Brevet FR2618543A1 — publié le 19890127

DISPOSITIF D'ANALYSE DE L'ETAT DE SURFACE D'UN- SOL POUR MOBILE APTE A PRENDRE CONTACT AVEC CE SOL La présente invention concerne les dispositifs aptes à être montés sur des mobiles comme, par exemple, des véhicules routiers, et permettant d'analyser l'état de surface du sol par rapport auquel ces mobiles sont amenés à se déplacer, et plus particulièrement ceux qui sont en contact avec le sol au moins en un point, par exemple par les pneumatiques. Un nombre toujours croissant de véhicules circule sur les routes, en tous lieux et par tous les temps, ce qui entraîne d'importants risques d'accidents. Devant ce fait, certains responsables ont pensé à réaliser tout un réseau d'informations pour relier le maximum de ces véhicules entre eux, afin, d'une part, de mettre leur conducteur en connaissance de certains paramètres leur permettant d'adapter la qualité de leur conduite mais aussi, d'autre part, de pouvoir utiliser les véhicules eux-mêmes comme capteurs mobiles capables d'appréhender certains de ces paramètres. C'est ainsi, par exemple, que l'on a déJà réalisé des détecteurs de choc qui émettent des signaux hertziens lorsque le véhicule qu'ils équipent a été accidenté.Ce détecteur prévient alors les conducteurs des autres véhicules se dirigeant vers le lieu de l'accident, qui peuvent ainsi prendre toutes précautions utiles pour éviter, par exemple, de s'impliquer dans un autre accident. En effet, dans ce cas, la voie est généralement très encombrée et il y a donc un intérêt à ralentir et même, éventuellement, à changer d'itinéraire. Dans cet objectif, un des paramètres qu'il est important de connaître est l'état de surface du sol, notamment pour savoir si le sol est sec, mouillé, verglacé, enneigé, etc, afin de pouvoir en déduire tout un ensemble d'informations contribuant à assurer de bonnes conditions de circulation sur une aire donnée. Plus particulièrement, il est important de pouvoir déterminer les endroits des routes qui sont verglacés car cet état est, en hiver, une cause prédominante d'accidents et il est presque impossible de prévoir avec certitude les endroits où les axes de circulation se trouvent dans cet état. Dans ce cadre, la présente invention a pour but de réaliser un dispositif d'une structure simple et fiable qui puisse donner des résultats intéressants contribuant à assurer de bonnes conditions de circulation, notamment pour les véhicules automobiles. Plus précisément, la présente invention a pour objet un dispositif d'analyse de l'état de surface d'un sol pour mobile apte à prendre contact avec ledit sol par au moins un point, caractérisé par le fait qu'il comprend - une première source d'un premier faisceau de rayonnement de type électromagnétique, - des premiers moyens pour solidariser ladite source avec ledit mobile, de façon à diriger ledit faisceau vers un point de ladite surface, - un premier récepteur d'un faisceau du même type, ledit récepteur étant apte à délivrer des premiers signaux représentatifs du faisceau reçu, - des deuxièmes moyens pour solidariser ledit premier récepteur avec ledit mobile, de façon à diriger son axe de réception sensiblement sur ledit point de ladite surface, en étant apte à capter au moins une partie dudit faisceau réfléchi sur ledit point, et - des premiers moyens de traitement desdits premiers signaux aptes à etre émis par ledit premier récepteur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparartront au cours de la description suivante donnée en regard des dessins annexés à titre illustratif mais nullement limitatif dans lesquels - la figure 1 représente un schéma de principe d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention en application à l'équipement d'un véhicule du type automobile, et - la figure 2 représente un détail de réalisation du dispositif selon la figure 1. La figure 1 représente un dispositif 1 permettant d'analyser l'état de surface d'un sol 2 pour mobile 3 apte à prendre contact avec ce sol par au moins un point 4, par exemple un véhicule automobile 5 roulant sur une route 6, les points de contact 4, 8 étant ceux qui sont communs aux pneumatiques 7 et à la route 6. Le dispositif 1 comprend une première source 10 d'un premier faisceau 11 de rayonnement de type électromagnétique. La source 10 est solidarisée au véhicule 5, par exemple sur le chassis, au moyen d'une patte 12, de façon à diriger le faisceau qu'elle émet vers un point 13 de la surface de la route 6. Le dispositif comporte aussi un premier récepteur 14 choisi pour pouvoir délivrer à sa sortie 15 des signaux, par exemple de type électrique, représentatifs des faisceaux qu'il reçoit. Ce récepteur 14 est lui aussi solidarisé au véhicule, par exemple au moyen d'une patte de fixation 16, de façon à diriger l'axe de son champ de réception 17 sensiblement sur le point 13 de la surface de la route 6, pour pouvoir capter au moins une partie 18 du faisceau 11 réfléchi sur la surface du sol au point 13.La sortie 15 de ce récepteur 14 est connectée à une entrée d'un organe de traitement 60 des signaux délivrés, afin de pouvoir les analyser, les comparer, etc., pour en déduire, comme il sera explicité ci-apres, l'état de surface de la route. Le dispositif comporte aussi, afin de pouvoir déterminer avec encore plus de précision l'état de surface de la route 6 et, éventuellement, lever certaines incertitudes, une deuxième source 22 d'un deuxième faisceau 23 de rayonnement électromagnétique, cette source 22 étant solidarisée au véhicule, par exemple, au moyen d'une patte 24, de façon à diriger le faisceau 23 qu'elle émet dans un volume 25 passant au voisinage du point de contact 8 du pneumatique 7 avec le 801 2, et avantageusement de façon que ce faisceau 23 passe juste derrière le point 8 du pneumatique, par rapport au sens normal de progression 26 du véhicule 5, pour pouvoir éclairer les projections 27 produites par ce pneumatique lorsqu'il roule sur une chaussée recouverte d'éléments de tous types, par exemple de l'eau, de la neige, des gravillons, du sable, etc.Ce faisceau 23 sera relativement fin et aura une certaine orientation, notamment par rapport au sol, pour ne capter que les projections 27, en éliminant les réflexions sur le 801 pour ne pas risquer de les confondre avec ces projections. Par exemple, ce faisceau pourra être, si cela est possible, parallèle au sol, ou du moins de façon que son pqint d'intersection avec le sol soit situé le plus loin possible de l'endroit oU se produisent généralement de telles projections. Pour analyser la nature de ces projections, le dispositif comporte un deuxième récepteur 30 apte à capter une partie 31 du deuxième faisceau 23 renvoyée par ces projections 27, ce deuxième récepteur étant apte à délivrer à sa sortie des seconds signaux représentatifs de cette partie de faisceau 31. Bien entendu, ce récepteur 30 est aussi fixé sur le véhicule 5 au moyen, par exemple, d'une patte de fixation 32. Ces deuxièmes signaux sont ensuite envoyés dans un organe de traitement qui coopére avec le premier. Le dispositif comporte aussi avantageusement, toujours dans le but de lever d'autres éventuelles indéterminations sur la nature de l'état de surface du sol, un troisième récepteur 33 de faisceau électromagnétique apte à émettre des troisièmes signaux représentatifs du faisceau reçu, ce troisième récepteur étant solidarisé au véhicule 5, par exemple par une patte 35, de façon à pouvoir capter au moins une partie 34 du premier faisceau 11 diffractée ou rétro-réfléchie par la surface du sol 2 au point 13. Les signaux délivrés par ce récepteur 33 sont envoyés à un troisième organe de traitement qui coopère avec les deux autres. Dans un mode de réalisation avantageux, les trois organes de traitement sont réalisés par un même microprocesseur 60 ayant une programmation adaptée, comme il sera explicité ci-après. Dans le mode de réalisation décrit donnant un maximun d'informations sous forme de signaux, le dispositif comporte donc trois récepteurs 14, 30, 33. Cependant, pour obtenir une meilleure analyse des faisceaux reçus, les récepteurs, et plus particulièrement le récepteur 14, sont constitués d'une pluralité de surfaces 40 sensibles au rayonnement électromagnétique émis par, notamment, la source 10. Ces surfaces sensibles 40 sont juxtaposées sur une surface de réception par exemple plane mais avantageusement courbe concave passant par l'ensemble des points images créés, cette surface pouvant même être formée par des éléments de surfaces planes répartis sur des courbes pour mieux recevoir les faisceaux, et ainsi traiter les signaux émis par ces récepteurs. Dans la description donnée ci-avant, il est mentionné qu'il est utilisé un rayonnement électromagnétique. Dans le souci d'utiliser des éléments fiables et relativement peu onéreux, il est avantageux de choisir des sources de rayonnement de type optique. Dans ce cas, les surfaces sensibles 40 de réception des faisceaux réfléchis ou -diffractés sont constituées par des éléments optiques convergents 41 et par une pluralité de cellules photosensibles 42 placées au point de focalisation de ces éléments convergents 41, ces éléments optiques étant par exemple constitués par des lentilles convergentes. Dans ce même cas de rayonnement optique, les éléments optiques peuvent être constitués par un objectif unique associé à une cible de réception du type vidéo disposée dans son plan de convergence, la cible étant alors analysée séquentiellement par surfaces élémentaires d'aire déterminée. A titre d'exemple de réalisation présentant un intérêt, tant sur le plan technique que sur le plan commercial, la cible est constituée par un système photosensible matriciel à transfert de charges. Comme mentionné ci-dessus, quand le rayonnement est un rayonnement du type optique, les deux sources 10 et 22 sont avantageusement constituées, comme illustré sur la figure 2, par un générateur laser 50, par exemple un laser du type hélium-néon 51, comportant une fenêtre de sortie 52 par laquelle émerge un faisceau fin et peu divergent 59. Sur ce faisceau est disposé un séparateur 53, par exemple une lame partiellement réfléchissante et tranmissible 54, qui donne naissance à deux faisceaux distincts 55, 56 sur deux chemins optiques différents. Ces deux faisceaux constituent alors les deùx faisceaux 11 et 23 définis ci-avant. Bien entendu, le séparateur peut éventuellement comprendre aussi des miroirs de renvoi permettant de diriger les deux faisceaux sur, comme décrit ci-avant, les différents points de la surface du sol, notamment 13 et 27.Un tel miroir ou lame réfléchissante a été illutrée en 57, en un seul exemplaire, et le faisceau 58 émis en sortie de cette lame constituant le faisceau illuminant les projections 27 peut éventuellement traverser un élément optique du type divergent, par exemple une lentille divergente, afin de donner au faisceau une largeur suffisante pour éclairer la quantité de projections nécessaire pour obtenir leur identification avec le plus de précision possible, tout en conservant une certaine finesse, pour éviter les inconvénients mentionnés ci-avant et discriminer les éventuelles réflexions parasites. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante: I1 est tout d'abord précisé que ce fonctionnement sera donné dans l'application à un véhicule automobile roulant sur une route couramment empruntée par de tels véhicules et dont la surface du sol est constituée d'un revêtement goudronné, le dispositif utilisant un rayonnement optique, par exemple dans le domaine du visible. Si l'on considère que le véhicule roule sur cette route quand elle est sèche et non recouverte de gravillons, le faisceau 11 émis par la source 10 est presque totalement absorbé par le revêtement et les récepteurs 14, 30 et 33 ne reçoivent donc aucun signal puisque la surface ne réfléchit pas, ni ne diffracte puisqu'aucune projection ne se produit. L'absence de signal à la sortie des trois récepteurs est analysée par l'organe de traitement 60 qui, à sa sortie, définit l'état du sol comme celui d'un sol sec et non recouvert de gravillons ou analogue. Dans le cas où le sol sec est recouvert, par exemple, de gravillons, le récepteur 30 reçoit en retour le faisceau 31 produit par réflexion et/ou diffraction du faisceau 23 sur ces particules, tandis que les deux autres récepteurs ne reçoivent aucun faisceau et ne délivrent à leur sortie aucun signal. L'organe de traitement permet donc, dans ce cas, d'analyser l'état de la route comme celui d'une route sèche mais gravillonneuse. Si l'on considère que la route est mouillée, le récepteur 30 reçoit un faisceau dû à la diffraction sur les projections de gouttes d'eau produites par le pneumatique sur cette route mouillée. De plus, la surface au point 13-est recouverte d'eau, et cette eau se comporte presque comme une surface réfléchissante. Le récepteur 14 reçoit alors un faisceau relativement concentré, tandis que le récepteur 33 reçoit un faisceau d'inténsité nulle ou de très faible amplitude. Les signaux délivrés à la sortie des récepteurs sont analysés par l'organe de traitement 60 qui informe que la surface du sol est mouillée. Si l'on suppose que le sol est verglacé, la surface au point 13 se comporte comme une pluralité de surfaces réfléchissantes dans une répartition aléatoire due à la nature cristalline du verglas. Le récepteur 14 reçoit alors une pluralité de faisceaux répartis dans un relativement grand volume et la surface du récepteur impressionnée est très large, ce qui permet de discriminer la réflexion dans le cas d'un sol mouillé de celle due à un sol verglacé. Le récepteur 30, lui, ne reçoit aucun faisceau car, généralement, un pneumatique roulant sur le verglas ne produit pas de projections. Quant au récepteur 33, il peut recevoir, par rétro-réflexion, un faisceau d'une intensité variable.Les signaux délivrés par les récepteurs sont analysés par l'organe de traitement 60 et permettent de qualifier le sol de "verglacé". Il est, bien entendu, possible de déterminer d'autres états de surface du sol, par exemple une surface de sol recouverte de neige. En effet, la neige produit beaucoup plus de diffraction que l'eau, et presque autant que le verglas. Cette indétermination est facilement levée par le fait que, à la différence du verglas, le roulement d'un pneumatique sur la neige produit des projections. Dans ce cas, le récepteur 30 reçoit un faisceau relativement intense et délivre donc un signal qui est analysé par l'organe de traitement 60. I1 apparat que le dispositif décrit ci-dessus permet d'analyser avec une assez bonne précision les différents états de surface des routes couramment empruntées par les véhicules automobiles. I1 est donc concevable que l'organe de traitement 60 soit couplé à un émetteur, pour transmettre les résultats obtenus et les traiter au niveau d'une région entière donnée, et même d'un pays, ou plus. Il est évident que le réglage du dispositif et le programme de l'organe de traitement seront facilement élaborés par un home de l'art connaissant les données explicitées ci-dessus, sans qu'il soit besoin de développer ici ces points-là. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'analyse de l'état de surface d'un sol (2) pour mobile (3) apte à prendre contact avec ledit sol par au moins un point (4,8), caractérisé par le fait qu'il comprend - une première source (10) d'un premier faisceau (11) de rayonnement de type électromagnétique, - des premiers moyens pour solidariser (12) ladite source avec ledit mobile de façon à diriger ledit faisceau vers un point (13) de ladite surface, - un premier récepteur (14) apte à recevoir un faisceau (18) du même type, ledit récepteur étant apte à délivrer (15) des premiers signaux représentatifs du faisceau reçu, - des seconds moyens pour solidariser (16) ledit premier récepteur avec ledit mobile de façon à diriger l'axe de son champ de réception (17) sensiblement sur ledit point (13) de ladite surface (2), en étant apte à capter au moins une partie dudit faisceau réfléchi sur ledit point, et - des premiers moyens de traitement (60) desdits premiers signaux aptes à être émis par ledit premier récepteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte - une deuxième source (22) d'un deuxième faisceau (23) de rayonnement électromagnétique, - des troisièmes moyens pour solidariser (24) ladite deuxième source de rayonnement sur ledit mobile de façon à diriger ledit deuxième faisceau dans un volume (25) passant au voisinage dudit point de contact (8), - un deuxième récepteur (30) pour capter une partie (31) dudit deuxième faisceau (23) renvoyée par des particules (27) situées dans ledit volume (25), ledit deuxième récepteur étant apte à délivrer des deuxièmes signaux représentatifs de ladite partie de faisceau captée, - des quatrièmes moyens pour solidariser (32) ledit deuxième récepteur (30) avec ledit mobile, de façon que ledit récepteur soit apte à capter ladite partie de faisceau renvoyée par les particules, et - des deuxièmes moyens de traitement (60) desdits deuxièmes signaux émis par ledit deuxième récepteur, coopérant avec lesdits premiers moyens de traitement (60). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte - un troisième récepteur (33) de faisceau de rayonnement électromagnétique, ledit troisième récepteur étant apte à émettre des troisièmes signaux représentatifs du faisceau reçu, - des cinquièmes moyens pour solidariser (35) ledit troisième récepteur avec ledit mobile de façon ; être apte à recevoir au moins une partie (34) dudit premier faisceau (11) après diffraction par la surface du sol (6) sur ledit point (13), et - des troisièmes moyens de traitement (60) desdits troisièmes signaux, coopérant avec lesdits premiers et deuxièmes moyens de traitement. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au moins un desdits récepteurs (14,30,33) comporte une pluralité de surfaces sensibles de réception (40), lesdites surfaces sensibles étant juxtaposées sur une surface de réception. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, ledit rayonnement électromagnétique étant un rayonnement optique, lesdites surfaces sensibles de réception (40) sont constituées par des éléments optiques de convergence et par une pluralitée de cellules photosensibles (42), lesdites cellules étant situées sensiblement au point de convergence desdits éléments optiques. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits éléments optiques sont constitués par des lentilles convergentes. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait lesdits éléments optiques sont constitués par un objectif, une cible de réception vidéo disposée au plan de convergence dudit objectif et des moyens d'analyse séquentielle par surfaces élémentaires de ladite cible. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que ladite cible est constituée par un système photosensible matriciel à transfert de charges. 9. Dispositif selon les revendications 2 et 5, caractérisé par le fait que les première (10) et seconde (22) sources sont constituées par un générateur (51) de faisceau laser (59) et au moins un séparateur (53) du faisceau émis par ledit générateur pour donner naissance à deux faisceaux (55,56) sur deux chemins différents. 10. Dipositif selon les revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que lesditspremier, deuxième et troisième moyens de traitement sont constitués par un microprocesseur (60).