Brevet FR2576126A1 — publié le 19860718

Dispositif optique de détection et de protection de mobiles. La présente invention a pour objet un dispositif optique de detection et de protection de mobiles. On connaît des dispositifs qui ont pour but d'évaluer la distance entre mobiles et leur vitesse relative, ou bien la distance par rapport å un obstacle. Certains de ces dispositifs reposent sur la mesure de l'intensite d'un signal en provenance d'une source montée sur le mobile précédent. Toutefois, ces dispositifs ne donnent pas une précision suffisante; les résultats entant en particulier influences par les conditions atmosphériques. D'autres dispositifs ont fait l'objet des brevets français No. 70.21438 et 73.37359, dans lesquels on utilise des rayonnements lumineux; mais ils nécessitent des équipements d'émission et de reception disposés respectivement l'avant et l'arrière des mobiles. Pour remédier ces inconvénients, on utilise le dispositif optique suivant l'invention. Conformément la présente invention chaque mobile comporte à l'avant un moyen optique émetteur et récepteur d'un faisceau lumineux se deplaçant dans un plan horizontal suivant un angle determiné, de telle sorte que ledit faisceau en rencontrant une bande réflechis- sante codée disposée l'carrière de chaque mobile soit renvoyé vers le recepteur d'un mobile suivant, le faisceau lumineux réfléchi étant transforme en un signal électrique qui est traité par un circuit électronique, afin d'obtenir des informations relatives à la distance separant les deux mobiles et li vitesse relative des-deux véhicules Les signaux sont traités par un microprocesseur qui permet d'une part de discriminer le signal provenant de l'organe réflecteur particulier monté sur le véhicule précédent parmi les signaux correspondant d des réflexions parasites, notamment sur les catadioptres du mobile précédent ou sur les catadioptres disposés le long de la route. La mesure du temps entre le début et la fin du signal correspondant la reflexion du faisceau lumineux permet d'en deduire la distance entre les deux vehicules, La variation de cette distance permet d'en déduire la vitesse relative des deux vehicules. Ce procédé permet eventuellement d'identifier le mobile précédent par une combinaison particuliere du code de la bande réfléchissante. Dans le cas où l'on voudrait uniquement identifier les véhicules, il est possible de disposer les réflecteurs sur le côte des mobiles, et le dispositif de detection peut être disposé au bord de la voie perpendiculairement à l'axe de la trajectoire des mobiles.Dans ce cas, on peut éventuellement supprimer le balayage latéral du faisceau lumineux,et et ceci permet,en dehors de l'identification des mobiles, la mesure de leurs vitesses en mesurant le temps entre le début-et la fin du code. L'une des caracteristiques importante de l'invention reside dans le fait que l'on utilise comme émetteur lumineux une source de rayonnement laser émettant de preférence'dans l'infrarouge, car ce rayonnement est moins absorbé par le brouillard et il est invisible pour l'oeil humain. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels La figure 1 est une vue schematique en plan montrant le dispositif de detection suivant l'invention monté sur différents véhicules, Les figures 2, 2a sont des diagrammes représentant les signaux reçus par le recepteur après réflexion du faisceau lumineux. La figure 3 est une vue en perspective du dispositif d'émission du faisceau lumineux. La figure 4 est une vue-en perspective du moyen de réception optique du faisceau lumineux après réflexion sur la bande réfléchissante. La figure 5 est une vue synoptique du moyen de traitement du faisceau lumineux après réflexion. A la figure 1, on a représenté des véhicules A,B,C,D circulant sur trois voies R1, R2 et R3, et qui sont tous équipés l'arrière d'une bande réfléchissante horizontale 11 comportant un code qui présente des secteurs réfléchissants séparés par des parties opaques suivant un système code-b.arre. Les véhicules A et B sont munis è l'avant d'un dispositif optique émetteur et récepteur 2, l'émetteur produisant un faisceau lumineux notamment un faisceau laser très directif horizontalement qui est déplace dans un plan horizontal par un moyen qui sera décrit ultérieurement. Le balayage du faisceau entre les vehicules A et B s'effectue suivant un angle total de 2 e o s'étendant de - 80 à la valeur + 90. Ce balayage est o linéaire dans le temps et cyclique, et il a toujours lieu de -e à +a dans un temps T. o o Lorsque le faisceau lumineux semis rencontre un organe relféchissant, il est renvoyé vers la source émettrice avec une certaine directivité. Ces obstacles réfléchissants peuvent être de toute nature mais principalement les bandes réfléchissantes codées 1 prévues à cet effet et ensuite les cataphotes et catadioptres 3, 4, 5, 6 places à l'arrière des véhicules D, B,C représentes à la figure 1. Sur ces vehicules, il existe aussi d'autres obstacles metalliques tels que des pare-chocs 7, des organes de la carrosserie 9 et des retroviseurs 8 qui peuvent aussi réfléchir vers la source une partie du faisceau lumineux incident. Les faisceaux réfléchis sont captés par le dispositif optique récepteur de l'ensemble 2 qui sera décrit ultérieurement. Le signal reçu après amplification est représenté à la figure 2 et il contient les signaux provenant de tous les echos mentionnes cidessus. Parmi ces différents "pics-" certains présentent un rythme reconnaissable comme celui émis par la bande reflechissante 1 qui est codée. Un dispositif comportant un microprocesseur enregistre ces signaux et identifie ceux qui proviennent des bandes reflechis- santes 1 complètement analysees. Ainsi le vehicule C n'est pas pris en compte-dans ce balayage car la lecture de sa bande est incomplète. De même les signaux correspondant aux réflexions des organes 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ne sont pas pris en considération. Après décodage et mise en forme, le signal correspond à celui qui est représente è la figure 2a. La mesure des temps tl, t2 > t3, t4 qui correspond aux angles #1, #2, #3, #4 de la figure 1 permet en connaissant la largeur 1 de la plaque de déduire à chaque balayage les informations suivantes : - La distance dAB et dAD entre le véhicule A et les deux véhicules B et D qui le précèdent. - La position relative des véhicules B et D par rapport à la direction suivant laquelle se déplace~le véhicule A. Ainsi, on peut constater que le véhicule D ne roule pas sur la même voie que. le véhicule A. - Connaissant la vitesse du véhicule A, le microprocesseur peutw en tenant compte des mesures des deux ou trois balayages précedents, permettre de deduire la vitesse de deplacement des véhicules B et D (ainsi que C qu'il perdra à l'instant du depassement) è la fois en direction et en module. - En tenant compte des conditions habituelles ou instantanees de sécurité (par exemple lorsqu'il pleut, l'information peut être donnée par le fonctionnement des essuie-glaces > le microprocesseur peut déterminer si le véhicule A circule conformément aux normes de sécurité ou non, et il peut en informer le conducteur d'une façon ou d'une autre notamment par une alarme sonore ou lumineuse, un moyen d'affichage de la distance, etc.Le dispositif optique émetteur représenté-à la figure 3 est constitué d'un organe émetteur lumineux 10, notamment d'un laser semi-conducteur, émettant dans le proche infrarouge , soit d'une façon continue, soit par impulsions pour les raisons suivantes - faible coût d'une telle source - bon rendement - émission sur une longueur d'onde invisible par l'oeil humain,donc sans danger de jour comme de nuit pour la circulation. Par ailleurs, l'atmosphère est plus transparente pour cette longueur d'onde que dans le domaine de la lumière visible, et il en résulte une portée plus grande par temps de brume ou de mauvaise visibilité. Cette source lumineuse 10 est collimatée dans une seule direction par un organe optique 11 approprié qui permet d'obtenir un faisceau très directif dans le plan horizontal, mais très ouvert dans le sens vertical, comme représente sur la trace instantanée 12 du faisceau. (Fig. 3). Le moyen de balayage est constitue d'un miroir 13 à facettes qui es-t entraîné en rotation par un moteur pas à pas 14. Ce moyen en dehors de sa simplicite permet aussi de supprimer le temps mort de retour de balayages par contre il ne permet plus de régler l'amplitude du balayage 2 o , qui dépend uniquement du nombre de facettes. I1 est également possible d'utiliser un miroir vibrant. A la figure 4 on. a représenté le moyen optique de réception qui comprend deux ensembles r8- cepteurs 15, 15a constitués chacun d'un organe optique collecteur 16, 16a très ouvert (genre lentille de Fresnel), d'un filtre optique 17, 17a ne laissant passer que la lumière de longueur d'onde désirée et d'une photodiode 18, 18a destinée è transformer le signal lumineux en signal électrique. Si le filtre 17 de l'ensemble 15 transmet un spectre de longueur d'onde centré'sur la longueur d'onded'émission du rayon laser, le signal reçu par le détecteur 15 contient l'information utile avec en plus un fond parasite dû à la lumière ambiante de même longueur d'onde. Si le filtre 17a de l'ensemble 15a laisse passer une longueur d'onde légèrement différente, le seul signal reçu par le détecteur 15a est-constitué par le fond parasite aej mentionne ci-dessus. La soustraction des signaux électriques15-15a permet d'éliminer les fluctuations dues à l'environnement. ta bande rétroréfléchissante est composée d'un ensemble de secteurs retroréfléchissants separes par des parties opaques. Les dimensions d'une telle plaque peuvent être de 30 è 40 cm de longueur et de 3 à 4cm de hauteur. La distribution du type code-barre des réflecteurs doit permettre au dispositif de reconnaitre immédiatement le véhicule et de différencier les signaux parasites. De plus, le centre du code doit permettre une identification individuelle de chaque véhicule. A la figure 4 on a représenté le moyen de traitement du signal lumineux après réflexion qui comprend le moyen optique de réception 15, 15a dont les signaux lumineux transformes en signaux électriques sont transmis à une unite 19 de traitement analogique.des signaux elle-meme reliée à une uni te de traitement logique de reconnaissance 20 qui envoie des signaux à une uni te 21 de calcul des distances-et des vitesses qui est reliée à une unité 22 d'affichage des informations utiles pouvant être consultées par le conducteur. L'unité de traitement logique de reconnaissance 20 reçoit des informations d'une unité 23 de commande de l'optique d'émission du faisceau lumineux et de son balayage, ladite unité 23 etant reliée au dispositif optique émetteur 10, 14 dont il contrôle le fonctionnement. Ce moyen de traitement des signaux lumineux est capable de traiter en temps reel et à vitesse élevee les informations fournies par le dispositif recepteur optique 15, 15a,et d'en deduire les paramètres desires, vitesses des vehicules precédents, positions des véhicules, distances instantanees par rapport au vehicule A. Le dispositif doit pouvoir detecter et localiser n'importe quel vehicule equipe d'une plaque 1 dans un angle de 60 , et situe une distance comprise entre 0 et 500 m, le balayage étant effectue à quelques centainesde Hertz. La connaissance des vitesses de chaque vehicule identifie necessite quelques millisecondes et l'information à l'usage du conducteur pouvant se faire en environ 1 à 2 centièmes de seconde, c'est-àdire plus rapidement que le réflexe humain necessaire pour corriger la conduite du vehicule. Bien entendu l'invention n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir pour cela du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif optique de détection et de protection de mobiles, notamment pour mesurer la distance séparant deux mobiles se déplaçantl'un à la suite de l'autre et la vitesse relative des deux mobiles, caracterisé en ce que chaque mobile(Ab comporte à l'avant un moyen- optique (2) émetteur et récepteur d'un faisceau lumineux se déplaçant dans un plan horizontal suivant un angle déterminé, de telle sorte que ledit faisceau en rencontrant une bande réfléchissante codee indisposée à l'arrière de chaque mobile (B), soit renvoyé vers le récepteur-du mobile suivant(4, le faisceau lumineux réfléchi étant transforme en un signal électrique qui est traité par un circuit électronique afin d'obtenir des informations relatives- à la distance séparant les deux mobiles et la vitesse relative des deux véhicules (A,B). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur tX comprend un laser émettant dans l'infrarouge de façon continue ou par impulsions 3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'émetteur t0) est constitue d'une source lumineuse qui est dirigée à travers un organe optique collimateur (11) sur un dispositif de balayage à miroir 53) vibrant ou tournant; ledit organe optique collimateur permettant d'obtenir un faisceau lumineux tres directif dans le plan horizontal mais très ouvert dans le sens vertical. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de balayage est constitué d'un miroir à facettes (13) qui est entraîné en rotation par un moteur pas à pas. 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif récepteur est constitue de deux ensembles(l5, 15a) constituéschacun d'un organe optique collecteur(16, 16a)et d'un filtre optique (17, 17a) ne laissant passer que la longueur d'onde prédétermine-e,et d'une photodiode(l8, l8 destinée à transformer le signal lumineux en signal électrique. 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la bande rétroréfléchissante codée (1) est constitue-e de secteurs réfléchissants séparés par des parties opaques suivant un système de code-barre. 7. Dispositif suivant la revendication 1, caractérise en ce que le dispositif électronique de traitement comprend une unité (19) de traitement analogique des signaux en provenance du moyen recepteur optique Q5, 15a) transmettant un signal à une unité (2 de traitement logique de reconnaissance et à une unité(22 de calcul des distances et des vitesses, ladite unité(20) de traitement logique de reconnaissance étant reliée à une unité (23) de commande de l'optique(10, 14) d'émission du faisceau lumineux et de son balayage. 8. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif émetteur et récepteur optique(2)est disposé au bord de la voie perpendiculairement à la trajectoire des mobiles et les dispositifs réflecteurs (l)sont disposes sur le côte des mobiles.