Brevet FR2734644A1 — publié le 19961129

Procédé de détection de la traversée d'un volume de contrôle par un mobile et équipement pour la mise en oeuvre du procédé L'invention concerne un procédé de détection de la traversée d'un volume de contrôle d'accès par un mobile, le volume étant défini par les ondes d'un émetteur à ultrasons, par réception d'échos de ces ondes sur un récepteur. Le terme mobile recouvre ici aussi bien les objets que les individus ou les animaux. Le problème à l'origine de l'invention concerne les usagers d'autobus et est de déterminer, par comptage à la montée et décomptage à la descente, le nombre d'usagers présents dans un autobus, afin de s'assurer d'une certaine concordance entre le nombre de titres de transport saisis par un lecteur et un nombre d'usagers. I1 faut donc pouvoir dénombrer les usagers en entrée et en sortie d'autobus, c'est-à-dire individualiser chaque usager pour effectuer ensuite une sommation. I1 était connu de dénombrer les objets d'une chaîne de production à l'aide d'un émetteur à ultrasons et de son lobe d'émission, en dénombrant, à l'aide d'un récepteur, les échos produits par les objets, disposés sur un convoyeur, traversant le lobe. Cependant, dans le cas du problème posé, les usagers ont des mouvements imprévisibles, des formes diverses et peuvent être serrés les uns contre les autres, ou encore faire demi-tour dans le volume de contrôle. Tout cela complique la détection du franchissement réel des portes et risque d'induire un fort taux d'erreur de comptage. La présente invention vise donc à détecter le passage d'un mobile en s'affranchissant de toutes les perturbations susceptibles de fausser la détection. A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un procédé du type indiqué ci-dessus, caractérisé par le fait que - on détecte les signaux des échos, des ondes émises, produits par un arrière-plan de référence à l'aide d'au moins deux récepteurs qu'on apparie, - on détecte une paire de transitions dans les signaux d'échos, pour en déduire le passage d'un mobile dans le volume de contrôle, et - on en déduit le sens, dans le temps, de la paire de transitions, pour en déduire le sens, dans l'espace, du passage du mobile. Ainsi, la détection d'un mobile, et de son passage, s'effectue par détection de la perturbation, ou affaiblissement, qu'il crée sur les échos de l'arrière- plan et non par une détection positive de sa présence. De ce fait, tout parasite venant s'ajouter à l'écho de l'arrière-plan est ignoré. De préférence, la détection s'effectue en temps réel. L'invention concerne aussi un équipement de détection pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention, comportant des moyens d'émission d'ultrasons dans un volume de contrôle d'accès susceptible d'être traversé par un mobile, et au moins un recepteur d'ultrasons agencé pour recevoir, dans un lobe de réception s'étendant dans le volume de contrôle, une suite de signaux d'échos de l'émission, caractérisé par le fait qu'il comporte un autre récepteur agencé pour recevoir une autre suite d'échos de l'émission, dans un autre lobe de réception, les deux lobes étant mutuellement décalés, des moyens de comparaison associés à des moyens de mémorisation d'échos, agencés pour détecter des transitions dans les deux suites, entre un signal d'un écho antérieur mémorisé et un signal d'un écho présent d'un arrière-plan du volume de contrôle et des moyens d'appariement agencés pour apparier des transitions des signaux d'écho, transitions appartenant respectivement aux deux suites, et pour en détecter le passage d'un mobile dans le volume de contrôle et en déterminer le sens d'après le sens, dans le temps, des paires de transitions. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée d'un équipement mettant en oeuvre le procédé de l'invention pour la détection de la traversée d'un volume de contrôle par un mobile, en référence au dessin en annexe, sur lequel - la figure 1 est une vue de dessus schématique représentant un volume de contrôle situé au niveau de la porte d'un autobus, - la figure 2 est une vue latérale en coupe du volume de contrôle, selon la ligne II-II de la figure 1, - la figure 3 est une représentation schématique par blocs de l'équipement de détection, - la figure 4 est une représentation d'échos successifs d'un arrière-plan et d'un mobile et - la figure 5 est un exemple de séquencement de transitions de signaux d'écho. La porte 2 d'un autobus 1, représenté partiellement sur les figures 1 et 2, permet la montée et la descente des usagers. Un émetteur à ultrasons 12 est disposé, dans l'autobus 1, ici au-dessus d'une zone comportant quelques marches d'accès, juste derrière la porte 2, et son lobe d'émission détermine un volume de contrôle d'accès 11, que traverse tout usager entrant (flèche 10) ou sortant. En l'absence d'usager s'interposant, les ondes émises sont réfléchies par un arrière-plan constitué par le plancher 3 de l'autobus 1. Plusieurs récepteurs d'ultrasons, ici quatre récepteurs 13-16 situés au-dessus du volume 11, sont disposés de façon que leur lobe de réception 23-26 traverse le volume de contrôle 11 jusqu'à atteindre le plancher 3 réfléchissant les ondes. Les lobes 23-24 et 25-26 constituent respectivement une première et une seconde barrière dans le volume 11 pour tout usager se déplaçant selon la direction de la flèche 10, dans un sens ou l'autre, c'est-à-dire que les deux barrières sont mutuellement décalées par rapport à la direction prédéterminée 10 de traversée du volume de contrôle 11 par les usagers. L'émetteur 12 est commandé par une base de temps 30, représentée sur la figure 3, pour émettre cycliquement, selon une période T, des impulsions d'ultrasons. En réception, le récepteur 13 fournit un signal d'écho à une mémoire 32, à travers un convertisseur analogique / numérique 31, alimentant aussi un circuit 33 de détection de transitions du signal d'écho relié à la sortie de la mémoire 32. De même, le récepteur 15 alimente des circuits 41-43, homologues respectifs des circuits 31-33. Dans cet exemple, les récepteurs 14 et 16 alimentent de même respectivement les circuits 31 et 41, en partage de temps avec les récepteurs 13 et 16. Chaque groupe de récepteurs 13-14 et 15-16 constitue ainsi un seul ensemble fonctionnel formant barrière et fournissant chacun une suite de signaux d'echo. Les circuits ci-dessus sont synchronisés par la base de temps 30, afin de pouvoir, en particulier, déterminer le retard des échos par rapport à l'instant d'émission de l'émetteur 12. La vitesse des ondes ultrasonores dans l'air étant connue, il en est déduit la distance entre le récepteur concerné 13-16 et la surface cause de l'écho. Les circuits 33 et 43 alimentent un circuit d'appariement 34 détectant le passage d'un usager et en déterminant le sens, selon le procédé qui va maintenant être expliqué. Les signaux des échos, des ondes émises, produits par l'arrière-plan de référence que constitue le plancher 3 étant détectés par les deux groupes de récepteurs 13-14 et 15-16, les circuits 33 et 43 en détectent les transitions puis le circuit 34 détecte une paire de transitions dans les signaux d'échos, transitions appartenant respectivement à l'une et à l'autre suite d'échos. Le circuit 34 en déduit le passage d'un usager dans le volume de contrôle 11, et il en déduit le sens, dans le temps, de la paire de transitions, pour en déduire le sens (10), dans l'espace, du passage de l'usager. La figure 4 représente l'évolution des échos de l'arrière-plan 3 et d'échos d'un usager. Le retard R du signal S, représentant l'écho detecté par rapport à son instant d'émission fixe par la base de temps 30, est porté en abscisse, tandis que son amplitude A est portée en ordonnée. Le retard R en abscisse correspond aux distances d entre les divers échos et le récepteur 13-16 concerné. La figure 4 represente l'une des suites d'échos d'émissions successives, séparées de la période T, représentées dans le plan de la figure avec à chaque fois un décalage des deux axes de référence A et R, dans la direction du troisième axe r en oblique, qui est un axe des temps et qui est étalonne selon les rangs temporels successifs ri des périodes d'emission successives. Les circuits comparateurs 33 et 43 effectuent des comparaisons cycliques entre le signal présent de rang ri et le signal précédent de rang riz fourni par la mémoire associée 32 ou 42 et en déterminent la position temporelle des transitions que présentent les échos S selon l'axe des temps r. Dans cet exemple, le signal d'écho AR de l'arrière-plan disparaît temporairement lors du passage d'un usager engendrant un écho US. La figure 5 illustre la traversée du volume 1l par un usager entrant dans l'autobus 1 et représente le signal S, sous forme binaire, de détection de l'arrière-plan (AR) et de l'usager (US), le temps t étant porté en abscisse. Un usager entrant dans l'un des lobes 23-24, c'est-à-dire franchissant la première barrière d'ultrasons, entraîne, à un instant tl, une transition correspondant à un affaiblissement, ici quasi total, du signal ARl de l'écho du plancher 3. Cet affaiblissement peut être total si l'usager occulte entièrement le plancher 3. Dans cet exemple, on suppose qu'au moins une partie des ondes reçues par l'usager est réfléchie vers l'un au moins des récepteurs 13-14, qui en détecte donc un écho USl. L'usager, poursuivant sa progression selon le sens de la flèche 10, sort des lobes 23-24 à un instant t2, correspondant à une deuxième transition de remontée au niveau normal, de repos, du signal d'écho ARl de l'arrière-plan 3, transition quasi simultanée avec la disparition de l'écho US1 de l'usager. En l'espèce, il s'agit donc d'une première transition, de disparition de l'arrière-plan 3, transition entre une détection de sa présence et une détection de son absence, et d'une deuxième transition, de reapparition de l'arrière-plan 3, inverse de la première. L'espace séparant les deux barrières 23-24 et 25-26 est ici relativement grand, si bien que l'usager ne pénètre dans les seconds lobes 25-26, à un instant t3, qu'après être sorti des premiers lobes 23-24. L'usager poursuivant son avance sort des deuxièmes lobes à un instant t4. Les deuxièmes récepteurs 15-16 détectent donc eux aussi une atténuation temporaire des signaux d'écho, AR2, de l'arrière-plan 3 et une apparition temporaire de signaux d'écho US2 de l'usager. L'écho de l'arrière-plan 3 présente un retard, par rapport à l'instant d'émission des ondes, qui est supérieur à celui de tout écho d'un passager traversant le volume 11. Ces deux échos sont donc parfaitement séparables temporellement et donc identifiables par les circuits 33 et 43. Le circuit 34 recevant les diverses transitions ci-dessus, les apparie. Ainsi, les transitions descendantes des signaux respectifs AR1 et AR2 forment une paire de transitions ayant une orientation temporelle, de tl vers t3, la première transition provenant de la première barrière 13-14 et la seconde provenant de la seconde barrière 15-16. L'association de cette orientation temporelle des transitions appariées en tl et t3 et des positions relatives des groupes de récepteurs 13-14 et 15-16 qui les ont engendrées permet alors au circuit 34 d'en déduire que l'usager entre dans l'autobus 1, donc progresse selon le sens de la flèche 10. Il aurait aussi pu être prévu que ce soient les transitions des echos de l'arrière-plan 3 aux instants tl et t4 qui soient appariées, c'est-à-dire que la paire de transitions prise en compte soit alors constituée d'une première transition, d'atténuation des signaux d'écho AR1 de l'un des premiers récepteurs 13-14, et d'une dernière transition, d'annulation de l'atténuation de signaux d'écho AR2 des seconds récepteurs 15-16, correspondant donc au retour de l'équipement à l'état repos, dans lequel les échos de l'arrière-plan 3 sont détectés, en permanence, sans aucune atténuation dans tous les lobes 23-26. Il aurait encore pu être prévu d'associer les transitions des instants t2 et t4, c'est-à-dire que l'on ne prenne en compte que les traversées totales du volume de contrôle 11. La sortie d'un usager de l'autobus 1 est détectée selon le même principe, en retournant l'axe des temps de la figure 5, l'instant d'entrée, alors t2, dans les "premiers" lobes 23-24 étant alors postérieur à l'instant d'entrée, alors t4, dans les "seconds" lobes 25-26. Dans le cas où les premiers 23-24 et seconds lobes 25-26 sont relativement proches, il peut y avoir inversion des instants intermédiaires t2 et t3, c'est-à-dire temporairement une détection simultanée par les première et seconde barrières 23-24 et 25-26. Revenant au premier exemple exposé, de la figure 5, on remarquera que, dans le cas où un usager ferait demitour après l'instant t3 de pénétration dans les seconds lobes 25-26, il serait détecté comme pénétrant dans l'autobus 1 à l'instant t3. Cependant, sa pénétration dans les premiers lobes 23-24 serait ensuite détectée et l'usager serait alors considéré comme étant un usager sortant, ce qui annulerait en quelque sorte la première détection, de sens inverse. Toujours dans le cas d'un demi-tour et lorsque les deux barrières 23-24 et 25-26 sont proches, il peut y avoir momentanément détection simultanée par celles-ci et la détection de l'entrée d'un usager dans l'autobus 1 peut intervenir dès l'instant d'entrée t3 (alors antérieur à t2) de l'usager dans les seconds lobes 25-26, donc au début d'une détection simultanée par les deux barrières.En cas de demi-tour, l'usager continue à être détecté par la première barrière 23-24, si bien qu'on détecte d'abord sa sortie de la seconde barrière 25-26 puis sa sortie de la première barrière 23-24. Dans le cas où la validation en entrée interviendrait à l'instant t4 de sortie de la seconde barrière 25-26, et non à l'instant t3, un demi-tour serait sans effet sur la détection tant qu'il interviendrait dans le volume 11. Afin de mieux interpréter l'information fournie par la disparition au moins partielle de l'écho de l'arrière-plan 3, le circuit 34 exploite aussi, à titre d'information de confirmation du passage, les échos US1 et US2 de l'usager. Afin d'éviter cependant une détection de parasites, le circuit 34 effectue, sur les signaux S des deux suites, un cumul de signaux d'échos successifs US de l'usager sur une durée déterminée et il ne valide la détection du passage de l'usager que si le cumul excède un seuil déterminé. Plus précisément, dans cet exemple, on procède à un échantillonnage cyclique des échos de rangs r successifs, au rythme T des émissions, et le cumul, numérique, porte sur le nombre des échos dont l'énergie excède un seuil déterminé.Pour cela, le circuit 34 comporte un circuit de filtrage temporel 35 qui effectue un filtrage passe-bas sur les transitions entre échos successifs, c'est-à-dire selon l'axe r des temps. Lorsqu'une transition de disparition au moins partielle, et supérieure à un seuil déterminé, de l'écho de l'arrière-plan 3 est constatée, le circuit 34 détermine une fenêtre temporelle, limitée par un retard minimal R1 et un retard maximal R2 par rapport à l'instant d'émission de l'émetteur 12, déterminant une tranche, ici sensiblement horizontale, du volume 11, dans laquelle se trouve l'usager (fig. 2) et limitée par deux surfaces respectivement distantes de dl et d2 du récepteur 13-16 correspondant. Le retard maximal R2 a une valeur nettement inférieure à celle du retard correspondant à l'écho du plancher 3, ce qui permet, comme expliqué plus haut, d'identifier chacun de ces deux échos, AR et US, dans l'écho global d'une émission. On remarquera que les mesures de distance, qui exploitent des mesures de retard par rapport à un instant d'émission, peuvent être effectuées sur des signaux non pas impulsionnels mais emis en permanence et ayant une caractéristique modulée cycliquement, afin de pouvoir en déterminer leur instant d'émission. Ce peut être par exemple un signal ultrasonore subissant une wobulation cyclique modifiant sa fréquence. Par ailleurs, d'une façon générale, l'arrière-plan pourrait être autre que le sol et, avec les lobes horizontaux, être situé à une distance quelconque au-delà du volume de contrôle et éventuellement être mobile, dans la mesure où ses échos sont détectables. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection de la traversée d'un volume de contrôle d'accès (11) par un mobile, le volume étant défini par les ondes d'un émetteur à ultrasons (12), par réception d'échos de ces ondes sur un récepteur, caractérisé par le fait que - on détecte les signaux des échos, des ondes émises, produits par un arrière-plan de référence (3) à l'aide d'au moins deux récepteurs (13-16) qu'on apparie, - on détecte une paire de transitions dans les signaux d'échos, pour en déduire le passage d'un mobile dans le volume de contrôle (11), et - on en déduit le sens, dans le temps, de la paire de transitions, pour en déduire le sens, dans l'espace, du passage du mobile. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la paire de transitions est constituée d'une première transition, d'atténuation, des signaux d'écho de l'un des récepteurs (13; 14), et d'une dernière transition, d'annulation de l'atténuation des signaux d'écho de l'autre récepteur (15; 16). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on détecte l'apparition d'un écho du mobile pour valider la détection de traversée. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel on effectue un cumul de signaux d'échos successifs du mobile sur une durée déterminée et on ne valide la détection du mobile que si le cumul excède un seuil déterminé. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on procède à un échantillonnage cyclique des échos et ledit cumul porte sur le nombre des échos dont l'énergie excède un seuil déterminé. 6. Équipement de détection pour la mise en oeuvre du procédé de la revendication 1, comportant des moyens (12) d'émission d'ultrasons dans un volume de contrôle d'accès (11) susceptible d'être traversé par un mobile, et au moins un récepteur d'ultrasons (13; 14) agencé pour recevoir, dans un lobe de réception (23; 24) s'étendant dans le volume de contrôle (11), une suite de signaux d'échos de l'émission, caractérisé par le fait qu'il comporte un autre récepteur (15; 16) agencé pour recevoir une autre suite d'échos de l'émission, dans un autre lobe de réception (25; 26), les deux lobes (23; 24, 25; 26) étant mutuellement décalés, des moyens de comparaison (33, 43) associés à des moyens de mémorisation d'échos (32, 42), agencés pour détecter des transitions dans les deux suites, entre un signal d'un écho antérieur mémorisé et un signal d'un écho présent d'un arrière-plan (3) du volume de contrôle (11) et des moyens d'appariement (34) agencés pour apparier des transitions des signaux d'écho, transitions appartenant respectivement aux deux suites, et pour en détecter le passage d'un mobile dans le volume de contrôle (11) et en déterminer le sens d'après le sens, dans le temps, des paires de transitions. 7. Équipement selon la revendication 6, dans lequel les moyens d'émission (12) et les récepteurs (13-16) sont disposés de façon à ce que 1 ' arrière-plan comporte le sol (3). 8. Équipement selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel les moyens d'appariement (34) sont agencés pour se synchroniser sur un rythme d'émission cyclique (T) des moyens d'émission et pour en déterminer une fenêtre temporelle (R1, R2) d'analyse d'échos du mobile. 9. Équipement selon l'une des revendications 6 à 8, dans lequel les moyens d'appariement (34) comportent des moyens de filtrage temporel (35) agencés pour effectuer un filtrage passe-bas sur les transitions entre échos successifs.