilisant l’intersection de deux cercles à partir des distances respectives du troisième anchor par rapport aux deux anchors précités, une des deux intersections possibles étant choisie arbitrairement comme position du troisième anchor ; - les anchors suivants sont localisés à partir des trois premiers anchors en utilisant un algorithme de trilatération.

[0036] Avantageusement, la détermination de la position d’un tag T est réalisée à l'aide de deux anchors de position connue A1 et A2, séparés respectivement de T par des distances d1 et d2, le tag T se trouvant à l’intersection de cercles centrés respectivement en A1 et A2 et de rayons respectifs d1 et d2, deux positions étant possibles, notées Ta et Tb, caractérisé en ce que l’on détermine la position la plus probable parmi Ta et Tb en procédant par vote selon au moins les cinq étapes successives suivantes : - on attribue initialement 0 point aux deux positions Ta et Tb ; - on choisit au moins un autre anchor A3, différent de A1 et A2, dont on connaît la distance mesurée d3 qui le sépare du tag T, on calcule les distances respectives d3a et d3b, entre A3 et les 2 positions potentielles Ta et Tb du tag T, on attribue 3 points additionnels à la position Ta ou Tb dont la distance par rapport à l'anchor A1 ou A2 est la plus proche de d3 et on n'attribuer aucun point à l'autre position, c’est-à-dire o si |d3 - d3a| < |d3 - d3b| => 3 points additionnels attribués Ta ; o sinon => 3 points additionnels attribués à Tb ; - on vote sur la position précédente, de préférence la position du tag T déterminée lors d’une interrogation précédente par l’unité centrale, la distance euclidienne entre cette position précédente et chacune des positions Ta et Tb étant connue, 2 points supplémentaires étant attribués à la position qui a la distance la plus faible par rapport à la position précédente ; - on vote par rapport à au moins un autre anchor A3 dont on ignore la distance, c’est-à-dire tels que la mesure de distance entre le tag T et l’anchor A3 précité a échoué, à cause de la distance importante qui sépare le tag T de l'anchor A3 ou à cause d'un obstacle imposant, en attribuant 1 point à la position la plus éloignée de l'anchor A3, c’est-à-dire : o si d3a > d3b => 1 point additionnel attribué à Ta ; o sinon => 1 point additionnel attribué à Tb ; - parmi les 2 positions Ta et Tb, celle qui a accumulé le plus de points dans les étapes précédentes est sélectionnée comme position la plus probable du tag T.

[0037] Selon une modalité préférée de l’invention, pour le cas où une habitation M1, munie d’une porte P1, est accessible à l’animal, l’accès à la porte P1 se faisant en passant par une zone Z2, dite zone de portail, séparant l’habitation M1 de la zone Z1 où l’animal est autorisé à circuler, caractérisé en ce qu’il comprend en outre les étapes suivantes : - après localisation, la position de l’animal, c’est-à-dire l’inclusion ou non de celui-ci dans la zone Z1 ou Z2, est déterminée ; - si l’animal est dans la zone Z2, le système d'avertissement et de stimulation est désactivé quelle que soit la position future de l’animal ; - si l’animal n'est pas dans la zone Z2 mais bien dans la zone Z1, le système d'avertissement et de stimulation est réactivé s’il avait été préalablement désactivé.

[0038] Toujours selon l’invention, une échelle de niveau coercitif allant de 0 à 100% est appliquée de façon à pousser l’animal à revenir dans la zone autorisée lorsqu’il quitte celle-ci pour aller dans la zone interdite, un niveau coercitif de 50% correspondant à la valeur au-dessous de laquelle un avertissement est communiqué à l’animal et au-dessus de laquelle une stimulation lui est communiquée, caractérisé par les étapes suivantes : - en zone autorisée, lorsque l’animal s'approche, respectivement s’éloigne de la frontière, le niveau d'avertissement augmente, respectivement diminue linéairement, le niveau coercitif étant inférieur ou égal à 50% ; - en zone interdite, le niveau de stimulation croît selon une loi linéaire jusqu'à un niveau maximal de 100% à mesure que l’animal s'éloigne de la frontière ; - en zone interdite, lorsque l’animal se rapproche à nouveau de la frontière après s’en être éloigné, le niveau passe immédiatement à 50 %, donc avec suppression de stimulation.

Brève description des figures [0039] La figure 1 représente schématiquement une vue générale et synthétique du système de clôture virtuelle pour le confinement d’un animal selon la présente invention.

[0040] La figure 2 représente un exemple de forme d’exécution du système selon la présente invention, comprenant les trois éléments de base suivants : collier, borne(s) de référence et unité centrale.

[0041] La figure 3 représente schématiquement la création d’un repère XY.

[0042] La figure 4 représente le principe de détermination de la position d’un tag selon l’invention, à l’aide de deux anchors de position connue.

[0043] La figure 5 montre comment, connaissant les deux positions potentielles Ta et Tb et connaissant la position de l'anchor A3, les distances d3a et d3b peuvent être parfaitement déterminées.

[0044] La figure 6 montre un exemple d'utilisation d’un portail de sortie, selon la présente invention.

[0045] La figure 7 montre comment la gestion des avertissements et des stimulations est effectuée par adaptation du niveau coercitif.

Description détaillée de l'invention [0046] Le problème générique à résoudre comprend donc au moins les étapes suivantes : - localiser un chien, de manière générale, en temps réel et en permanence, - lui envoyer un avertissement (par exemple vibratoire ou sonore) lorsqu'il s'approche de la frontière, - lui envoyer une stimulation (par exemple électrique ou par ultrasons) lorsqu'il franchit la frontière, - obtenir des statistiques de position du chien (où passe-t-il le plus de temps ? où ne va-t-il jamais ?).

[0047] L’invention doit également être susceptible de résoudre des problèmes annexes comme le traçage de la frontière, la gestion d’un portail de sortie, la prise en compte de zones internes interdites (comme un parterre par exemple), la mise en place d’un système antivol et le contrôle de ce système.

[0048] La solution proposée dans la cadre de la présente invention consiste à placer des bornes de références, typiquement 5, aux alentours et/ou dans la zone dans laquelle le chien est autorisé à circuler.

[0049] Le chien est muni d'un dispositif électronique par exemple monté dans un collier, par la suite appelé en résumé « collier », qui est capable de mesurer la distance qui le sépare de chacune des bornes. La mesure de distance peut s'opérer soit à l'aide d'ultrasons, soit par des moyens optiques, soit encore en utilisant des signaux UWB.

[0050] Le système visé utilisera cependant de préférence des signaux UWB, en raison de leur excellente portée, d’une mise en œuvre compacte ainsi que d’une faible consommation. On utilisera avantageusement une unité centrale de gestion du système qui soit accessible à l'utilisateur.

[0051] L'unité centrale communique de préférence par des moyens radios ISM vers les bornes de référence et vers les colliers. Il est possible d'utiliser les signaux UWB comme moyen radio mais il est recommandé selon l’invention d'utiliser un canal radio différent (433 ou 868 MHz par exemple) en raison de sa moindre consommation et de sa portée différente.

[0052] Sur ordre périodique de l'unité centrale (transmis par radio), le collier effectue une mesure de distance vers les bornes avoisinantes. Il collecte ces distances et les transmet vers l'unité centrale. Cette dernière détermine tout d'abord la position du chien par rapport aux bornes dans un repère XY lié aux bornes de référence et dont la position est connue dans ce repère.

[0053] Ensuite l'unité centrale détermine si le chien se trouve ou non dans la zone autorisée et, si oui, à quelle distance de la frontière il se situe. En fonction de ces informations, l'unité centrale détermine si le chien doit être averti ou si une stimulation électrique doit être appliquée. L'unité centrale transmet alors l'ordre par les moyens radios au collier.

[0054] Si le chien (avec son collier) sort de la zone autorisée, l'unité centrale informe le collier qui peut alors activer un GPS incorporé et transmettre ses coordonnées GPS par SMS vers un téléphone portable (GSM) et vers l'unité centrale, au moyen du canal radio, afin de permettre au maître de retrouver son chien.

[0055] La présente invention se rapporte donc à un système, dont le principe général est représenté sur la figure 1 et qui est composé à partir de trois éléments principaux : un collier individuel (par chien), des bornes de référence et une unité centrale, comme représenté sur la figure 2.

[0056] Une variante de l'invention consiste à intégrer l'unité centrale dans le collier tout en sacrifiant une partie des avantages tel que décrits ci-dessous.

Description de formes d'exécution préférées de l'invention [0057] Des formes d’exécution particulières de l’invention se rapportent aux éléments décrits ci-après. 1. Installation [0058] Le système selon la présente invention permet d'avertir le chien ou tout autre animal situé à proximité d'une zone interdite. Cet avertissement se fait par l'intermédiaire d'un émetteur-récepteur, ou tag ou balise, porté(e) par le chien directement sous forme d’un collier par exemple. L’émetteur-récepteur ou le tag émet par exemple des signaux acoustiques et vibratoires combinés ou non.

[0059] Le fonctionnement du système requiert que chaque émetteur-récepteur puisse se localiser par rapport à la zone interdite ou à la frontière de celle-ci. Pour ce faire, plusieurs bornes de référence sont disposées sur le terrain. Après la pose des bornes, une étape de configuration consiste de préférence à déplacer un émetteur-récepteur spécial appelé « traceur » le long de la frontière entre la zone autorisée et la zone interdite. Cette étape permet au système d’enregistrer un ensemble de positions qui définissent finalement la limite d'avertissement sous la forme d’une «clôture virtuelle ». L'enregistrement se fait au sein d'une unité centrale distante et alimentée sur secteur.

[0060] La localisation de l’émetteur-récepteur précité par rapport aux bornes est effectuée par un système de trilatération ou de triangulation.

[0061] Une particularité de l'invention est que la définition de la zone autorisée se fait lors du traçage alors que les bornes ont été initialement posées de façon arbitraire et que la position des bornes de référence est inconnue lors de l'installation du dispositif et le restera tout au long du fonctionnement du dispositif. La résolution de cette contradiction apparente est un élément de l'invention.

[0062] Une seconde particularité est la protection du système contre les erreurs de mesure par la redondance de mesures et par la redondance de canaux de communication entre les bornes, le (ou les) récepteur(s) et l’unité centrale.

[0063] Selon l’invention, la position du chien doit pouvoir être obtenue rapidement, avec précision (+/- 10 cm par exemple) en intérieur comme en extérieur. Ce dernier point exclut toute solution basée sur un système de géolocalisation (GPS).

[0064] Plus précisément, on veut cartographier, selon l’invention, un espace donné en deux zones : - une zone autorisée; - une zone interdite.

[0065] Le problème à résoudre se réduit alors selon deux axes : - fournir une solution pour définir et localiser ces deux zones et - fournir une solution pour déterminer dans quelle zone un animal se trouve avec une précision de localisation souhaitée de +/-10 cm par exemple.

[0066] La figure 1 reprend schématiquement les différents éléments constitutifs du système de l’invention : un chien ou de manière générale un animal 1, porteur d’un collier 6, des bornes de référence 3, une unité centrale de contrôle 4, un traceur 5 et la frontière 2 entre la zone autorisée 7 et la zone interdite 8.

[0067] Un exemple de forme d’exécution du système selon la présente invention, comprenant les trois éléments de base suivants : collier 6, borne(s) de référence 3 et unité centrale 4, est représenté sur la figure 2.

[0068] La solution proposée est ainsi basée sur un ensemble de bornes de référence 3 qui sont réparties plus ou moins uniformément dans (ou autour de) la zone dans laquelle on veut réaliser le positionnement du chien.

[0069] Ces bornes de référence 3 communiquent entre elles et communiquent également vers une unité centrale 4. C'est cette unité centrale qui orchestre l'ensemble du système. Dans une implémentation préférée, cette unité centrale 4 est placée dans une valise et est munie d'un écran, tactile ou non, et de boutons-poussoirs (non représentés). Dans une autre implémentation préférée, l’unité centrale 4 pourrait être munie de moyens de fixation sur un mur intérieur de la maison, par exemple près de la porte de sortie du chien, ce qui donnerait la possibilité à l’utilisateur de vérifier le bon état de fonctionnement du système avant de libérer son animal.

[0070] Les bornes de référence 3 sont également capables de mesurer la distance qui les sépare par des moyens connus de l'homme de métier. Une solution par exemple est d'utiliser des transmetteurs radio UWB ou des transducteurs ultrasoniques avec une méthode TOF (time of flight).

[0071] On notera que la technologie UWB, comme d'autres technologies, peut évaluer un degré de fiabilité sur la distance renvoyée ainsi que la présence d'obstacles potentiels. Ces informations sont avantageusement utilisées pour rejeter de tout calcul les distances considérées comme non fiables.

Création d'un repère « XY » [0072] Une fois les bornes de référence 3 installées, l'utilisateur demande au système de vérifier le placement des bornes. Pour ce faire, l’unité centrale 4 interroge l'ensemble de bornes de référence 3 et leur demande la distance qui les sépare chacune les unes des autres.

[0073] Toute localisation nécessite un repère de référence. Selon l'art antérieur il est toujours requis que ce repère soit défini en assignant des postions connues aux bornes de référence. L'invention proposée ne requiert cependant pas cette lourde contrainte pour un système qui doit être installé rapidement.

[0074] A partir des informations de distance collectées au sujet des bornes de référence, l’unité centrale détermine un repère XY qui sera utilisé pour la suite de la localisation. Cette détermination fonctionne par exemple en plusieurs étapes (voir figure 3) : 1) Une borne 10 est assignée arbitrairement à la coordonnée (0, 0). 2) Une seconde borne 20 qui est à une distance d est assignée à la coordonnée (d, 0). 3) Une troisième borne 30 est localisée à partir des deux autres en utilisant l'intersection de deux cercles à partir des informations de distance ( = rayon des cercles). Cela crée une ambiguïté car il existe deux intersections possibles. Une des deux positions est alors choisie arbitrairement. 4) A ce stade, étant donné que trois bornes de référence sont localisées, l'ensemble des autres bornes (par ex. borne 40 sur la figure) peuvent être localisées par des algorithmes de trilatération connus de l’homme de métier. 5) Une étape de raffinement est possible une fois toutes les coordonnées des bornes déterminées. Cette étape a pour but de rendre insensible l'algorithme de localisation au choix initial des bornes aux étapes 1), 2) et 3).

[0075] On notera que le choix des bornes aux étapes 1), 2) et 3) peut être basé sur les fiabilités des mesures de distance. On choisira ainsi de préférence les bornes correspondant aux mesures de distance les plus fiables.

[0076] Il est cependant important de noter que la méthode proposée requiert implicitement que chaque borne puisse mesurer la distance qui la sépare d'au moins trois autres bornes.

[0077] Grâce à l'algorithme de localisation ci-dessous, en variante de la présente invention, qui ne nécessite que deux bornes, la méthode de création du repère XY qui vient d’être décrite ci-dessus est automatiquement améliorée par la présente invention. Détermination d'une frontière de la zone autorisée/interdite [0078] Il est envisagé, selon l'invention, de déterminer la frontière de la zone autorisée/interdite d’au moins deux façons différentes à partir de la position des bornes de référence localisées dans un repère XY.

Localisation sur écran tactile [0079] Les bornes de référence sont situées sur un écran tactile dans un repère XY. Il est alors possible de tracer sur l'écran tactile une limite déterminant la zone autorisée. La frontière est alors définie comme un ensemble de points faiblement espacés et joints par des segments de droite.

Localisation par un traceur [0080] Comme déjà mentionné ci-dessus, un appareil appelé traceur 5 capable de communiquer avec l’unité centrale 4 et les bornes de référence 3 est déplacé le long de la frontière 2 par une personne, en marchant par exemple. L’unité centrale 4 interroge périodiquement (typiquement 10x par seconde) le traceur 5 et lui demande les distances qui le sépare des bornes de référence 3. A partir de ces informations, l’unité centrale 4 détermine les positions successives du traceur 5 et crée ainsi une frontière 2 en joignant ces positions rapprochées par des segments de droite. A titre d’illustration non limitative, le traceur pourrait être matérialisé sous forme d’une roulette munie d’un manche. La roulette pourrait être avantageusement utilisée pour envoyer le signal périodique susmentionné qui correspondrait à un déplacement donné de celle-ci.

[0081] Dans une autre forme d’exécution, le traceur 5 pourrait être incorporé dans le collier 6, ce dernier étant configuré via l’unité centrale 4 comme traceur. L’utilisateur construirait alors la frontière 2 en se déplaçant le long de celle-ci, tout en portant le collier 6. 2. Localisation [0082] Selon une forme d’exécution de l’invention, le collier 6 est muni d'un émetteur-récepteur UWB capable de mesurer la distance qui le sépare des bornes de référence, elles aussi munies d'un émetteur-récepteur UWB. Dans la suite de l’exposé, l'émetteur-récepteur UWB que l'on cherche à localiser est appelé « tag », les émetteurs-récepteurs UWB présents dans les bornes de référence et dont la position est connue dans le repère XY sont appelés « anchors ».

[0083] Le problème générique se ramène donc à localiser un tag à partir des distances qui le sépare des anchors dont les positions sont connues. Par localisation, on entend déterminer les coordonnées (x, y) du tag dans le plan dans lequel les coordonnées (xa, ya) des anchors sont connues.

[0084] Les mesures de distance par UWB font partie de l'art antérieur et sont connues de l'homme de métier.

[0085] En résumé, l'information fournie à l'algorithme de localisation est : - l'ensemble des distances qui séparent le tag de chacun des anchors, - une information d'absence de distance s’il est impossible de mesurer la distance séparant le tag de l'anchor à cause d'obstacles qui entravent le passage des signaux radio ou à cause du fait que l'éloignement du tag vis-à-vis de l'anchor soit tel que la mesure soit impossible (« hors de portée »).

[0086] Le principe original de l'algorithme est de déterminer une position en utilisant uniquement 2 distances.

[0087] L'avantage de cette approche est de nécessiter un minimum d'anchors dans le système et donc d'en réduire le coût.

[0088] La figure 4 montre le principe de l’algorithme selon une forme d’exécution de l’invention pour la détermination de la position du tag « T » à l'aide de deux anchors de position connue « A1 » et « A2 ».

[0089] Connaissant les distances qui séparent le tag T des anchors A1 et A2 et qui sont respectivement d1 et d2, on sait que le tag se trouve sur des cercles centrés en A1 et A2 et de rayons respectifs d1 et d2. L'algorithme effectue dont l'intersection de deux cercles, ce qui donne deux positions possibles pour le tag notées Ta et Tb sur la figure 4.

[0090] Le problème à résoudre est bien sûr, qu'en utilisant deux distances, il subsiste une indétermination quant à la position du tag.

[0091] Une originalité de l'invention réside dans la façon de résoudre ce problème de façon systématique. On procède par vote pour choisir la position correcte parmi les deux positions, selon les cinq étapes suivantes : 1. L'algorithme commence par attribuer 0 point aux deux positions Ta et Tb. 2. Vote par rapport aux autres anchors dont on connaît les distances : si on considère chacun des autres anchors (différents de A1 et A2) que l'on nomme A3 et dont on connaît la distance mesurée d3 qui le sépare du tag, l'algorithme peut calculer les distances entre A3 et les 2 positions potentielles Ta et Tb du tag que l'on nomme d3a et d3b respectivement (voir figure 5). L'idée est d'attribuer 3 points additionnels à la position dont la distance par rapport à l'anchor est la plus proche de d3 et de n'attribuer aucun point à l'autre position. Formellement :

Si

points additionnels attribués à Ta (la barre verticale signifie « valeur absolue »).

Sinon => 3 points additionnels attribués à Tb. 3. Vote sur la position précédente : connaissant la position précédente du tag déterminée précédemment (200 ms plus tôt par exemple), l'algorithme calcule la distance euclidienne entre cette position précédente et chacune des positions Ta et Tb. L'algorithme attribue 2 points à la position qui a la distance la plus faible par rapport à la position précédente. 4. Vote par rapport aux autres anchors dont on ignore les distances : il est possible qu'une mesure de distance entre un tag et un anchor échoue à cause de la distance importante qui sépare le tag de l'anchor ou à cause d'un obstacle imposant. Il est alors possible d'utiliser cette information pour voter. Ainsi, si l'on considère chacun des autres anchors (différents de A1 et A2) que l'on nomme A3 et dont on ignore la distance qui le sépare du tag, l'algorithme peut de toute façon calculer les distances entre A3 et les 2 positions potentielles Ta et Tb du tag que l'on nomme d3a et d3b respectivement. On attribue 1 point à la position la plus éloignée de l'anchor A3. Formellement :

Si d3a > d3b => 1 point additionnel attribués à Ta.

Sinon => 1 point additionnel attribué à Tb.

Ici l'idée sous-jacente est que parmi les 2 positions possibles Ta et Tb, puisqu'on ne reçoit aucun signal, la position la plus probable est celle qui est la plus éloignée de l'anchor A3, ce qui justifie l'attribution du vote. 5. Parmi les 2 positions Ta et Tb, celle qui a accumulé le plus de points dans les étapes précédentes est sélectionnée comme position du tag.

[0092] Le nombre de points a été choisi en fonction du degré de fiabilité du vote. Par exemple, si la distance par rapport à un troisième anchor a pu être mesurée, la fiabilité du positionnement est bien supérieure à celle basée sur l'absence de signal. Néanmoins, il est possible que dans certains cas, seuls 2 anchors (A1 et A2) soient visibles et dans ce cas, le vote N° 4 est alors capable de départager les 2 positions.

[0093] En résumé, les étapes 1) à 5) permettent à partir de 2 anchors A1 et A2 dont on connaît les distances par rapport au tag, de déterminer deux positions potentielles. Ensuite, en utilisant tous les autres anchors (que l'on nomme A3), il est possible de choisir une position parmi les deux positions potentielles. Le résultat des étapes 1) à 5) est donc une estimation de la position du tag.

[0094] Il est clair que les étapes 1) à 5) peuvent être appliquées plusieurs fois en sélectionnant d'autres anchors A1 et A2 au départ. Ainsi, plusieurs applications de l'algorithme permettent d'obtenir plusieurs estimations de la position du tag qu'il est possible de combiner, à l'aide d'une moyenne éventuellement pondérée, pour accroître la précision. 3. Gestion de l'énergie [0095] Selon une forme d’exécution de l'invention on peut déporter le calcul de position à partir des distances bornes-collier (anchors - tag) vers une unité centrale qui peut facilement être alimentée sur secteur. Ainsi, la consommation énergétique des algorithmes de localisation n'aura aucun impact sur l'autonomie du système. Il est néanmoins évident, que dans un souci écologique, toutes les mesures utiles devront être prises pour limiter la consommation de l’unité centrale.

[0096] Selon une forme d’exécution de l'invention, l'unité centrale cadence les demandes périodiques de position à un multiple d'une période fixe, comme par exemple toutes les 200 ms. Ainsi, après traitement d'une demande de positionnement, les bornes et les colliers pourront se mettre en veille pendant un peu moins de 200 ms (195 ms par exemple) car ils sont sûrs que la demande suivante ne se produira que 200 ms plus tard. Ils se réveilleront pendant environ 10 ms pour être sûr de recevoir le nouvel ordre.

[0097] L'économie est donc double : - l'utilisation d'un canal radio séparé sera préférée car elle est moins gourmande en énergie que l'utilisation d'un canal UWB car l'état de la technique actuel fait qu'un récepteur UWB consomme typiquement dix fois plus d'énergie qu'un récepteur plus conventionnel travaillant dans une bande plus étroite ; - le fait de cadencer les demandes de positionnement à une cadence fixe toutes les 200 ms fait en sorte que les bornes et colliers ne se réveilleront que 195 ms après l'ordre précédent et ce, pendant environ 10 ms. Ainsi, si la consommation du canal radio est de 10 mA en réception, cette consommation sera réduite au temps effectif d'allumage du récepteur : 10 mA x 10 ms / 200 ms = 0,5 mA.

[0098] Les ordres de positionnement envoyés par l'unité centrale comprendront les informations suivantes : - le numéro du collier qui doit exécuter les mesures de distance, - les numéros des bornes qui doivent être prises en compte. Les émetteurs récepteurs UWB ne seront réveillés que lorsque c'est strictement nécessaire grâce aux informations fournies par les ordres ci-dessus. Ils seront réveillés au plus toutes les 200 ms et seulement lorsqu'une demande de mesure de distance les concerne.

[0099] En cas de non-réception d'un ordre de positionnement suite à une perturbation sporadique du canal radio, le collier ou les bornes se réveilleront en permanence pour recevoir l'ordre suivant et se resynchroniseront ainsi sur la cadence de 200 ms.

[0100] Une fois les distances mesurées entre le collier (tag) et les bornes (anchors), celles-ci seront renvoyées vers l'unité centrale par le canal radio. Notons que si une distance n'a pu être mesurée, l'information d'incapacité de mesure sera aussi renvoyée vers l'unité centrale.

[0101] Selon une forme d’exécution de l’invention, un détecteur de mouvement sera placé sur le collier du chien, qui consiste en un petit accéléromètre dont la consommation est très faible. Ainsi, le collier sera capable de déterminer s’il est au repos ou pas. S’il est au repos, lors d'une requête de positionnement envoyée par l'unité centrale, il pourra transmettre une réponse courte signifiant simplement qu'il n'a pas bougé depuis le dernier positionnement et évitera ainsi d'effectuer une mesure de distance par les moyens UWB. Cela permettra de réaliser une économie substantielle en énergie lorsque le chien est au repos.

[0102] Selon une forme d’exécution de l’invention, on alimentera le collier et les bornes par batterie. Étant donné que le collier doit être retiré au chien périodiquement pour éviter les problèmes de nécrose, le collier pourra ainsi être rechargé facilement à ce moment-là.

[0103] Pour une utilisation pratique, les bornes doivent être « sans entretien ». Grâces aux moyens d'économie d'énergie mis en œuvre ci-dessus, la consommation des bornes sera telle qu'une alimentation de faible puissance, comme par exemple une alimentation utilisant un petit panneau solaire, sera suffisante (energy harvesting). 4. Portail de sortie [0104] La résolution du problème du portail de sortie (voir ci-dessus) est réalisée simplement selon un mode d’exécution de l'invention en définissant une zone de sortie. La figure 6 montre un exemple d'utilisation du portail de sortie. Le chien est autorisé à circuler dans la zone Z1. Les anchors A1, A2, A3 illustrent un exemple typique de placement de bornes. La maison (ou l’abri) M1 est accessible au chien si la porte P1 est ouverte. L'accès à la porte P1 se fait en passant par la zone Z2.

[0105] L'objectif est de permettre au chien d'accéder à la maison M1 par la porte P1 sans provoquer un avertissement ou une stimulation. Après définition de la zone Z1 dans laquelle le chien est autorisé à circuler, l'utilisateur définit une zone de portail à l'endroit où il veut permettre au chien d'entrer et de sortir. Les zones Z1 et Z2 sont définies par les moyens décrits ci-dessus.

[0106] Ce mode d’exécution de l'invention comprend les étapes suivantes : 1. Le chien est localisé selon les moyens de localisation décrits à la section « Localisation ». 2. La position (inclusion ou pas) du chien par rapport aux zones Z1 et Z2 est déterminée, selon une méthode connue de l’homme de métier. 3. Si le chien est dans la zone Z2, le système d'avertissement et de stimulation est désactivé quelle que soit la position future du chien. 4. Si le chien n'est pas dans la zone Z2 mais bien dans la zone Z1, le système d'avertissement et de stimulation est réactivé même s’il avait été préalablement désactivé.

[0107] Ainsi, lorsque le chien passe par la zone Z2, le système est désactivé et permet au chien de quitter la zone. Il pourra y entrer à nouveau et dès qu'il pénétrera dans la zone Z1, le système sera réactivé et l'empêchera à nouveau de quitter la zone Z1. 5. Zones internes interdites [0108] Lorsqu'un jardin comporte des parterres, il est souvent préférable d’interdire au chien de s'en approcher. Par les moyens décrits ci-dessus, il est aisé de définir une frontière autour du parterre. Si le chien s'approche ou entre dans la zone définie par cette frontière, le comportement est identique au comportement vis-à-vis de la frontière extérieure et l'objectif est atteint. 6. Comportement à la frontière et à l'extérieur de la zone [0109] Le système de localisation proposé selon l’invention permet de localiser le chien au-delà de la zone dans laquelle il est autorisé à circuler. Cette fonctionnalité permet de résoudre les problèmes liés à l'état de la technique.

[0110] Rappelons que, selon l'invention, la position du chien est déterminée, sa présence ou non dans la zone autorisée est connue ainsi que la distance par rapport à la frontière. Sur base de l’évolution de la mesure de distance par rapport à la frontière au cours du temps, il est aisé de déterminer si le chien s'éloigne ou non de la frontière.

[0111] Sur base des informations ci-dessus, et afin d'éduquer le chien et de le pousser à revenir dans la zone autorisée, il est important que l'invention suscite un comportement cohérent contrairement à ce qui se fait dans l'état de la technique. Il est proposé selon l’invention d'appliquer une stimulation croissante lorsque le chien s'éloigne de la zone autorisée mais de stopper immédiatement les stimulations lorsqu'il se rapproche de la zone autorisée.

[0112] La figure 7 montre le principe d’adaptation du niveau coercitif de façon à pousser le chien à revenir dans la zone autorisée.

[0113] Le niveau coercitif est déterminé sur une échelle de 0 à 100 %. En dessous de 50 %, il s'agit d'un avertissement (sonore ou vibratoire). Au-dessus de 50 %, il s'agit d'une stimulation (électrique ou par ultrasons). Il y a deux cas de figure : - en zone autorisée, lorsque le chien s'approche de la frontière, le niveau d'avertissement augmente linéairement. Lorsqu'il s'en éloigne le niveau diminue. Le niveau coercitif reste confiné dans un intervalle allant de 0 et 50 %. - en zone interdite, le niveau de stimulation croit selon une loi linéaire jusqu'à un niveau maximal de 100 % à mesure que le chien s'éloigne de la frontière. Par contre, lorsque le chien se rapproche à nouveau de la frontière après s’en être éloigné, le niveau passe immédiatement à 50 % (donc pas de stimulation). Ainsi, le chien évitera une stimulation dès qu'il reviendra vers la zone autorisée ou sera enclin à y revenir. Par contre, s'il tente de s'éloigner à nouveau, le niveau coercitif passera immédiatement au niveau prescrit par la loi linéaire, ce qui correspond à une stimulation.

[0114] Lorsque le chien se trouve hors de la zone autorisée, il est prévu, selon une forme d’exécution de l'invention, d'enclencher un GPS ainsi qu'un module GSM installés dans le collier et d'envoyer un SMS au propriétaire pour lui signaler la fuite du chien. Le propriétaire pourra alors à son tour envoyer un SMS de demande de position auquel le collier répondra par un SMS confirmant la position actuelle du chien.

[0115] De toute façon, l'unité centrale recevra régulièrement (par exemple toutes les 8 secondes) les coordonnées GPS du chien de façon à permettre au propriétaire de le retrouver s'il n’est pas hors de portée du canal de communication radio qui relie le collier du chien à l'unité centrale.

[0116] Il est connu que les GPS et GSM sont gourmands en énergie. Ce n'est cependant pas un problème car ils ne sont activés que lors de la fuite du chien et dans le but de le retrouver rapidement et facilement.

[0117] Selon une forme d’exécution de l’invention, on peut remplacer avantageusement la communication SMS par le système GPRS/3G dans le but de localiser directement le chien via une application pour smartphone et/ou PC. 7. Avertissements et stimulations électriques [0118] A titre optionnel, l'invention propose d'utiliser en outre les moyens de stimulation selon les principes connus des documents EP 1 968 359 et EP 2 365 738. 8. Protection contre le vol [0119] Selon une forme d’exécution de l’invention, chaque trame de communication radio sera identifiée par un identifiant unique, typiquement un nombre codé sur 4 bytes. Seuls les colliers, bornes de référence et unité centrale configurés pour cet identifiant unique pourront communiquer entre eux.

[0120] Cet identifiant unique sera enregistré dans l'unité centrale lors de la fabrication. Le numéro de série pourrait être utilisé à cette fin par exemple.

[0121] Chaque borne et chaque collier sera livré avec un certificat papier comprenant un code (typiquement à 4 ou 6 chiffres). Ce code pourrait avantageusement être indiqué sur la facture ou sur une étiquette détachable collée au collier ou aux bornes. Ce code sera enregistré électroniquement au sein de chaque borne ou collier mais sera inaccessible à l'utilisateur.

[0122] Lors de l'ajout, ou du remplacement d'un collier ou d'une borne, l'utilisateur devra, au moyen d'un clavier de l’unité centrale, introduire les codes des éléments qu'il souhaite voir fonctionner avec son système. L'unité centrale transmettra alors son identifiant unique accompagné de ces codes à tous les éléments.

[0123] Chaque collier ou borne acceptera de fonctionner dans le système et donc avec le nouvel identifiant unique à condition que le code envoyé corresponde à son code interne.

[0124] Ainsi, si un collier ou une borne est volé, il sera impossible au voleur de l'utiliser avec une autre unité centrale car il ne sera pas en possession du code nécessaire.

[0125] Le système décrit ci-dessus permet de localiser un tag dans une zone définie et remplace avantageusement le système de frontière par fil enterré. Cependant, les systèmes existants, comme les tondeuses automatiques par exemple, utilisant un fil enterré peuvent bénéficier avantageusement du système proposé moyennant une adaptation adéquate. L'avantage de la localisation proposée est de connaître à tout moment la position de la tondeuse et donc de guider la tondeuse vers les endroits où elle n'est pas passée depuis longtemps en garantissant ainsi une tonte uniforme de l'ensemble du gazon.

Glossaire UWB (ultra-wideband signal) : signal à large bande (plus de 100 MHz normalisé par IEEE Std 802.15.4a - 2007). RTLS : real-time location system. anchor (ancre, balise, borne de référence, borne fixe) : objet fixe ou mobile servant de référence pour localiser un autre objet. La position de l'anchor est connue dans un repère X , Y. tag (mobile, collier) : objet fixe ou mobile dont on veut connaître la position. zone interdite : zone dans laquelle le chien ne peut aller. Une stimulation est administrée au chien quand il entre dans cette zone. zone autorisée (enceinte autorisée) : zone dans laquelle le chien peut circuler librement. Il est néanmoins averti lorsqu'il s'approche trop près de la frontière de la zone. frontière : périmètre d'une zone autorisée ou d'une zone interdite (quand il s'agit d'une zone interdite inclue dans une zone autorisée). borne de référence : voir anchor. collier : appareil électronique porté par le chien, qui peut être localisé, capable de communiquer avec l'unité centrale et les bornes de référence, capable de stimuler le chien et doté d'un module GSM/GPS. Voir aussi tag. unité centrale : appareil alimenté sur secteur destiné à être placé dans une habitation et responsable de l'orchestration de l'ensemble du système. L'unité centrale est aussi munie d'un clavier et d'un écran pour permettre à l'utilisateur de configurer et de vérifier son système. L'unité centrale communique avec tous les éléments du système par le canal radio (ISM). avertissement : signal envoyé au chien dans le but de le prévenir qu'il enfreint une règle et qu'il risque une stimulation s'il persiste dans son comportement. stimulation : signal envoyé au chien dans le but de modifier son comportement. Une stimulation est plus coercitive qu'un avertissement.

Claims (17)

1. REVENDICATIONS

   1. Système de clôture virtuelle pour le confinement d’un animal (1) dans une zone de confinement constituée par une zone autorisée (7) séparée d’une zone interdite (8) par une frontière (2), comprenant : - une pluralité de bornes de référence fixes appelées anchors (3) réparties dans ladite zone de confinement et une unité centrale (4), lesdits anchors (3) communiquant de manière bidirectionnelle entre eux et avec l’unité centrale (4), et capables de mesurer la distance qui les sépare les uns des autres avec une précision au moins égale à une valeur prédéterminée, l’unité centrale (4) étant capable d’établir un repère bidimensionnel ou XY, c’est-à-dire d’assigner une position à au moins deux anchors (10, 20, 30) et d’ensuite localiser les autres anchors (40, ...) dans ce repère XY par une méthode de trilatération ou d’estimation de probabilité par vote ; - au moins un appareil électronique mobile comprenant un émetteur-récepteur, appelé tag ou collier (6), porté par l’animal (1) et capable de communiquer bidirectionnellement avec l’unité centrale (4), ainsi que de mesurer par trilatération la distance le séparant de chacun des anchors (3), ledit tag (6) étant muni de moyens d’avertissement et de stimulation de l’animal (1) actionnables par l’unité centrale (4), pour avertir l’animal (1) lorsque celui-ci s’approche de la frontière (2) dans la zone autorisée (7) et pour stimuler l’animal (1) lorsque celui-ci franchit la frontière (2) ou s’éloigne de celle-ci dans la zone interdite (8) ; - des moyens de traçage (5) de la frontière (2) entre la zone autorisée (7) et la zone interdite (8) à partir de la position des anchors (3) une fois localisés dans le repère XY précité.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité centrale (4) est munie d’un contrôleur et de moyens d’entrées/sorties comportant des boutons-poussoirs et un écran, de préférence un écran tactile.
3. 3. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de communication bidirectionnelle équipant le tag (6), les anchors (3) et l’unité centrale (4) sont équipés de transmetteurs radio conventionnels ISM ou à large bande UWB et/ou de transducteurs ultrasoniques avec une méthode de mesure de temps de vol.
4. 4. Système de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d’avertissement sont des moyens acoustiques et/ou vibratoires et les moyens de stimulation sont des moyens d’application d’une impulsion de haute tension.
5. 5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur prédéterminée de précision sur la détermination de la distance, séparant les anchors (3) entre eux, est de 50 cm, de préférence 10 cm.
6. 6. Système selon la revendication 3, dans lequel le calcul de position à partir des distances anchors (3) - tag (6) est déporté vers l’unité centrale (4), ladite unité centrale (4) effectuant une interrogation de position à périodicité fixe, ce qui permet d’activer les anchors (3) et le tag (6) uniquement pendant un intervalle de temps court par rapport à la période d’interrogation, cet intervalle de temps étant de préférence de l’ordre de 5% de ladite périodicité.
7. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que la communication entre l’unité centrale (4), d’une part, et les anchors (3) et le tag (6) d’autre part, est effectuée au moyen d’un canal radio ISM dédié.
8. 8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tag (6) et les anchors (3) sont alimentés par batterie rechargeable, les anchors (3) étant de plus équipés d’un petit panneau photovoltaïque.
9. 9. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tag (6) est équipé d’un détecteur de mouvement sous forme d’un accéléromètre permettant d’indiquer à l’unité centrale (4) que le tag (6) est resté immobile depuis le dernier positionnement et donc d’éviter la mise en œuvre d’une interrogation de position par l’unité centrale (4).
10. 10. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tag (6) est muni d’un GPS et d’un module GSM permettant au propriétaire de l’animal de localiser l’animal par échange de SMS, notamment lorsque l’animal s’est enfui après avoir quitté la zone autorisée.
11. 11. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fonctionnalités de l’unité centrale (4) et/ou les moyens de traçage (5) de la frontière (2) sont incorporés dans le collier (6).
12. 12. Procédé de mise en œuvre du système de confinement d’un animal (1) au moyen d’une clôture virtuelle dans une zone de confinement, selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par au moins les étapes suivantes : - on installe la pluralité d’anchors (3) de façon arbitraire dans ladite zone de confinement ; - l’unité centrale (4) interroge la pluralité de bornes d’anchors (3) et détermine les distances les séparant les uns des autres ainsi que la distance les séparant de l’unité centrale (4) ; - l’unité centrale (4) établit un repère de référence bidimensionnel ou XY qui sera utilisé pour la localisation de l’animal (1) ; - on détermine une frontière fermée (2) de la zone de confinement, ladite frontière fermée (2) étant définie comme étant un polygone, c’est-à-dire un ensemble de points ou sommets reliés par des segments de droite ou côtés ; - en fonctionnement, on munit d’un collier ou tag (6) un animal (1) amené à se trouver dans la zone de confinement ; - l’unité centrale (4) interroge périodiquement le tag (6), détermine sa position dans le repère XY et assigne à chacune de ces positions du tag (6) une localisation soit dans la zone autorisée (7), soit dans la zone interdite (8) ; - si le tag (6) se trouve dans la zone autorisée (7) et se rapproche de la frontière (2), l’unité centrale (4) actionne les moyens d’avertissement associés audit tag (6) et si le tag (6) franchit la frontière (2) ou se trouve dans la zone interdite (8) et s’éloigne de la frontière (2), l’unité centrale (4) actionne les moyens de stimulation associés audit tag (6).
13. 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la frontière (2) est déterminée : - soit en utilisant une localisation des anchors (3) dans le repère XY affichée sur un écran tactile associé à l’unité centrale (4) et en traçant ladite frontière (2) sur l’écran tactile sous forme du polygone précité ; - soit en utilisant un appareil appelé traceur (5) qui communique avec l’unité centrale (4) et les bornes de référence (3), l’unité centrale (4) interrogeant périodiquement le traceur (5) lorsqu’il est déplacé dans la zone et lui demandant les distances respectives le séparant des bornes de référence (3), ce qui permet à l’unité centrale (4) de déterminer les positions successives du traceur dans le repère XY et de créer la frontière (2) en joignant ces positions par des segments de droite pour créer le polygone précité.
14. 14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le repère XY est établi de la manière suivante par l’unité centrale (4) : - un premier anchor (10) est assigné arbitrairement à la coordonnée (0, 0) ; - un deuxième anchor (20) se trouvant à une distance d est assigné à la coordonnée (d, 0) ; - une troisième anchor (30) est localisé à partir des deux anchors précités (10, 20) en utilisant l’intersection de deux cercles à partir des distances respectives du troisième anchor (30) par rapport aux deux anchors précités (10, 20), une des deux intersections possibles étant choisie arbitrairement comme position du troisième anchor (30) ; - les anchors suivants (40, ...) sont localisés à partir des trois premiers anchors (10, 20, 30) en utilisant un algorithme de trilatération.
15. 15. Procédé selon la revendication 12, dans lequel la détermination de la position d’un tag T est réalisée à l'aide de deux anchors de position connue A1 et A2, séparés respectivement de T par des distances d1 et d2, le tag T se trouvant à l’intersection de cercles centrés respectivement en A1 et A2 et de rayons respectifs d1 et d2, deux positions étant possibles, notées Ta et Tb, caractérisé en ce que l’on détermine la position la plus probable parmi Ta et Tb en procédant par vote selon au moins les cinq étapes successives suivantes : - on attribue initialement 0 point aux deux positions Ta et Tb ; - on choisit au moins un autre anchor A3, différent de A1 et A2, dont on connaît la distance mesurée d3 qui le sépare du tag T, on calcule les distances respectives d3a et d3b, entre A3 et les 2 positions potentielles Ta et Tb du tag T, on attribue 3 points additionnels à la position Ta ou Tb dont la distance par rapport à l'anchor A1 ou A2 est la plus proche de d3 et on n'attribuer aucun point à l'autre position, c’est-à-dire o si |d3 - d3a| < |d3 - d3b| => 3 points additionnels attribués Ta ; o sinon => 3 points additionnels attribués à Tb ; - on vote sur la position précédente, de préférence la position du tag T déterminée lors d’une interrogation précédente par l’unité centrale (4), la distance euclidienne entre cette position précédente et chacune des positions Ta et Tb étant connue, 2 points supplémentaires étant attribués à la position qui a la distance la plus faible par rapport à la position précédente ; - on vote par rapport à au moins un autre anchor A3 dont on ignore la distance, c’est-à-dire tels que la mesure de distance entre le tag T et l’anchor A3 précité a échoué, à cause de la distance importante qui sépare le tag T de l'anchor A3 ou à cause d'un obstacle imposant, en attribuant 1 point à la position la plus éloignée de l'anchor A3, c’est-à-dire : o si d3a > d3b => 1 point additionnel attribué à Ta ; o sinon => 1 point additionnel attribué à Tb ; - parmi les 2 positions Ta et Tb, celle qui a accumulé le plus de points dans les étapes précédentes est sélectionnée comme position la plus probable du tag T.
16. 16. Procédé selon la revendication 12, pour le cas où une habitation M1, munie d’une porte P1, est accessible à l’animal (1), l’accès à la porte P1 se faisant en passant par une zone Z2, dite zone de portail, séparant l’habitation M1 de la zone Z1 où l’animal est autorisé à circuler, caractérisé en ce qu’il comprend en outre les étapes suivantes : - après localisation, la position de l’animal (1), c’est-à-dire l’inclusion ou non de celui-ci dans la zone Z1 ou Z2, est déterminée ; - si l’animal est dans la zone Z2, le système d'avertissement et de stimulation est désactivé quelle que soit la position future de l’animal ; - si l’animal n'est pas dans la zone Z2 mais bien dans la zone Z1, le système d'avertissement et de stimulation est réactivé s’il avait été préalablement désactivé.
17. 17. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu’une échelle de niveau coercitif allant de 0 à 100% est appliquée de façon à pousser l’animal (1) à revenir dans la zone autorisée (7) lorsqu’il quitte celle-ci pour aller dans la zone interdite (8), un niveau coercitif de 50% correspondant à la valeur au-dessous de laquelle un avertissement est communiqué à l’animal (1) et au-dessus de laquelle une stimulation lui est communiquée, caractérisé par les étapes suivantes : - en zone autorisée (7), lorsque l’animal (1) s'approche, respectivement s’éloigne de la frontière (2), le niveau d'avertissement augmente, respectivement diminue linéairement, le niveau coercitif étant inférieur ou égal à 50% ; - en zone interdite (8), le niveau de stimulation croît selon une loi linéaire jusqu'à un niveau maximal de 100% à mesure que l’animal s'éloigne de la frontière ; - en zone interdite (8), lorsque l’animal se rapproche à nouveau de la frontière (2) après s’en être éloigné, le niveau passe immédiatement à 50 %, donc avec suppression de stimulation.