EP3716242A1 - Système d'alarme à communication radiofréquence sécurisée - Google Patents

Système d'alarme à communication radiofréquence sécurisée Download PDF

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EP3716242A1
EP3716242A1 EP20166126.1A EP20166126A EP3716242A1 EP 3716242 A1 EP3716242 A1 EP 3716242A1 EP 20166126 A EP20166126 A EP 20166126A EP 3716242 A1 EP3716242 A1 EP 3716242A1
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EP
European Patent Office
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alarm system
jamming
alert signal
alert
receiver
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EP20166126.1A
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German (de)
English (en)
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EP3716242B1 (fr
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Didier Filhol
Abdelkarim EL QOUNS
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Telecom Design SA
Original Assignee
Telecom Design SA
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Publication date
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    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B29/00—Checking or monitoring of signalling or alarm systems; Prevention or correction of operating errors, e.g. preventing unauthorised operation
    • G08B29/02—Monitoring continuously signalling or alarm systems
    • G08B29/04—Monitoring of the detection circuits
    • G08B29/046—Monitoring of the detection circuits prevention of tampering with detection circuits
    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00—Jamming of communication; Counter-measures
    • H04K3/20—Countermeasures against jamming
    • H04K3/22—Countermeasures against jamming including jamming detection and monitoring
    • H—ELECTRICITY
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    • H04K—SECRET COMMUNICATION; JAMMING OF COMMUNICATION
    • H04K3/00—Jamming of communication; Counter-measures
    • H04K3/80—Jamming or countermeasure characterized by its function
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    • H04K3/20—Countermeasures against jamming
    • H04K3/22—Countermeasures against jamming including jamming detection and monitoring
    • H04K3/224—Countermeasures against jamming including jamming detection and monitoring with countermeasures at transmission and/or reception of the jammed signal, e.g. stopping operation of transmitter or receiver, nulling or enhancing transmitted power in direction of or at frequency of jammer
    • H04K3/226—Selection of non-jammed channel for communication

Definitions

  • the present invention relates to the field of secure radiofrequency communication in deterrent systems, and for the protection of property installed in houses, boats, containers, trucks, etc. More particularly, the invention relates to an alarm system making it possible to trigger a device for deterrence or protection of property in the presence of a jammer.
  • alarm systems are available on the market today to protect homes and generally private property.
  • the most sophisticated alarm systems are equipped with infrared sensors to detect an intrusion into an outside perimeter or inside a house. Following the detection of an intrusion, the system triggers a deterrent device (i.e. siren, smoke, fog generator), and if necessary sends an intrusion alarm to a remote monitoring base.
  • a deterrent device i.e. siren, smoke, fog generator
  • jammer or “jammer”
  • a device allowing to disrupt or block the wireless communication between a transmitter and a receiver, for example by introducing noise in GSM, WIFI, 3G, 4G, ISM, GPS, bluetooth etc. bands.
  • jammers such as high band, partial band, mono or multiple tone jammers, repeat (receives the signal and retransmits it after distortion to disturb the receiver), and intelligent jammers adapting to the transmission technique.
  • the disruption of communication between the transmitter and the receiver will be more or less effective.
  • transmission techniques such as the ultra-narrow band communication technique (UNB) or the “SS-Spread Spectrum” technique have been suggested as technical solutions for transmitting signals in the face of interference.
  • UNB modulation uses the spectrum efficiently and resists interference since all the energy is concentrated in a very narrow bandwidth. This also helps to avoid narrowband jammers because the probability of jamming the same channel is very low.
  • ultra narrow band transmission has the disadvantage of only allowing demodulation on the receiver side if the SNR (signal to noise ratio) is greater than 10db.
  • Spread spectrum techniques are methods by which a signal (e.g. an electrical, electromagnetic, or acoustic signal) produced with a particular bandwidth is deliberately spread across the frequency domain, resulting in a signal with a wider bandwidth. These techniques are used for a variety of reasons, including establishing secure communications, increasing resistance to natural interference, noise and interference, preventing detection, and limiting pfd (e.g.
  • FHSS frequency hopping spread spectrum
  • DSSS direct-sequence spread spectrum direct-sequence spread spectrum
  • pseudo-noise THSS time-hopping spread spectrum
  • CSS chirp spread spectrum spreading by chirp
  • Spread spectrum techniques offer optimized performance in terms of range and signal robustness. These techniques constitute a high-performance technical solution to resist interference. Nevertheless, intelligent jammers are able to adapt to these transmission techniques, for example by analyzing and reproducing the signal spread in frequency but with the introduction of noise.
  • the object of the present invention is to provide an alarm system with secure radiofrequency communication between two devices of said system in the presence of an autonomous portable jammer, including intelligent jammers.
  • Another object of the invention is to remotely trigger a security action of the alarm system in the presence of jamming.
  • the invention provides an alarm system with secure radio frequency communication, said system comprising a radio transmitter device configured to transmit an alert signal upon detection of jamming or in response to a manual command to transmit said. alert signal, and a radio receiver device configured to receive said alert signal and trigger a preconfigured security action.
  • the invention thus proposes a particular format for the alert frame in which the different modulations of the frame are difficult to perceive for a spectrum analyzer.
  • the analyzer sees a single frame occupying a fixed passband, with constant power.
  • the purpose of this choice is to increase the autonomy of the product and also to deceive in the event of reverse engineering.
  • the channel in the ISM band chosen to transmit the alert signal is one of the channels allocated to this communication according to a geographical region in which the alarm system is implemented.
  • each alert frame has a preamble in a first sub-part and a payload in a second sub-part, and the modulation of the payload is performed using a spreading technique. spectrum.
  • the alert frames transmitted by the transmitting device are orthogonal, as a function of the “SF” spreading factor, of the bandwidth and of the direction of orthogonality (normal or inverted). This makes the probability of sending a frame with the same parameters very low at time T.
  • the alarm system of the invention may also include all or one of the following characteristics making it possible to increase the security of the radio frequency communication:
  • the preamble has a fixed and configured size on the sender device side and the receiver device side, which allows the receiver to filter the frames sent by an intelligent sender based on the size of the preamble.
  • the alert signal is transmitted under a relatively narrow bandwidth of 20 to 30KHz.
  • the sender device is configured to transmit life frames periodically and for updating between the sender device and the receiver device, said life frames include communication parameters generated randomly and further comprising a listening channel, a spreading factor "SF" and a bandwidth.
  • the preamble comprises frequency shift modulation making it possible to control the passband of said preamble, such as FSK modulation (G).
  • the transmitter device and the receiver device respectively comprise a radio transmission / reception module, means for calculating and processing data, and independent power supply means.
  • the transmitter device and the receiver device respectively comprise multi-band jamming scanning and detection means configured to perform a periodic scan at least of the ISM band and of all or one of the GSM, WIFI, 3G, 4G, GPS bands. , bluetooth to detect the presence of jamming, and also to identify the ISM channel least occupied by said jamming, and in which upon detection of jamming and in the absence of a received alert signal, the sending device and the receiving device synchronize on the channel least occupied by the interference to communicate.
  • the receiving device comprises at least one directional antenna comprising a rotary arm directing said directional antenna facing the emitting device.
  • the receiving device is configured to open periodic listening windows of a period less than the duration of the alert frame sent by the sending device.
  • the sending device is integrated in an intelligent remote control of the alarm system or in a video / photo camera, and the receiving device is integrated in a device chosen from among a camera, a smoke generator, a siren and / or a beacon.
  • the transmitter device is integrated in a smart watch
  • the receiver device is integrated in a device chosen from among a video / photo camera, a smoke generator, a siren and / or a rotating beacon.
  • the invention proposes an alarm system with secure radiofrequency communication, said system making it possible to trigger a security action in the presence of jamming.
  • the figure 1 shows a schematic example of a radio Tx transmitter device and a radio Rx receiver device communicating by radio frequency in the presence of a jammer according to the invention.
  • the transmitter device and the receiver device respectively comprise a radio transmission / reception module tuned to the 868 MHz bands in Europe and 915 MHz in the United States, calculation means, data processing means, data processing means. memory and autonomous power supply. They also include scanning and multi-band jamming detection means: high bands, partial bands, single-frequency or multiple-frequency jamming, repeater jamming which will detect and confirm the presence of a jamming device on the 3G, 4G bands. , Wifi, Bluetooth and / or ISM to confirm the presence of a possible intrusion attempt.
  • the sending device corresponds to an intelligent control allowing the management of the anti-intrusion measures of an alarm system, or any other device of an alarm system in which it is desired to integrate a control function.
  • anti-intrusion measures such as sash sensors, infrared presence sensors, a video camera or a simple portable panic button, etc.
  • the Rx receiver device is for example a siren, a smoke trigger, a beacon, a video camera or a camera etc.
  • the safety action to be triggered by the alert signal is therefore defined by the nature of the device in which the receiving device Rx is integrated, for example the safety action corresponds to taking a photo when the receiving device is a camera, or to the generation of smoke in the case of a smoke generator.
  • the figure 2 schematically illustrates an alert T frame of the alert signal of the invention.
  • Each alert frame transmitted by the transmitting device comprises at least two sub-parts comprising different modulations: a preamble 10 in a first sub-part, and a payload 20 also called "payload" in a second sub-part. .
  • the invention proposes to use a spread spectrum technique for the modulation of the payload 20.
  • Spread spectrum modulation was chosen for its performance in terms of robustness with respect to intentional disturbances. or involuntary.
  • Parameters of this modulation (“SF” spreading factor, bandwidth, coding rate, direction of orthogonality) allow diversity in the frames to be sent.
  • SF spreading factor
  • bandwidth bandwidth
  • coding rate bandwidth
  • direction of orthogonality allow diversity in the frames to be sent.
  • the security of the System communication is increased by the use of different spreading factors in the transmission of the alert signal allowing the orthogonality of signals.
  • the spreading factor can vary as is known between SF5 and SF12. These parameters (“SF” spreading factor, bandwidth, coding rate, sense of orthogonality) are regenerated randomly and periodically, at the Tx and Rx level using life frames.
  • the preamble 10 is modulated in (G) FSK, frequency displacement modulation, where it is possible to activate or not a Gaussian filter which gives shape to the signal. Thanks to this filter, and other parameters of this modulation (bit rate, frequency deviation), the passband of the signal to be transmitted is controlled.
  • This preamble must be at least as long as the listening period of the receiver.
  • the invention thus proposes a transmitter device Tx transmitting the alert signal over a spectral width greater than the set of frequencies which make up the original alert signal.
  • the use of a frequency spread signal makes it possible to increase the sensitivity of the receiver device Rx. Indeed, the received alert signal can be demodulated even when submerged in noise, up to 20 dB below noise (negative SNR: -20 dB). Robust communication is thus established between the devices of the system, while maintaining moderate modulation power.
  • the use of a relatively narrow bandwidth of preferably 20 to 30 KHz makes it possible to improve the robustness of the system against interference, and also to avoid the effect of ultra-narrow band jammers. .
  • the use of a relatively narrow band also makes it possible to change the channel if the channel in question is noisy, as will be detailed later in the description.
  • Another security brick can be added by setting a size of the preamble on the Tx sender device side and Rx receiver device side.
  • the receiver device Rx is able to filter the unrecognized frames according to the size of the preamble of the T frames.
  • security is also increased by the periodic sending of life frames updating the communication parameters between the transmitter device Tx and the receiver device Rx .
  • the life frames are transmitted for example every 20 minutes and the updated parameters are among others the listening channel, the spreading factor, the bandwidth. These parameters are randomly generated thus increasing the protection against intelligent jammers.
  • the Rx device is configured to perform a periodic band scan to detect the presence of intentional band interference and to emit the alert signal.
  • the sending device Tx and the receiving device Rx both perform a regular scan of the band and when interference is detected and no alert frame is received, the sending device and the receiving device. synchronize on the least busy channel to make communication more reliable.
  • the figure 3 illustrates an example of a frequency response from a jammer, the least busy channel is indicated by the arrow, it is on this channel that the transmitter device Tx transmits the alert signal following the scan of the band.
  • the receiver device Rx opens periodic windows of a period shorter than the duration of the alert frame sent by the transmitter device Tx.
  • the figure 4 illustrates an example of polling performed by the receiver device Rx in which the listening windows are opened by the receiver device every second for a period of a few milliseconds. The reception of any frame sent is thus ensured, and the detection of jamming in the ISM band (868 MHz) can be carried out in parallel.
  • the tests carried out made it possible to confirm a communication between the transmitter device Tx and the receiver device Rx placed at a distance of approximately 20 to 25 meters, the jammer being placed at a distance of 2m from the receiver, the most difficult case to overcome technically.
  • the receiver device comprises a directional antenna provided with a rotary arm making it possible to direct the antenna in front of the transmitter device Tx .
  • the transmitter device Tx and the receiver device Rx are typically installed at a fixed point, the positioning of the antenna therefore makes it possible to strongly attenuate the jamming signal thanks to the directivity of the antenna.
  • the distance between the transmitting device and the receiving device can be increased (greater than 20 meters).
  • the alarm system of the invention comprises a plurality of opening and infra-red detection sensors.
  • the opening and infrared detection sensors are connected to a video camera integrating the Tx transmitter device of the invention for the remote triggering of a deterrent device.
  • the activation of the camera can thus respond to the normal operation of the alarm system and the detection of intruders by the opening and infrared detection sensors, as well as by the jamming detection announcing a possibly unannounced intrusion. by the sash sensors, or by a combination of these.
  • the Rx receiver device to be triggered by sending the alert signal is, for example, a smoke generator which will make the room completely opaque and precipitate the intruder's escape.
  • the alarm system of the invention is therefore very advantageous in that it makes it possible to trigger a security action in the event of detection of jamming, and therefore of an intrusion of the system.
  • This action may be triggered by the alert signal sent automatically upon detection of jamming or manually by means of a command in the transmitting device, such as by pressing a button.
  • the characteristics of the secure radiofrequency communication of the alarm system of the invention have a moderate consumption, and therefore the receiver and transmitter devices can achieve an autonomy of several years.
  • the possibilities of breaking through all the security measures proposed by the invention by a thief equipped with a jammer are practically nil, including when he uses an intelligent jammer.

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Abstract

L'invention propose un système d'alarme à communication radiofréquence sécurisée, ledit système permettant de déclencher une action de sécurité en présence de brouillage.Plus particulièrement, le système de dissuasion et de protection de biens à communication par radiofréquence sécurisée comporte un dispositif émetteur configuré pour transmettre un signal d'alerte radio lors de la détection de brouillage, et un dispositif récepteur configuré pour recevoir ledit signal d'alerte et déclencher une action de sécurité préconfigurée.Plusieurs brique de sécurité en été mises en place pour pouvoir mettre en place un système communiquant même dans des environnement hostiles.

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • La présente invention se rapporte au domaine de la communication par radiofréquence sécurisée dans des systèmes de dissuasion, et de protection des biens installés dans des maisons, des bateaux, des conteneurs, des camions etc. Plus particulièrement, l'invention concerne un système d'alarme permettant de déclencher un dispositif de dissuasion, ou de protection de biens en présence d'un brouilleur.
    • ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE
  • De nombreux systèmes d'alarme sont proposés aujourd'hui sur le marché pour protéger les maisons et en général les biens de propriété privée. Les systèmes d'alarme les plus sophistiqués sont munis de capteurs infrarouges permettant de détecter une intrusion dans un périmètre extérieur ou à l'intérieur d'une maison. Suite à la détection d'une intrusion, le système déclenche un dispositif de dissuasion (i.e. sirène, fumigène, générateur de brouillard), et le cas échéant envoie une alarme d'intrusion à une base de télésurveillance.
  • La sécurité de ces systèmes peut être compromise lorsqu'un voleur utilise un « brouilleur » ou « jammer », c'est-à-dire un dispositif permettant de perturber ou bloquer la communication sans fil entre un émetteur et un récepteur, par exemple en introduisant du bruit dans les bandes GSM, WIFI, 3G, 4G, ISM, GPS, bluetooth etc. Il existe différents types de brouilleurs tels que les brouilleurs à bande haute, à bande partielle, à mono ou multiple tonalité, de répétition (reçoit le signal et le retransmet après distorsion pour perturber le récepteur), et des brouilleurs intelligents s'adaptant à la technique de transmission.
  • Ainsi, lorsqu'un voleur utilise un brouilleur pour pénétrer dans une maison protégée par un système d'alarme, les différents dispositifs du système sont incapables de communiquer entre eux pour déclencher les dispositifs de dissuasion et d'envoyer une alarme d'intrusion à l'extérieur de la maison.
  • Suivant le type de brouilleur utilisé et le type de signal à interférer, la perturbation de la communication entre l'émetteur et le récepteur sera plus ou moins effective. L'utilisation des techniques de transmission tels que la technique de communication en bande ultra-étroite (UNB) ou la technique d'étalement spectrale « SS-Spread Spectrum » ont été suggérées comme solutions techniques de transmission de signaux face à du brouillage.
  • Pour sa part, la modulation UNB utilise le spectre de manière efficace et résiste aux interférences vu que toute l'énergie est concentrée dans une bande passante très étroite. Ce qui permet également d'éviter les brouilleurs à bande étroite car la probabilité de brouiller le même canal est très faible . Néanmoins, la transmission en bande ultra étroite présente le désavantage de ne permettre une démodulation du côté du récepteur que si le SNR (rapport signal sur bruit) est supérieur à 10db. Les techniques d'étalement du spectre sont des méthodes par lesquelles un signal (p. ex. un signal électrique, électromagnétique ou acoustique) produit avec une largeur de bande particulière est délibérément étalé dans le domaine des fréquences, ce qui produit un signal avec une largeur de bande plus large. Ces techniques sont utilisées pour diverses raisons, notamment l'établissement de communications sécurisées, l'augmentation de la résistance aux interférences naturelles, au bruit et au brouillage, la prévention de la détection et la limitation de la puissance surfacique (p. ex. dans les liaisons descendantes de satellites). Différentes techniques d'étalement de spectre sont connues dont l'étalement de spectre par saut de fréquence (FHSS ou frequency-hopping spread spectrum), l'étalement de spectre à séquence directe (DSSS direct-sequence spread spectrum), l'étalement par pseudo-bruit (THSS time-hopping spread spectrum) et l'étalement par chirp (CSS chirp spread spectrum).
  • Les techniques d'étalement de spectre offrent des performances optimisées en termes de portée et de robustesse du signal. Ces techniques constituent une solution technique performante pour résister au brouillage. Néanmoins, les brouilleurs intelligents sont capables de s'adapter à ces techniques de transmission, par exemple en analysant et reproduisant le signal étalé en fréquence mais avec introduction du bruit.
    • EXPOSÉ DE L'INVENTION
  • La présente invention a pour but de réaliser un système d'alarme à communication radiofréquence sécurisée entre deux dispositifs dudit système en présence d'un brouilleur portatif autonome, y compris les brouilleurs intelligents.
  • Un autre but de l'invention est de déclencher à distance une action de sécurité du système d'alarme en présence de brouillage.
  • À cette fin, l'invention propose un système d'alarme à communication par radiofréquence sécurisée, ledit système comportant un dispositif émetteur radio configuré pour transmettre un signal d'alerte lors de la détection de brouillage ou en réponse à une commande manuel de transmission dudit signal d'alerte, et un dispositif récepteur radio configuré pour recevoir ledit signal d'alerte et déclencher une action de sécurité préconfiguré.
  • L'invention est particulière en ce que le signal d'alerte :
    • est représenté par une trame particulière, elle comprend au moins deux sous parties comportant des modulations différentes, tout en ayant une même puissance et occupant une même bande spectrale
    • est transmis dans un canal dans la bande ISM défini de manière aléatoire et périodiquement.
  • L'invention propose ainsi un format particulier pour la trame d'alerte dans lequel les différentes modulations de la trame sont difficilement perceptibles pour un analyseur de spectre. Malgré l'enchaînement de modulation différentes, l'analyseur voit une unique trame occupant une bande passante fixe, avec une puissance constante. Ce choix a pour but d'augmenter l'autonomie du produit et également de leurrer en cas d'ingénierie reverse. D'autre part, le canal dans la bande ISM choisi pour transmettre le signal d'alerte est l'un des canaux alloués à cette communication suivant une région géographique dans laquelle le système d'alarme est mis en œuvre.
  • Dans un mode de réalisation, chaque trame d'alerte comporte un préambule dans une première sous-partie et une charge utile dans une deuxième sous-partie, et la modulation de la charge utile est réalisée au moyen d'une technique d'étalement de spectre.
  • Grâce à la modulation d'étalement spectrale, les trames d'alerte transmises par le dispositif émetteur sont orthogonaux, en fonction du facteur d'étalement « SF », de la bande passante et du sens de l'orthogonalité (normal ou inversé). Ce qui rend à l'instant T la probabilité d'envoyer une trame avec les mêmes paramètres très faible.
  • Le système d'alarme de l'invention peut également comporter toutes ou l'une des caractéristiques suivantes permettant d'augmenter la sécurité de la communication par radiofréquence :
    Le préambule comporte une taille fixe et configurée du côté du dispositif émetteur et du côté de dispositif récepteur, ce qui permet au récepteur de filtrer les trames émises par un émetteur intelligent en fonction de la taille du préambule.
  • Le signal d'alerte est transmis sous une bande passante relativement étroite de 20 à 30KHz.
  • Le dispositif émetteur est configuré pour transmettre des trames de vie périodiquement et pour la mise à jour entre le dispositif émetteur et le dispositif récepteur, lesdites trames de vie comportent des paramètres de communication générés de manière aléatoire et comprenant en outre un canal d'écoute, un facteur d'étalement « SF » et une bande passante.
  • Le préambule comporte une modulation par déplacement de fréquence permettant de maîtriser la bande passante dudit préambule, tel qu'une modulation (G)FSK. Le dispositif émetteur et le dispositif récepteur comportent respectivement un module d'émission/réception radio, des moyens de calcul et de traitement des données, et des moyens d'alimentation autonomes.
  • Le dispositif émetteur et le dispositif récepteur comportent respectivement des moyens de scan et de détection de brouillage multi bandes configurés pour effectuer un scan périodique au moins de la bande ISM et de toutes ou l'une des bandes GSM, WIFI, 3G, 4G, GPS, bluetooth pour détecter la présence de brouillage, et également pour identifier le canal ISM le moins occupé par ledit brouillage, et dans lequel lors de la détection de brouillage et en l'absence d'un signal d'alerte reçu, le dispositif émetteur et le dispositif récepteur se synchronisent sur le canal le moins occupé par le brouillage pour communiquer.
  • Le dispositif récepteur comporte au moins une antenne directive comportant un bras rotatif orientant ladite antenne directive face au dispositif émetteur.
  • Le dispositif récepteur est configuré pour ouvrir des fenêtres périodiques d'écoute d'une période inférieure à la durée de la trame d'alerte envoyée par le dispositif émetteur.
  • Le dispositif émetteur est intégré dans une télécommande intelligente du système d'alarme ou dans une caméra vidéo/photo, et le dispositif récepteur est intégré dans un dispositif choisi parmi un appareil photographique, un générateur de fumée, une sirène et/ou un gyrophare.
  • Le dispositif émetteur est intégré dans une montre intelligente, et le dispositif récepteur est intégré dans un dispositif choisi parmi une caméra vidéo/photo, un générateur de fumée, une sirène et/ou un gyrophare.
  • D'autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés.
    • PRÉSENTATION DE FIGURES
    • [Fig. 1] Illustre un exemple schématique d'un dispositif émetteur radio et un dispositif récepteur radio communicant par radiofréquence en présence d'un brouilleur.
    • [Fig. 2] Illustre schématiquement un exemple d'une trame d'alerte selon l'invention.
    • [Fig. 3] Illustre une réponse fréquentielle d'un brouilleur.
    • [Fig. 4] Illustre l'ouverture périodique de fenêtres d'écoute du dispositif. récepteur « polling » et leur durée vis-à-vis d'une trame d'alerte.
    DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE MODES DE RÉALISATION DE L'INVENTION
  • L'invention propose un système d'alarme à communication radiofréquence sécurisée, ledit système permettant de déclencher une action de sécurité en présence de brouillage.
  • Plus particulièrement, le système d'alarme à communication par radiofréquence sécurisée comporte un dispositif émetteur configuré pour transmettre un signal d'alerte radio lors de la détection de brouillage, ou sur action volontaire de l'utilisateur sur une commande de transmission manuelle (i.e. appui sur bouton d'alerte), et un dispositif récepteur configuré pour recevoir ledit signal d'alerte et déclencher une action de sécurité préconfigurée. Le système d'alarme de l'invention est particulier en ce que le signal d'alerte :
    • comporte une série de trames d'alerte, chaque trame comprenant au moins deux sous parties comportant des modulations différentes, tout en ayant une même puissance et occupant une même bande spectrale ;
    • est transmis dans un canal dans la bande ISM défini de manière aléatoire et périodiquement.
  • La figure 1 montre un exemple schématique d'un dispositif émetteur Tx radio et d'un dispositif récepteur Rx radio communicant par radiofréquence en présence d'un brouilleur selon l'invention. Bien entendu, le dispositif émetteur et le dispositif récepteur comportent respectivement un module d'émission/réception radio calé sur les bandes 868 MHz en Europe et 915 MHz aux Etats Unis, des moyens de calcul, des moyens de traitement des données, des moyens de mémoire et des moyens d'alimentation autonomes. Ils comportent également des moyens de scan et de détection de brouillage multi bandes: bandes hautes, bandes partielles, brouillage mono fréquence ou à fréquences multiples, brouillage répéteur qui vont détecter et confirmer la présence d'un appareil de brouillage sur les bandes 3G, 4G, Wifi, Bluetooth et/ou ISM de sorte à confirmer la présence d'une possible tentative d'intrusion.
  • A titre d'exemple, le dispositif émetteur correspond à une commande intelligente permettant la gestion des mesures anti-intrusion d'un système d'alarme, ou tout autre dispositif d'un système d'alarme dans lequel on souhaite intégrer une fonction de contrôle de déclenchement des mesures anti-intrusion tel que des capteurs d'ouvrant, des capteurs d'infrarouge de présence, une caméra vidéo ou un simple bouton de panique portatif etc. Le dispositif récepteur Rx est par exemple une sirène, un déclencheur de fumée, un gyrophare, une caméra vidéo ou un appareil photo etc. L'action de sécurité à déclencher par le signal d'alerte est donc définie par la nature du dispositif dans lequel le dispositif récepteur Rx est intégré, par exemple l'action de sécurité correspond à la prise d'une photo lorsque le dispositif récepteur est un appareil photo, ou à la génération de fumée lorsqu'il s'agit d'un générateur de fumée.
  • La figure 2 illustre schématiquement une trame T d'alerte du signal d'alerte de l'invention. Chaque trame d'alerte transmise par le dispositif émetteur comporte au moins deux sous-parties comportant des modulations différentes: un préambule 10 dans une première sous-partie, et une charge utile 20 aussi appelée « payload » en anglais dans une deuxième sous-partie.
  • Plus particulièrement, l'invention propose d'utiliser une technique d'étalement de spectre pour la modulation de la charge utile 20. La modulation à étalement de spectre a été choisie pour ses performances en termes de robustesse vis-à-vis des perturbations volontaires ou involontaires. Des paramètres de cette modulation (facteur d'étalement « SF », bande passante, taux de codage, sens d'orthogonalité) permettent une diversité dans les trames à envoyer. Par exemple, la sécurité de la communication du système est augmentée par l'utilisation de facteurs d'étalements différents dans la transmission du signal d'alerte permettant l'orthogonalité de signaux.
  • Un brouilleur intelligent ne connaissant pas le facteur d'étalement « SF » employé par le système ne peut reproduire le signal d'alerte. Le facteur d'étalement peut varier comme il est connu entre SF5 et SF12. Ces paramètres (facteur d'étalement « SF », bande passante, taux de codage, sens d'orthogonalité) sont regénérés aléatoirement et périodiquement, au niveau du Tx et du Rx grâce à des trames de vie.
  • Dans un mode de réalisation, le préambule 10 est modulé en (G)FSK, modulation par déplacement de fréquence, où on peut venir activer ou pas un filtre gaussien qui vient donner une forme au signal. Grâce à ce filtre, et d'autres paramètres de cette modulation (débit, déviation de fréquence), on maîtrise la bande passante du signal à émettre. Ce préambule doit être au minimum aussi long que la période d'écoute du récepteur.
  • L'invention propose ainsi un dispositif émetteur Tx transmettant le signal d'alerte sur une largeur spectrale plus grande que l'ensemble des fréquences qui composent le signal d'alerte original. L'utilisation d'un signal étalé en fréquence permet d'augmenter la sensibilité du dispositif récepteur Rx. En effet, le signal d'alerte reçu peut être démodulé même quand noyé dans le bruit, jusqu'à 20 dB en dessous du bruit (SNR négatif : -20 dB). Une communication robuste est ainsi établie entre les dispositifs du système, tout en conservant une puissance de modulation modérée. Dans un mode de réalisation, l'utilisation d'une bande passante relativement étroite de préférence de 20 à 30 KHz permet d'améliorer la robustesse du système contre le brouillage, et aussi d'éviter l'effet des brouilleurs à bande ultra-étroite. L'utilisation d'une bande relativement étroite permet également de changer de canal si le canal en question est bruité comme il sera détaillé par la suite dans la description.
  • Une autre brique de sécurité peut être ajoutée en fixant une taille du préambule du côté du dispositif émetteur Tx et du côté du dispositif récepteur Rx. Ainsi, lorsqu'un brouilleur intelligent essaye de saturer le dispositif récepteur Rx en envoyant des signaux étalés en fréquence de même nature, le dispositif récepteur Rx est capable de filtrer les trames non reconnues en fonction de la taille du préambule des trames T.
  • Avantageusement, la sécurité est également augmentée par l'envoie périodique des trames de vie mettant à jour les paramètres de communication entre le dispositif émetteur Tx et le dispositif récepteur Rx. Les trames de vie sont transmises par exemple tous les 20 minutes et les paramètres mis à jour sont entre autres le canal d'écoute, le facteur d'étalement, la bande passante. Ces paramètres sont générés de façon aléatoire augmentant ainsi la protection contre les brouilleurs intelligents. Le dispositif Rx est configuré pour effectuer un scan de la bande périodique pour détecter la présence d'un brouillage intentionnel de la bande et émettre le signal d'alerte. Dans un mode de réalisation, le dispositif émetteur Tx et le dispositif récepteur Rx effectuent tous les deux un scan régulier de la bande et lorsqu'un brouillage est détecté et aucune trame d'alerte n'est reçue, le dispositif émetteur et le dispositif récepteur se synchronisent sur le canal le moins occupé pour fiabiliser la communication.
  • La figure 3 illustre un exemple d'une réponse fréquentielle d'un brouilleur, le canal le moins occupé est signalé par la flèche, c'est sur ce canal que le dispositif émetteur Tx transmet le signal d'alerte suite au scan de la bande.
  • Pour des raisons d'économie d'énergie, le dispositif récepteur Rx ouvre des fenêtres périodiques d'une période inférieure à la durée de la trame d'alerte envoyée par le dispositif émetteur Tx. La figure 4 illustre un exemple de polling effectué par le dispositif récepteur Rx dans lequel les fenêtres d'écoute sont ouvertes par le dispositif récepteur chaque seconde pour une durée de quelques millisecondes. La réception de toute trame envoyée est ainsi assurée, et la détection du brouillage dans la bande ISM (868 MHz) peut être réalisée en parallèle.
  • Différents tests ont été accomplis pour confirmer la technique de la communication radiofréquence choisie, et aussi pour déterminer le rayon de distance effectif entre les dispositifs. L'envoi d'un signal d'alerte étalé en fréquence en présence de brouillage a été testé à différentes distances du dispositif récepteur Rx et en utilisant le format de trame évoqué précédemment. En fonction des paramètres de la modulation, différents tests ont été effectués. Un exemple de paramètres utilisés par test est : SF9 ; CR4/6 ; 20khz; charge utile : 10 octets.
  • Les tests réalisés ont permis de confirmer une communication entre le dispositif émetteur Tx et le dispositif récepteur Rx placés à une distance d'environ 20 à 25 mètres, le brouilleur étant placé à une distance de 2m du récepteur, le cas le plus difficile à surmonter techniquement.
  • Dans un mode de réalisation, le dispositif récepteur comporte une antenne directive munie d'un bras rotatif permettant de diriger l'antenne face au dispositif émetteur Tx. En effet, le dispositif émetteur Tx et le dispositif récepteur Rx sont typiquement installés à un point fixe, le positionnement de l'antenne permet donc d'atténuer fortement le signal du brouillage grâce à la directivité de l'antenne. Ainsi, une meilleure discrimination entre le signal d'un brouilleur et le signal d'alerte est obtenue. Ce qui fait que grâce à cette directivité, on peut augmenter la distance entre le dispositif émetteur et le dispositif récepteur (supérieur à 20 mètres). Dans un mode de réalisation préféré, le système d'alarme de l'invention comporte une pluralité de capteurs d'ouvrant et de détection infra-rouge. Les capteurs d'ouvrant et de détection infrarouge sont reliées à une caméra vidéo intégrant le dispositif émetteur Tx de l'invention pour le déclenchement à distance d'un dispositif de dissuasion. L'activation de la caméra peut ainsi répondre au fonctionnement normal du système d'alarme et de la détection d'intrus par les capteurs d'ouvrant et de détection infra-rouge, ainsi que par la détection de brouillage annonçant une intrusion possiblement non annoncée par les capteurs d'ouvrant, ou par une combinaison de ces derniers.
  • Le dispositif récepteur Rx à enclencher par l'envoi du signal d'alerte est à titre d'exemple un générateur de fumée qui va rendre le local totalement opaque et précipiter la fuite de l'intrus.
  • Le système d'alarme de l'invention est donc très avantageux en ce qu'il permet de déclencher une action de sécurité en cas de détection de brouillage, et donc d'une intrusion du système. Cette action pourra être déclenchée par le signal d'alerte envoyé automatiquement lors de la détection de brouillage ou manuellement au moyen d'une commande dans le dispositif émetteur, tel qu'en opprimant un bouton. Les caractéristiques de la communication radiofréquence sécurisée du système d'alarme de l'invention ont une consommation modérée, et donc les dispositifs récepteur et émetteur peuvent atteindre une autonomie de plusieurs années. Les possibilités de percer toutes les mesures de sécurités proposées par l'invention par un voleur muni d'un brouilleur sont pratiquement nulles, y compris lorsqu'il utilise un brouilleur intelligent.

Claims (12)

  1. Système d'alarme à communication par radiofréquence sécurisée, ledit système comportant un dispositif émetteur (Tx) radio configuré pour transmettre un signal d'alerte lors de la détection de brouillage ou en réponse à une commande manuelle de transmission dudit signal d'alerte, et un dispositif récepteur (Rx) radio configuré pour recevoir ledit signal d'alerte et déclencher une action de sécurité préconfigurée, ledit système d'alarme étant caractérisé en ce que le signal d'alerte :
    - comporte une série de trames d'alerte, chaque trame comprenant au moins deux sous parties comportant des modulations différentes, tout en ayant une même puissance et occupant une même bande spectrale ;
    - est transmis dans un canal dans la bande ISM défini de manière aléatoire et périodiquement.
  2. Système d'alarme selon la revendication 1, dans lequel chaque trame d'alerte comporte un préambule (10) dans une première sous-partie et une charge utile (20) dans une deuxième sous-partie, et dans lequel la modulation de la charge utile est réalisée au moyen d'une technique d'étalement de spectre.
  3. Système d'alarme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le préambule (10) comporte une taille fixe et configuré du côté du dispositif émetteur (Tx) et du côté du dispositif récepteur (Rx).
  4. Système d'alarme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le signal d'alerte est transmis sous une bande passante relativement étroite de 20 à 30KHz.
  5. Système d'alarme selon l'une des revendications 2 à 4, dans lequel le dispositif émetteur (Tx) est configuré pour émettre des trames de vie périodiquement et pour la mise à jour entre le dispositif émetteur (Tx) et le dispositif récepteur (Rx), lesdites trames de vie comportant des paramètres de la modulation de la charge utile générés de manière aléatoire et comprenant en outre un canal d'écoute, un facteur d'étalement « SF » et une bande passante.
  6. Système d'alarme selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le préambule comporte une modulation par déplacement de fréquence permettant de maîtriser une bande passante dudit préambule, tel qu'une modulation (G)FSK.
  7. Système d'alarme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif émetteur (Tx) et le dispositif récepteur (Rx) comportent respectivement un module d'émission/réception radio, des moyens de calcul et de traitement des données, et des moyens d'alimentation autonomes.
  8. Système d'alarme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif émetteur (Tx) et le dispositif récepteur (Rx) comportent respectivement des moyens de scan et de détection de brouillage multi bandes configurés pour effectuer un scan périodique au moins de la bande ISM et de toutes ou l'une de bandes GSM, WIFI, 3G, 4G, GPS, bluetooth pour détecter la présence de brouillage et pour identifier le canal ISM le moins occupé par ledit brouillage, et dans lequel lors de la détection du brouillage et en absence d'un signal d'alerte reçue, le dispositif émetteur (Tx) et le dispositif récepteur (Rx) se synchronisent sur le canal le moins occupé par le brouillage pour communiquer.
  9. Système d'alarme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif récepteur (Rx) comporte au moins une antenne directive comportant un bras rotatif orientant ladite antenne directive face au dispositif émetteur (Tx).
  10. Système d'alarme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif récepteur (Rx) est configuré pour ouvrir des fenêtres périodiques d'écoute d'une période inférieure à la durée de la trame d'alerte envoyée par le dispositif émetteur (Tx).
  11. Système d'alarme selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif émetteur (Tx) est intégré dans une télécommande intelligente du système d'alarme ou dans une caméra vidéo/photo, et le dispositif récepteur (Rx) est intégré dans un dispositif choisi parmi une caméra vidéo/photo, un générateur de fumée, une sirène et/ou un gyrophare.
  12. Système d'alarme selon l'une des revendications 1 à 10, dans lequel le dispositif émetteur (Tx) est intégré dans une montre intelligente, et le dispositif récepteur (Rx) est intégré dans un dispositif choisi parmi une caméra vidéo/photo, un générateur de fumée, une sirène et/ou un gyrophare.
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