Brevet FR2607613A1 — publié le 19880603

Procédé et dispositif d'asservissement des moyens de visualisation d'un simulateur de conduite d'engins mobiles La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'asservissement des moyens de visualisation d'un simulateur de conduite d'engins mobiles comprenant une cabine de conduite équipée de divers organes de commande et un ordinateur associé à des moyens de génération d'images du type à lecture laser sur lesquels est enregistré au moins un parcours déterminé. La plupart des simulateurs connus, notamment dans le domaine de la conduite automobile, utilisent des moyens de visualisation constitués par un projecteur cinématographique, ce qui ne permet pas d'obtenir une simulation véritablement réaliste. Plus récemment, on a proposé des simulateurs dans lesquels les moyens de visualisation sont constitués par un moniteur à tube cathodique relié à un vidéodisque interactif. De tels simulateurs, pilotés par un ordinateur, améliorent considérablement le réalisme. Toutefois, le vidéodisque présente un inconvénient, à savoir que l'on ne peut normalement obtenir que des vitesses de défilement des images enregistrées, multiples ou sous-multiples de la vitesse nominale d'enregistrement. Il n'est donc pas possible de faire varier la vitesse de manière continue en fonction de l'action du pilote sur les organes de commande de la cabine de conduite, ce qui amoindrit beaucoup le réalisme de la conduite. La présente invention a pour but principal de remédier à cet inconvénient et, pour ce faire, elle a pour objet un procédé d'asservissement des moyens de visualisation qui se caractérise essentiellement en ce qu'il consiste à asservir le défilement des images devant le pilote à la position des organes de commande dont dépend la vitesse de déplacement à simuler, par commutation alternative dans un temps donné d'au moins deux vitesses de lecture de base des moyens de génération d'images. Grâce à cétte disposition, on réalise plusieurs vitesses intermédiaires entre les vitesses de base, c'est-à-dire les multiples ou sous-multiples de la vitesse nominale d'enregistrement, ce qui permet d'obtenir pratiquement toutes les vitesses désirées et donc d'améliorer sensiblement le réalisme de la simulation. Selon une autre caractéristique de l'invention, on détermine l'écart de position de l'engin simulé sur son parcours par comparaison entre ses coordonnées calculées à partir de la position des organes de commande dont dépend la direction et la vitesse de déplacement, et les coordonnées latérales des limites du parcours préalablement enregistré, et on commande le déplacement latéral des images défilant devant le pilote en fonction de cet écart de position. De préférence, le déplacement latéral des images est obtenu en avan çant ou en retardant les signaux de synchronisation horizontale des images issues des moyens de génération d'images. On obtient ainsi de façon très simple une bonne simulation du déplacement de l'engin mobile sur le parcours préalablement enregistré. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, on commande le changement de séquence des moyens de génération d'images lorsque l'écart de position dépasse les limites du parcours visualisé. Le pilote peut ainsi volontairement changer d'itinéraire, au niveau d'un croisement par exemple. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens pour commuter alternativement, dans un temps donné, deux vitesses de lecture de base des moyens de génération d'images, en fonction de la position des organes de commande dont dépend la vitesse - des moyens pour commander le déplacement latéral des images défilant devant le pilote en fonction de l'écart de position de l'engin simulé sur le parcours visualisé ; et - des moyens pour commander le changement de séquence lorsque cet écart de position dépasse les limites du parcours visualisé. De préférence, le dispositif selon l'invention comprend également des moyens pour commander le changement de séquence en fonction de la position de la tête du pilote. Ces moyens peuvent être constitués par un émetteur à ultra-sons solidaire de la tête du pilote et coopérant avec un récepteur approprié permettant de déterminer l'angle de visée. Le pilote peut ainsi, à un carrefour par exemple, voir successivement la vue à gauche et la vue à droite, simplement en tournant la tête dans la direction correspondante. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est un schéma synoptique d'un dispositif d'asservissement conforme à l'invention - la figure 2 est un schéma synoptique du dispositif permettant de commander le déplacement latéral des images visualisées - les figures 3A et 3B sont des diagrammes représentant respectivement un signal vidéo et les impulsions de synchronisation extraites de ce signal - la figure 4 est un schéma illustrant le fonctionnement du dispositif d'asservissement selon l'invention au niveau d'un croisement - la figure 5 est un schéma illustrant la structure du vidéodisque au niveau de ce croisement ; et - la figure 6 est un schéma synoptique illustrant le fonctionnement du dispositif d'asservissement selon l'invention. En se référant tout d'abord à la figure 1, on peut voir en 1 un processeur central d'ordinateur recevant par l'intermédiaire de capteurs 2 les informations provenant des divers organes de commande 3 d'une cabine de conduite de simulateur. Dans le cas particulier décrit ici d'un simulateur de conduite automobile, ces organes de commande comprennent notamment un volant, un levier de vitesse et des pédales d'accélérateur, de frein et d'embrayage. Le processeur 1 peut ainsi, à partir des informations fournies par les capteurs 2, calculer la position et la vitesse du véhicule sur un circuit donné préalablement enregistré sur un vidéodisque interactif tel que 4. Simultanément, il peut traduire sur les instruments de bord 5 de la cabine de conduite, notamment sur l'indicateur de vitesse, les différentes actions du pilote sur les organes de commande 3. Le processeur 1 commande également le lecteur du vidéodisque 4 de manière à simuler le démarrage, la vitesse et l'arrêt du véhicule. Il reçoit en outre cycliquement de ce lecteur des informations qui traduisent son état. Les images enregistrées sur le vidéodisque 4 sont transmises à un moniteur à tube cathodique 6 pour y être visualisées, par l'intermédiaire d'un dispositif de synchronisation 7 qui est également commandé par le processeur 1. Ce dispositif de synchronisation a notamment pour but de décaler latéralement l'image issue du vidéodisque en fonction de la position du volant, afin de simuler un déplacement latéral du véhicule. A cet effet, les informations enregistrées sur le vidéodisque 4 sont filmées sous une forme comprimée, par exemple au moyen du procédé CINEMASCOPE. De plus, le moniteur à tube cathodique 6 a son réglage de la dimension horizontale de l'image modifié, de manière que l'image restituée soit dilatée et retrouve ainsi ses proportions normales. L'image vue par le pilote sur l'écran du moniteur n'est alors qu'une portion de l'image totale disponible du circuit enregistré. Le dispositif représenté sur la figure 2 permet de sélectionner la portion particulière de l'image qui doit être vue par le pilote en fonction de la position de son volant. Le fonctionnement de ce dispositif repose sur le décalage des impulsions de synchronisation ligne telles que d, e, f du signal vidéo représenté sur la figure 3A. Chacune de ces impulsions représente le début d'une ligne et permet de synchroniser le balayage du moniteur afin de restituer le centrage de l'image. Lesdites impulsions, une fois extraites, ont l'allure représentée sur la figure 3B et elles sont appliquées à l'entrée E du dispositif de la figure 2, constitué essentiellement de deux circuits monostables 8 et 9. Le monostable 8 génère une impulsion dont la durée est égale à celle de l'impulsion d et qui est retardée d'une durée fixe, de manière qu'elle survienne toujours avant l'impulsion suivante e. L'impulsion ainsi produite déclenche à son tour le monostable 9 qui engendre alors à la sortie S du dispositif une impulsion retardée proportionnelle à la tension de commande v. Cette tension de commande v est issue du processeur central 1 et elle est proportionnelle à la position du volant. Ainsi, l'impulsion présente à la sortie S du dispositif représenté sur la figure 2 va prendre n'importe quelle position entre les positions repérées g et h sur la figure 3B, la position g correspondant au roulage à gauche du véhicule, tandis que la position h correspond au roulage à droite. On notera que le doublement en dimension horizontale de l'image sur le moniteur permet d'éviter l'apparition de l'image issue de la ligne précédente. Conformément à l'invention, le défilement des images sur le moniteur à tube cathodique 1 est asservi à la position des organes de commande 3 dont dépend la vitesse du véhicule à simuler, par commutation rapide des vitesses multiples ou sous-multiples de la vitesse nominale de lecture du vidéodisque 4. On notera que cette vitesse nominale de lecture N est celle qui correspond à la vitesse du véhicule de tournage ayant procédé à l'enregistrement des images sur le vidéodisque. En effet, la technologie des moyens de génération d'images du type à lecture laser, comme le vidéodisque interactif, ne permet d'obtenir normalement que des vitesses de lecture multiples ou sous-multiples de la vitesse nominale N, soit par exemple 1/4 N, 1/2 N, N, 2 N, 3 N, 4 N et 5 N. Pour obtenir des vitesses intermédiaires entre ces vitesses de base, le processeur central 1, qui asservit le vidéodisque 4 par commande électronique, commute alternativement une vitesse donnée de base, puis la vitesse de base supérieure ou inférieure. Ce procédé est illustré par le tableau ci-dessous, dans lequel T1 à T6 représentent des tranches de temps de même durée, cette durée étant au moins égale à celle qui est nécessaire pour que le vidéodisque puisse changer de vitesse. T1 T2 T3 T4 T5 T6 Vitesse obtenue N N N N N N S X 2N N N N N N 7 x N 6 2N N 2N N N N 8 -6xN 9 2N N 2N N 2N N 9 x N 2N 2N 2N N 2N N 6 x N -6xN 11 2N 2N 2N 2N 2N N 6 x N 12 2N 2N 2N 2N 2N 2N 6 x N = 2N On voit ainsi que l'on peut obtenir cinq vitesses intermédiaires entre N et 2N. Par exemple à la deuxième ligne, si l'on commute la vitesse de base supérieure 2N une fois sur six, on obtient une vitesse moyenne égale à 7/6 N sur les six temps du cycle. Naturellement, ce procédé est étendu à toutes les vitesses de base disponibles sur le vidéodisque, ce qui permet en définitive d'obtenir toutes les vitesses souhaitées pour réaliser une bonne simulation. Selon'une autre caractéristique de l'invention, le changement d'itinéraire du véhicule est asservi à la position du volant. Ce procédé est illustré par la figure 4 qui représente une vue de dessus d'un croisement avec une route secondaire à droite, et par la figure 5 qui représente la structure correspondante du vidéodisque. La position du volant est mesurée en permanence par le processeur central 1 qui en déduit par calcul la coordonnée latérale X du véhicule sur la route. La vitesse du véhicule simulé, dalculée également par le processeur, permet de déterminer la coordonnée Y du véhicule sur la trajectoire T. Entre A et B, le vidéodisque lit la séquence Q (figure 5). Si à la coordonnée Y = B de la trajectoire T, la coordonnée X de la trajectoire T s'éloigne vers la trajectoire T connue du processeur central, ce dernier laisse le vidéodisque lire la séquence 0 correspondant au virage entre B et E. Parvenu en fin de séquence Q au point E, le calculateur commande le saut instantané du vidéodisque à la séquence 0 Q. Si à la coordonnée Y = B de la trajectoire T, la coordonnée X reste sur la trajectoire T1 connue du processeur central, celui-ci commande l'accès instantané à la séquence 0 entre B et C. Parvenu en fin de séquence O au point C, l'accès direct à la séquence z est commandéen tenant compte de la longueur de la séquence . Grâce à cette disposition, le pilote installé au volant du simulateur peut changer d'itinéraire à volonté, notamment au niveau des différents carrefours. préalablement enregistrés sur le vidéodisque. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, des moyens sont prévus pour commander le changement de séquence du vidéodisque en fonction de la position de la tête du pilote. A cet effet, le pilote est muni d'un casque équipé d'un émetteur 10, par exemple à ultrasons, visible sur la figure 1, associé à un récepteur approprié 11 relié au processeur central 1. Un tel dispositif est bien connu et ne sera donc pas décrit plus en détail ici. A partir des informations fournies par le récepteur 11, le processeur 1 calcule l'angle de visée du pilote et au-delà d'un angle limite, à gauche ou à droite, il déclenche le changement de séquence du vidéodisque, de manière que soit visualisée la vue correspondante, à gauche ou à droite, préalablement enregistrée. Cette disposition permet notamment au pilote de vérifier, à un carrefour par exemple, que la voie qu'il désire emprunter est libre, en ayant accès aux vues à gauche et à droite. Bien entendu, le temps d'affichage de ces vues est programmé pour être minimum. Dès que la vue à droite disparait, elle est remplacée par la vue de la route normale empruntée par le véhicule. On va maintenant expliciter un peu mieux le fonctionnement du dispositif d'asservissement selon l'invention, en se référant plus particulièrement au schéma synoptique de la figure 6. Sur cette figure, on retrouve tout d'abord le vidéodisque 4 et le moniteur 6 avec son dispositif de synchronisation 7, ainsi que les capteurs 2 associés aux organes de commande 3 et le récepteur d'angle de visée 11. A partir des informations fournies par les capteurs 2, le processeur calcule en 12 la vitesse du véhicule simulé et en 13 les coordonnées X et Y de ce véhicule sur le parcours considéré. Le calcul de vitesse est utilisé pour commuter les vitesses de lecture du vidéodisque 4 selon le procédé de l'invention, comme illustré en 14. Les coordonnées X et Y calculées sont par ailleurs comparées en 15 aux limites 16 du parcours actuellement suivi par Je véhicule afin d'en déduire un écart de position 17. Si on se trouve dans les limites de ce parcours, comme illustré en 18, on commande simplement le déplacement latéral de l'image visualisée sur le moniteur 6 par l'intermédiaire du.dispositif de synchronisation 7. Si le véhicule se trouve hors des limites du parcours actuel, comme illustré en 19, le processeur central commande un changement de séquence 20 sur le vidéodisque 4 dans le cas où le dépassement desdites limites correspond à un itinéraire secondaire connu dudit processeur. Dans le cas où il n'existe pas d'itinéraire secondaire, une action appropriée est prise pour stopper le véhicule simulé, par exemple commutation de la vitesse 0 et donc arrêt sur image. Dans le cas où le véhicule est à l'arrêt, le processeur calcule en 21, à partir des informations fournies par le récepteur 11 associé à l'émet- teur à ultrasons installé sur la tête du pilote, l'angle de visée du pilote par rapport à l'axe de la route suivie par le véhicule. Cet angle de visée est comparé en 22 à un angle maximum de commande 23, correspondant ici aux limites de l'écran de visualisation du moniteur Si l'angle de visée calculé est supérieur audit angle maximum de commande, le processeur commande un changement de séquence 24 du vidéodisque 4, afin de permettre la visualisation de la partie de l'itinéraire située dans la direction de visée du pilote. On voit donc en définitive que le dispositif d'asservissement conforme à l'invention permet d'obtenir une simulation très réaliste, notamment dans le domaine de la conduite automobile. REVENDICATIONS 1. Procédé d'asservissement des moyens de visualisation d'un simulateur de conduite d'engins mobiles comprenant une cabine de conduite équipée de divers organes de commande (3) et un ordinateur (1) associé à des moyens de génération d'images (4) du type à lecture laser sur lesquels est enregistré au moins un parcours déterminé, caractérisé en ce qu'il consiste à asservir le défilement des images devant le pilote à la position des organes de commande (3) dont dépend la vitesse de déplacement à simuler, par commutation alternative (14) dans un temps donné d'au moins deux vitesses de lecture de base des moyens de génération d'images (4). 2. Procédé d'asservissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine l'écart de position (17) de l'engin simulé sur son parcours par comparaison entre ses coordonnées (13) calculées à partir de la position des organes de commandes (3) dont dépend la direction et la vitesse de déplacement, et les coordonnées latérales (16) des limites du parcours préalablement enregistré, et on commande le déplacement latéral des images défilant devant le pilote en fonction de cet écart de position. 3. Procédé d'asservissement selon la revendication 2, caractérisé en ce que le déplacement latéral des images est obtenu en avançant ou en retardant les signaux de synchronisation horizontale (d, e, f) des images issues des moyens de génération d'images (4). 4. Procédé d'asservissement selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on commande le changement de séquence (20) des moyens de génération d'images (4) lorsque l'écart de position (17) dépasse les limites (16) du parcours visualisé. 5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend - des moyens (14) pour commuter alternativement, dans un temps donné, deux vitesses de lecture de base des moyens de génération d'images (4), en fonction de la position des organes de commande (3) dont dépend la vitesse - des moyens (7) pour commander le déplacement latéral des images défilant devant le pilote en fonction de l'écart de position (17) de l'engin simulé sur le parcours visualisé ; et - des moyens (20) pour commander le changement de séquence lorsque cet écart de position (17) dépasse les limites du parcours visualisé (19). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens (10, 11) pour commander le changement de séquence en fonction de la position de la tête du pilote. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par un émetteur à ultra-sons (10) solidaire de la tête du pilote et coopérant avec un récepteur approprié (11) premettant de déterminer l'angle de visée.