Brevet FR2690546A1 — publié le 19931029

SYSTEME D'AIDE A LA MANOEUVRE D'UN VEHICULE Cette invention se rapporte à un système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule et en particulier à un système d'aide au stationnement d'un véhicule routier. De nombreux accidents impliquant des véhicules routiers sont constitués par des collisions qui se produisent lors du stationnement du fait de la visibilité relativement médiocre vers l'arrière de la plupart des véhicules et du fait que l'opérateur du véhicule doit généralement partager son attention entre le fait de regarder vers l'arrière et vers l'avant afin de guider le véhicule. Il a été proposé de surmonter ce problème en prévoyant des capteurs acoustiques de proximité dirigés autour du véhicule afin de fournir un avertissement au conducteur de la proximité d'objets autour du véhicule. Ces capteurs acoustiques fonctionnent suivant le principe bien connu de détection par écho o le retard entre l'émission d'une impulsion d'énergie sonore et la réception d'un écho est utilisé pour afin de calculer la distance jusqu'à un objet Un système de ce type est décrit dans la demande de brevet du Royaume-Uni numéro 9225820 1. Des capteurs de ce type s'avèrent peu satisfaisants en pratique dans la mesure o ils souffrent d'une faible précision de détection à courte distance, avec pour résultat qu'ils ne donnent pas nécessairement un avertissement correct pour des objets proches du véhicule Ceci est dû au fait que le signal acoustique émis doit être émis sous la forme d'un faisceau étroit afin d'empêcher le système d'être déclenché par des objets sur le côté et avec lesquels le véhicule ne peut entrer en collision Il en résulte qu'il y a à proximité du véhicule des zones aveugles entre les faisceaux acoustiques étroits o des objets peuvent se trouver sans être détectés. En théorie, ce problème peut être surmonté en utilisant un grand nombre de capteurs acoustiques, mais ceci est trop couteux pour un système pratique du fait du coût des capteurs acoustiques. Un deuxième problème avec des systèmes acoustiques d'avertissement de proximité conventionnels est qu'ils ne peuvent détecter des objets en dessous d'une distance minimum entre l'émetteur et le récepteur Ceci est dû au fait que le récepteur ne peut détecter des signaux en retour qui arrivent alors que l'énergie sonore émise est en cours d'émission du fait que l'énergie sonore émise couvre le retour Cette distance minimum dépend évidemment de la longueur des impulsions sonores émises par le système. Cette invention vise à procurer un système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule surmontant au moins en partie ces problèmes. Cette invention procure un système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule comportant un premier système de détection acoustique et un deuxième système de détection capacitif, tous deux prévus pour détecter des obstacles dans la même direction, et un générateur de signal d'alarme destiné à générer un signal d'alarme pour le conducteur du véhicule lorsque chaque système détecte un obstacle. Ceci apporte comme avantage que le système capacitif peut détecter des objets en dessous de la distance minimum ou dans des zones aveugles du système acoustique. Un système d'aide à la manoeuvre de véhicule incorporant l'invention va maintenant être décrit à titre d'exemple seulement en se référant aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue de dessus générale d'une automobile utilisant un capteur acoustique d'avertissement de proximité de l'état de la technique; La figure 2 représente une vue générale d'une automobile utilisant un système d'aide à la manoeuvre selon l'invention; La figure 3 représente une vue plus détaillée du système d'aide à la manoeuvre de la figure 2; La figure 4 est un graphique explicatif représentant le fonctionnement du système de la figure 3; La figure 5 représente une vue détaillée d'une variante du système d'aide à la manoeuvre selon l'invention; et La figure 6 représente une vue générale d'une automobile utilisant un autre système d'aide à la manoeuvre selon l'invention. Une automobile 1 comportant un système acoustique d'avertissement de proximité est représenté en vue de dessus sur la figure 1 L'automobile 1 porte sur son pare-choc arrière deux unités d'émission et de réception acoustique 2 A et 2 B Ces unités sont reliées à une alimentation et à une électronique de traitement du signal (non représentées) Chacune des unités d'émission et de réception acoustique 3 émet un faisceau en forme d'éventail 3 d'énergie sonore et la présente d'objets à l'intérieur des faisceaux 3 est détectée par l'énergie sonore réfléchie par les objets et reçue par les unités d'émission et de réception acoustique 2 Ceci est un système acoustique de détection par écho conventionnel. L'énergie émise, la fréquence de répétition d'impulsion et la longueur d'impulsion des unités d'émission et de réception acoustique 2 et le traitement de signal utilisé pour le signal reçu définissent la portée maximum des unités d'émission et de réception acoustique 2 et cette portée maximum est indiquée par un trait en pointillé 4 Le système de détection de proximité acoustique a une portée maximum d'environ 1,2 m et une portée minimum d'environ 100 mm, la portée minimum étant déterminée comme cela a été expliqué ci-dessus par la longueur d'impulsion du signal acoustique émis et par les unités d'émission et de réception acoustique 2. N'importe quel objet à l'intérieur des faisceaux 3 A et 3 B, au- delà de la portée minimum du système et plus proche de l'automobile 1 que la portée maximum indiquée par le trait en pointillé 4 génère une réponse de la part du système de détection de proximité acoustique Afin de s'assurer que le système est utilisable, la largeur combinée maximum des deux faisceaux 3 A et 3 B en dessous de la portée maximum 4 doit être maintenue suffisamment faible afin d'éviter un grand nombre de fausses alarmes déclenchées par des objets sur le côté et avec lesquels l'automobile 1 ne risque pas d'entrer en collision Ceci limite la largeur angulaire des faisceaux 3 A et 3 B et il en résulte qu'il y a un espace 34 (représenté de façon hachurée sur la figure 1) entre les faisceaux 3 A et 3 B à proximité de l'automobile 1. Plus clairement, aucun avertissement n'est produit par un obstacle dans cet espace 34 ou en dessous de la portée minimum du système. Si l'on se réfère à la figure 2, un système d'aide de la manoeuvre de véhicule représenté d'une manière générale en il est monté sur une automobile 12. Ce système d'aide à la manoeuvre est prévu pour être utilisé comme système d'aide au stationnement Dans cet exemple, l'aide au stationnement est prévue pour fonctionner en marche arrière, de sorte qu'il est monté à l'arrière de l'automobile 12. Le système d'aide au stationnement comporte un système acoustique et un système capacitif. La partie capacitive au système d'aide au stationnement est constituée par une bande métallique conductrice 13 montée à l'arrière d'une automobile et isolée de la carrosserie de l'automobile 12 par une bande isolante 14 entre la bande conductrice 13 et la carrosserie de l'automobile. La partie capacitive du système d'aide au stationnement est représentée plus en détail sur la figure 3 La bande conductrice 13 est reliée à un circuit de temporisation numérique 15 Le circuit de temporisation numérique 15 relie alternativement la bande conductrice 13 à sa piste d'alimentation de tension positive de 5 volts et à la masse en passant par une résistance 16 d'une valeur connue et mesure la tension de la bande conductrice 13 en utilisant un détecteur de tension 17 Un contacteur 18 est prévu pour relier la bande conductrice 13 à la piste d'alimentation de + 5 volts ou bien à la masse et le contacteur est commandé par une unité de commande de contacteur 19 qui actionne le contacteur 18 en réponse à la valeur de tension produite par l'unité de mesure de tension 17 Lorsque la bande conductrice 13 est à une tension de 3 volts, l'unité de commande de contacteur 19 bascule le contacteur 18 afin de relier la bande conductrice 13 à la masse, et de manière similaire, lorsque la tension de la bande conductrice 13 est à 1 volts, l'unité de commande de contacteur 19 bascule le contacteur 18 afin de relier la bande 13 à l'alimentation de + 5 volts Il en résulte que la tension de la bande 13 varie de manière cyclique entre 1 et 3 volts comme cela est représenté sur la figure 4. La période t nécessaire pour réaliser un cycle de charge et de décharge dépend des tensions de commutation utilisées, de la valeur de la résistance 16 et de la capacité de la bande conductrice 13 Du fait que la valeur de la résistance 16 est constante, tout changement de la période t est dû à des changements de la capacité de la bande conductrice 13 Afin de permettre à des changements de la période t d'être mesurés, l'unité de commande de contacteur 19 est également reliée à une unité de temporisation 20 qui reçoit une impulsion de l'unité de commande de contacteur 19 chaque fois que l'unité de commande de contacteur 19 bascule le contacteur 18 L'unité de temporisation 20 reçoit ainsi une impulsion chaque fois que la tension de la bande conductrice 13 atteint une valeur de 1 volt ou 3 volts, c'est-à-dire chaque crête ou chaque creux sur le graphique de la figure 4. L'unité de temporisation 20 reçoit également un signal d'horloge haute fréquence provenant d'une horloge 21 L'unité de temporisation 20 est essentiellement un compteur qui compte les impulsions d'horloge provenant de l'horloge 21 et est remis à zéro par chaque deuxième impulsion provenant de l'unité de commande de contacteur 19, et lorsque l'unité de temporisation 20 est remise à zéro, elle envoie son compte courant à un dispositif de traitement 22. Le dispositif de traitement 22 stocke dans une mémoire 23 une information numérique provenant de l'unité de temporisation 20 et compare le dernier compte avec une moyenne mobile des comptes reçus pendant les 8 secondes précédentes et mesure la différence entre les comptes et la moyenne mobile. La capacité de la bande conductrice 13 dépend de la proximité des objets, et lorsque l'automobile 12 se rapproche des objets, la capacité de la bande conductrice 13 augmente et il en résulte que la période t de chaque cycle de charge et décharge devient plus longue et le compte reçu par le dispositif de traitement 22 augmente en conséquence Le dispositif de traitement 22 compare la différence entre le dernier compte reçu et la moyenne mobile des comptes reçus pendant les 8 secondes précédentes à un seuil également stocké dans la mémoire 23, et si la différence est négative ou bien est positive et en dessous du seuil, le dispositif de traitement 22 ne réagit pas. Toutefois, si la différence est positive et au-dessus du seuil, le dispositif de traitement 22 le signale à une unité d'alarme 24 Le seuil est réglé de telle sorte que le changement de temps dépasse le seuil lorsque un obstacle se trouve à environ 100 mm de la bande métallique conductrice 13. Un système acoustique de détection par écho conventionnel 25 est également relié au générateur d'alarme 24 Le système acoustique de détection par écho 25 utilise une paire d'unités d'émission et de réception acoustique 26 située dans le pare-choc arrière de l'automobile 12 et dirigée vers l'arrière. Les deux unités d'émission et de réception acoustique 26 sont placées de façon à procurer une couverture de l'arrière de l'automobile 12 comme cela est représenté sur la figure 1 Des unités de détection acoustique par écho de ce type sont bien connues et sont divulguées par exemple par la demande précédemment citée. Le système acoustique 25 délivre également un signal au générateur d'alarme 24 lorsque un signal acoustique en retour au-dessus d'une amplitude de seuil est détectée par une des unités d'émission et de réception acoustique 26 Les signaux provenant du système acoustique 25 et délivrés au générateur d'alarme 24 indiquent la distance de l'objet détecté de manière acoustique par rapport à l'automobile 12 et le générateur d'alarme 24 génère une alarme acoustique au moyen d'un haut-parleur 27 dans le compartiment conducteur de l'automobile 12 et une alarme visuelle en utilisant une lampe 28 située sur le tableau de bord de l'automobile 12. Le générateur d'alarme 24 amène le haut- parleur 27 à produire un signal sonore modulé sous la forme d'une série d'impulsions sonores qui augmentent en fréquence lorsque l'obstacle détecté de manière acoustique se rapproche de l'automobile et amène de manière simultanée la lampe 28 à clignoter de plus en plus vite lorsque l'obstacle détecté de manière acoustique se rapproche de l'automobile 12 Lorsque l'obstacle détecté de manière acoustique est à une distance prédéterminée de l'automobile 12, ou bien si la présence d'un objet détecté de manière capacitive par le dispositif de traitement 22 est signalé, le générateur d'alarme 24 amène la lampe 28 à s'allumer de façon continue et le haut-parleur 27 à générer un son continu de tonalité élevée Le générateur d'alarme 24 reçoit également des données sur le fil 29 indiquant quel rapport de l'automobile 12 est enclenché et ne génère pas de signal d'alarme sauf si l'automobile est au point mort ou en marche arrière, évitant ainsi des alarmes inutiles lorsque l'automobile avance. Un bouton de dérivation manuel 30 est également placé sur le tableau de bord de l'automobile et lorsque le bouton de dérivation 30 est enfoncé, le générateur d'alarme 24 ne peut produire une alarme pendant une courte période, ceci permettant au conducteur de reculer à proximité d'un obstacle pour lequel il a déjà été averti sans être davantage gêné par les alarmes 27 et 28. Un agencement similaire des systèmes acoustique et capacitif peut également être prévu à l'avant de l'automobile 12 Dans ce cas, le générateur d'alarme 24 est validé par des données sur le fil 29 indiquant que le premier rapport, le point mort ou la marche arrière ont été sélectionnés En variante, la validation ou l'invalidation de le générateur d'alarme 24 peut être commandée par la vitesse réelle du véhicule plutôt que par le rapport sélectionné, ceci étant particulièrement utile dans des véhicules équipés d'une boîte de vitesse automatique ou dans des automobiles n'ayant pas de vitesses comme par exemple les véhicules électriques. Bien que le système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule représenté ait un système acoustique monté dans le pare-choc de véhicule et un système capacitif monté ailleurs, le système capacitif peut en variante également être placé sur les pare-chocs si le véhicule a des pare-chocs en matière plastique non conductrice. Lorsqu'une automobile a des systèmes d'avertissement de proximité capacitif et acoustique dirigés vers l'avant et vers l'arrière de l'automobile 12, le générateur d'alarme 24 reçoit des entrées provenant de quatre systèmes séparés, deux systèmes acoustiques 25 et deux systèmes capacitifs 15 et est prévu pour faire retentir ses alarmes en réponse à des avertissements de proximité provenant des capteurs dirigés vers l'avant lorsque l'automobile est sur le premier rapport ou au point mort ou bien provenant des capteurs dirigés vers l'arrière lorsque l'automobile est au point mort ou en marche arrière En variante, le générateur d'alarme 24 peut produire une alarme en réponse à un avertissement de proximité provenant de n'importe lequel des capteurs indépendamment du fait que l'automobile 12 est sur le premier rapport, au point mort ou en marche arrière ou bien deux lampes d'avertissement séparées peuvent être prévues, une qui est allumée lorsque l'avertissement provient des capteurs dirigés vers l'avant et l'autre qui est allumée lorsque l'avertissement provient des capteurs dirigés vers l'arrière. La capacité de la bande conductrice 13 peut bien sûr être mesurée d'une autre manière afin d'obtenir le même résultat, et si l'on se réfère par exemple à la figure 5, il y est représenté une variante du système de détection capacitif dans lequel la bande conductrice 13 est reliée à une inductance 30 de telle sorte que la bande conductrice 13 agit sert de condensateur et l'inductance 30 forme un circuit résonant accordé Ce circuit accordé est incorporé dans un oscillateur 31 de façon à générer une sortie à la fréquence de résonance du circuit accordé. La sortie de l'oscillateur 31 est envoyée vers un détecteur de fréquence 32 Le détecteur de fréquence 32 mesure la fréquence de sortie de l'oscillateur et la compare à une valeur de fréquence stockée dans une mémoire 33, et si la fréquence provenant de l'oscillateur descend de plus d'une valeur prédéterminée en dessous de la valeur de fréquence stockée dans la mémoire 33, le détecteur de fréquence 32 le signale à un générateur d'alarme 24 comme ci- dessus Lorsque chaque valeur de fréquence est reçue, elle est stockée dans la mémoire 33, et chaque nouvelle valeur de fréquence est comparée à la moyenne mobile des valeurs de fréquence reçues pendant les 8 secondes précédentes. Les conditions d'environnement autour de l'automobile 12 affectent la capacité de la bande conductrice 13; en particulier, la pluie ou le il brouillard peuvent modifier de manière significative la capacité de la bande conductrice 13 et c'est dans ce but que les valeurs de temps délivrées au dispositif de traitement 22 sont comparées par celui-ci à la moyenne mobile des valeurs stockées dans la mémoire 23, qui ont été reçues pendant les 8 secondes précédentes, plutôt qu'à une valeur fixe stockée dans la mémoire 23 Du fait que les valeurs sont comparées à la moyenne mobile de celles reçues pendant les 8 secondes précédentes, n'importe quel changement progressif de capacité produit par des changements d'environnement externe, ainsi que n'importe quel changement progressif provoqué par la corrosion ou des effets de vieillissement similaires sur la bande conductrice 13 se trouvent en dessous du seuil et ne déclenchent pas une alarme Ces changements progressifs sont ainsi automatiquement corrigés par le système qui s'étalonne de lui-même à chaque lecture. Dans une autre de réalisation représentée sur la figure 6, une automobile 40 possède une première paire d'unités d'émission et de réception acoustique 41 A et 41 B montée sur son extrémité avant dirigée vers l'avant et une deuxième paire d'unités d'émission et de réception acoustique 42 A et 42 B montée en étant dirigée vers l'arrière L'automobile 40 possède également une première bande conductrice 43 montée sur son pare-choc avant et une deuxième bande conductrice 44 montée sur son pare-choc arrière, les deux bandes conductrices 43 étant séparées de la carrosserie du véhicule par le pare-choc qui est isolant de telle sorte qu'elles fonctionnent comme des condensateurs Les pare- chocs et les bandes conductrices 43 et 44 reviennent tous sur les côtés de l'automobile de telle sorte qu'ils s'étendent non seulement sur l'avant et l'arrière de l'automobile mais également partiellement sur ses côtés Il en résulte que les capteurs d'avertissement de proximité capacitifs comprenant les bandes conductrices 43 et 44 délivrent un avertissement concernant des objets proches des côtés de l'automobile 40 et également proche de l'avant et de l'arrière, permettant à des collisions dues au fait que l'automobile 40 touche des objets proches de ses côtés d'être évitées Il ne serait pas pratique d'avoir un système d'avertissement de proximité acoustique dirigé vers les côtés de l'automobile 40 du fait qu'il est normal lorsque l'on se gare d'être assez proche des objets sur le côté, de sorte qu'un tel système acoustique produirait continuellement des alertes inutiles, et la portée relativement courte des capteurs capacitifs garantit que seul des objets se trouvant très près des côtés de l'automobile 40 génèrent des avertissements. La bande conductrice 13 peut être intégrée à l'automobile sous la forme d'une bande décorative ou bien des bandes existantes peuvent être utilisées pour permettre l'ajout d'un système d'aide au stationnement. Plutôt que de prévoir un simple avertissement de la proximité, le capteur capacitif peut générer une valeur de distance réelle à partir du temps ou de la valeur de capacité et la fournir au conducteur. Bien que les systèmes décrits soient prévus pour une utilisation comme aides au stationnement, ils peuvent également être utilisés comme systèmes de mesure ou d'avertissement de proximité pour d'autres types de manoeuvre par des véhicules. Des aides à la manoeuvre du type décrit peuvent bien sûr être utilisées sur des véhicules autres que des automobiles. Les tensions de commutation et les valeurs de temps de moyenne mobile utilisées sont simplement des exemples et peuvent être modifiées afin d'obtenir un meilleur fonctionnement du système. L'utilisation d'une moyenne mobile dans le traitement n'est pas essentielle, et d'autres formes de moyenne peuvent être utilisées. Les alarmes précises générées et leur formes peuvent être modifiées si cela est nécessaire. REVENDICATIONS 1 Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule caractérisé en ce qu'il comporte un premier système de détection acoustique ( 25) et un deuxième système de détection capacitif ( 15), tous deux prévus pour détecter des obstacles dans la même direction, et un générateur de signal d'alarme ( 24) destiné à générer un signal d'alarme pour le conducteur du véhicule lorsque chaque système détecte un obstacle. , 2 Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier système de détection ( 25) est un système de détection acoustique par écho. 3 Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ledit deuxième système de détection capacitif ( 15) comporte un élément conducteur ( 13) monté sur l'extérieur du véhicule, des moyens de détection de capacité ( 16 à 22) destinés à détecter la capacité de l'élément conducteur ( 13) et des moyens ( 22) destinés à indiquer au générateur de signal ( 24) que la capacité de l'élément conducteur ( 13) augmente. 4 Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule selon la revendication 3, caractérisé en que les moyens de détection de capacité ( 16 à 22) chargent et déchargent de manière alternée l'élément conducteur ( 13) entre deux tensions prédéterminées et mesurent le temps pris pour un cycle de charge et de décharge afin de détecter des changements de capacité. Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte de manière additionnelle une mémoire ( 23) associée aux moyens de détection de capacité ( 16 à 22), chaque temps de cycle de charge et de décharge étant stocké dans la mémoire ( 23). 6 Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte de manière additionnelle des moyens de comparaison qui comparent chaque temps de cycle de charge et de décharge à une moyenne mobile des temps pris par le cycle de charge et de décharge pendant une période précédente prédéterminée. 7 Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le générateur de signal d'alarme ( 24) génère un signal modulé en réponse à la détection d'obstacles au- dessus d'une distance prédéterminée par le système acoustique ( 25) avec la modulation qui dépend de la distance et génère un signal continu en réponse à la détection d'obstacles par le système capacitif ou bien la détection d'obstacles en-dessous de la distance prédéterminée par le système acoustique. 8 Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal d'alarme est acoustique. 9 Système d'aide à la manoeuvre d'un véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal d'alarme est visuel.