Brevet FR2756401A1 — publié le 19980529

La présente invention est relative à la détection d'intrusion dans un véhicule automobile. Plus particulièrement, elle concerne les procédés et dispositifs de détection d'intrusion par émission et réception d'ondes, notamment de type ultrasonores. Les détections de ce type sont le plus souvent d'une mise au point difficile et font généralement l'objet de compromis entre sensibilité de détection et immunité vis à vis des événements susceptibles de déclencher des fausses alarmes. Le véhicule y est le siège d'un champ d'ondes, combinaison des ondes émises et réfléchies dans le véhicule, qui est stationnaire si l'environnement est totalement calme ou quasi stationnaire si par exemple l'environnement subit de légères variations de température. La détection d'un mouvement se fait classiquement par démodulation de l'amplitude ou de la phase de l'onde ultrasonore reçue au niveau du récepteur et analyse de l'onde reçue en fonction de plusieurs critères cumulatifs, tels que l'amplitude, la durée et la fréquence du signal détecté. Par exemple, on décide qu'une intrusion se caractérise par un niveau de signal supérieur à un seuil donné dans la bande de fréquence de 5 à 50 Hz pendant une durée supérieure à 0,6 seconde. Toutefois, ces règles de décision ne sont généralement pas totalement satisfaisantes, étant donné qu'elles correspondent à un compromis entre différentes situations possibles. Les risques de fausses alarmes en présence d'un événement ou d'un environnement nouveau (vibration particulière du véhicule, position de siège non prévue, etc) restent importants. Un but de l'invention est de proposer une détection d'intrusion qui présente de bons résultats en termes de sensibilité et avec laquelle le risque de fausses alarmes est encore réduit pour devenir quasiment nul. Elle propose à cet effet un procédé de détection d'intrusion dans un véhicule automobile par émission et réception d'ondes, notamment ultrasonores, caractérisé en ce qu'on détermine sur les signaux reçus les valeurs de plusieurs paramètres donnés et en ce qu'on applique sur ces paramètres un traitement de logique floue pour déterminer une (ou plusieurs) grandeur(s) de sortie à partir de laquelle (desquelles) on décide ou non le déclenchement de l'alarme. On rappelle que la théorie de la logique floue permet de traduire la plus ou moins grande appartenance à un état donné à partir de fonctions d'appartenance qui associent à une valeur d'un paramètre donné une valeur représentative du degré d'appartenance à cet état. Un traitement de logique floue consiste à déterminer à partir des valeurs des paramètres dont on dispose des valeurs de degrés d'appartenance à différents états, à appliquer à ces valeurs de degrés d'appartenance des règles d'inférence permettant de déterminer des valeurs de degrés d'appartenance à d'autres états, puis à déterminer en fonction des valeurs de degrés d'appartenance ainsi obtenues la valeur d'un ou plusieurs paramètres de sortie. Pour une présentation plus détaillée de la théorie de la logique floue, ainsi que d'exemples d'applications pour celle-ci, on pourra avantageusement se référer aux différentes publications suivantes: "L'intelligence dévoilée ou la logique floue", Claire REMY, Microsystèmes, mai 1986, - "Intelligence artificielle - la logique floue", Jean-Francois PEYRUCAT, Mesures, octobre 1994, - "Fuzzy logic in control systems, Fuzzy logic controller, Part I" et "Fuzzy Logic in Control Systems, Fuzzy Logic Controller, Part II, Chuen Chien LEE, in IEEE Transaction on systems, man and cybernetics, Vol 20, mai- avril 1990, - "Fuzzy control theory: a nonlinear case", Hao YING, William SILER et James J. BUCKLEY, in Automatica Vol 26, No. 3, 1990. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit. Cette description est purement illustrative et non limitative. Elle doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 illustre une décomposition spectrale que l'on réalise dans un mode de mise en oeuvre possible pour l'invention; - la figure 2 illustre une forme possible pour les fonctions d'appartenance à différentes valeurs linguistiques de deux bandes spectrales de la décomposition de la figure 1; - la figure 3 est un graphe sur lequel on a porté l'évolution en fonction du temps de la grandeur en sortie d'un traitement conforme à un mode de mise en oeuvre possible de l'invention; la figure 4 est une représentation synoptique d'un dispositif conforme à un mode de réalisation possible de l'invention. La détection d'intrusions illustrée sur les figures 1 à 3 met en oeuvre, sur le signal démodulé (en phase ou en amplitude) une décomposition du signal selon plusieurs bandes de fréquences successives de même largeur entre 0 et 200 Hz, correspondant par exemple aux filtrages 1 à 5 tels qu'illustrés sur la figure 1. L'analyse spectrale des événements auxquels un véhicule peut être soumis, notamment des bruits (vent, infrarouge, gradient thermique), des chocs (vitres, roues, carrosserie), ainsi que des intrusions (lentes ou rapides) montrent qu'il est possible de caractériser chacun de ces événements par leur niveau d'intensité dans chacune de ces bandes spectrales. Ainsi, un choc se caractérise par la présence de pics de signaux aux alentours des 20 Hz. Ou encore, le spectre typique d'une intrusion est un spectre large réparti entre 10 et 60 Hz. On met en oeuvre sur les valeurs d'intensité de signal dans chacune de ces bandes de fréquence un traitement de logique floue. A cet effet, à chaque bande de fréquence sont par exemple attribuées trois valeurs linguistiques telles que "faible", "moyen" et "fort" correspondant en fonction de l'intensité I du signal dans cette bande à des fonctions d'appartenance telles qu'illustrées sur la figure 2 pour les bandes N 1 et N 2. On rappelle qu'en logique floue, une fonction d'appartenance est une fonction qui donne une valeur (t(I)) traduisant le degré d'appartenance de l'événement à l'état qui correspond à la valeur linguistique qui lui est associée. Comme on peut le voir sur la figure 2, ces fonctions traduisent la continuité entre deux états successifs: lorsque l'intensité I du signal varie dans une bande spectrale donnée, le signal passe progressivement d'un état o il est considéré comme "faible", à un état o il est considéré comme "moyen", puis à un état o il est considéré comme "fort". Une fois déterminés, pour chaque bande spectrale 1 à 5, les degrés t(I) d'appartenance aux différents états qui correspondent aux trois valeurs linguistiques précitées (étape dite de "fuzzification"), on applique aux valeurs ainsi obtenues des règles d'inférence permettant de déterminer s'il doit ou non y avoir déclenchement d'alarme. On rappelle que les règles d'inférence sont des opérateurs appliqués aux degrés jt(I) d'appartenance aux différents états correspondant aux valeurs linguistiques d'entrée, pour déterminer le (ou les) degré(s) d'appartenance à un état correspondant à une valeur linguistique de sortie. Les opérateurs conjonctif et disjonctif A ET B, ALORS C, et A ou B ALORS C, principalement utilisés sont les opérateurs de Zadeh, qui s'écrivent mathématiquement respectivement: tc = min (VA, PB) et pc = max (PA, PB), O PA, PB et Pc sont les degrés d'appartenance aux états A, B et C. D'autres opérateurs peuvent bien entendu être utilisés, notamment les opérateurs de Mamdani, Larsen ou encore ceux de Lukasiewicz qui s'écrivent: tA ET B = max (0, V A + PB - 1) et PA OU B = min (1, PA + PB) Dans l'exemple illustré sur les figures 1 à 3, les règles d'inférence utilisées peuvent être les suivantes. Si le niveau dans la bande N 1 est fort et que le niveau dans les bandes N 2 et N 3 est faible ALORS le niveau de la sortie DECLENCHEMENT ALARME est "faible" (cas du bruit thermique), ce qui se traduit par exemple mathématiquement par: 1 DECLENCHEMENT ALARME FAIBLE = min (PBANDE 1 FORT r BANDE 2 FAIBLE, PBANDE 3 FAIBLE) Si le niveau dans la bande N 1 est faible et le niveau dans les bandes N 2 et 3 est fort ALORS le niveau de la sortie DECLENCHEMENT ALARME est "fort" (cas de l'intrusion), ce qui se traduit par exemple mathématiquement par: DECLENCHEMENT ALARME FORT = min (PBANDE 1 FAIBLE PBANDE 2 FORT, PBANDE 3 FORT) Si le niveau dans la bande N 1 est faible, le niveau dans la bande N 2 est fort et le niveau dans la bande 3 est faible ALORS le niveau de la sortie DECLENCHEMENT ALARME sera faible (cas de la vibration), ce qui se traduit par exemple mathématiquement par: t2 DECLENCHEMENT ALARME FAIBLE = min (PBANDE 1 FAIBLE, r BANDE 2 FORT, PBANDE 3 FAIBLE) Ainsi, pour une configuration d'entrée donnée, on dispose, pour chaque règle d'inférence, d'une valeur de sortie à partir de laquelle il est possible de calculer, dès lors que l'on connaît la fonction d'appartenance de sortie, la valeur du paramètre que l'on cherche à déterminer (en l'occurrence, un niveau de déclenchement d'alarme). Selon la terminologie généralement utilisée en logique floue, cette étape du traitement est désignée par "défuzzification". La décision de déclenchement d'alarme est ensuite prise en fonction des différents niveaux de déclenchement alarme calculés pour chacune des règles d'inférence. Par exemple, on pondère ces différents niveaux pour calculer une valeur barycentrique. La grandeur de sortie ainsi obtenue est comparée à un seuil de déclenchement de l'alarme. Avantageusement, pour tenir compte du caractère évolutif des événements, le calcul de la grandeur de sortie est répété régulièrement et l'on réalise un lissage sur l'échantillonnage ainsi obtenu. Le temps d'échantillonnage est avantageusement compris entre 0,01 et 0,2 seconde. On a illustré sur la figure 4 un mode de réalisation possible pour un dispositif conforme à l'invention. Ce dispositif comporte un émetteur ultrasonore 1 relié à l'entrée à un oscillateur 2 pour la génération en continu d'un signal modulé en amplitude. Il comporte également un capteur d'ultrasons 3 monté en série avec un amplificateur 4, des moyens 5 de démodulation en amplitude par redressement, ainsi que des moyens de filtrage 6, qui définissent un filtre passe-bas pour la bande N 1, trois filtres passe-bandes pour les bandes N 2 à 4, ainsi qu'un filtre passe-haut ou passe- bande pour la bande N 5 - un filtre passe-bande étant préférable pour couper toutes les fréquences hautes qui pourraient nuire au traitement. Les signaux en sortie de ces moyens de filtrage 6 sont échantillonnés et convertis numériquement en entrée d'un microprocesseur 7, qui met en oeuvre les traitements de "fuzzification", d'inférence et de "défuzzification" ainsi qu'un lissage numérique des grandeurs de sortie obtenues, puis une comparaison de ces grandeurs à une valeur seuil. Bien entendu, d'autres types de règles d'inférence que celles qui viennent d'être énoncées ci-dessus peuvent être appliquées, dès lors qu'elles sont en nombre suffisant pour répondre aux problèmes avec la précision requise. Notamment, des règles d'inférence sur les bandes N 4 et N 5 pourront également être utilisées pour éliminer certaines perturbations marginales. Egalement, les règles d'inférence peuvent être déterminées automatiquement par calcul neuromimétique à partir de fichiers de mesures expérimentales représentatifs de toutes les situations envisageables. On notera que de ce fait, le système est d'une grande souplesse, puisque le fichier des règles d'inférence peut être complété à tout instant par un fichier complémentaire, ce qui permet de corriger une lacune éventuelle sans avoir à modifier l'architecture du système. Egalement, d'autres variables d'entrée que l'intensité du signal dans certaines bandes de fréquences peuvent également être utilisées. En particulier, on peut utiliser, en combinaison avec un ou plusieurs paramètres relatifs à la fréquence du signal, la puissance moyenne du signal modulé, laquelle caractérise l'amplitude de l'évènement. Ainsi, les paramètres d'entrée du traitement de logique floue peuvent être constitués par les intensités de signal déterminées par les bandes de fréquence N 1 à N 5, ainsi que par la puissance moyenne du signal modulé. En variante encore, un paramètre relatif à la fréquence du signal peut être le nombre de passages à 0 du signal modulé, qui caractérise la fréquence du signal lorsque celui-ci est centré sur 0, ou le nombre de passages à 0 de sa dérivé, qui caractérise la fréquence dudit signal lorsque celui-ci n'est pas correctement centré sur 0. Ces deux paramètres peuvent être utilisés comme paramètres d'entrée du traitement, indépendamment l'un de l'autre ou ensemble, en combinaison avec la puissance moyenne du signal démodulé. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'intrusion dans un véhicule automobile par émission et réception d'ondes, notamment ultrasonores, caractérisé en ce qu'on détermine sur les signaux reçus les valeurs de plusieurs paramètres donnés et en ce qu'on applique sur ces paramètres un traitement de logique floue pour déterminer une (ou plusieurs) grandeur(s) de sortie à partir de laquelle (desquelles) on décide ou non le déclenchement de l'alarme. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination de ce(s) paramètre(s) de sortie est répétée régulièrement et en ce qu'on réalise un lissage sur l'échantillonnage ainsi obtenu. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le temps d'échantillonnage est compris entre 0,01 et 0,2 seconde. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une grandeur de sortie est un niveau de déclenchement d'alarme et en ce qu'on compare ce niveau de déclenchement à un seuil de déclenchement prédéterminé. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un paramètre d'entrée est un paramètre lié à la fréquence du signal. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un autre paramètre d'entrée est la puissance du signal démodulé. 7. Procédé selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'on filtre le signal reçu pour déterminer l'intensité de ce signal dans différentes bandes de fréquence et en ce que les intensités de signal ainsi déterminées pour ces différentes bandes sont utilisées comme paramètres d'entrée du traitement de logique floue. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les bandes de fréquence sont au nombre de cinq réparties entre 0 et 200 Hz et sont sensiblement de même largeur de bande. 9. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'émission (1,2) et de réception (3) d'un signal, des moyens (5, 6) pour la détermination de différents paramètres sur le signal reçu, ainsi que des moyens (7) pour mettre en oeuvre un traitement de logique floue sur ces paramètres d'entrée et pour commander le déclenchement éventuel de l'alarme en fonction du (ou des) paramètre(s) déterminé(s) en sortie de ce traitement.