Brevet FR2801984A1 — publié le 20010608

Etat de la technique. L'invention concerne un procédé de saisie d'objets mobiles et/ou fixes dans un trajet en courbe d'un véhicule selon lequel avec un capteur radar on détermine la distance et la vitesse de l'objet réfléchissant, la fréquence du signal d'émission étant modulée selon un procédé à rampes multiples suivant une forme de rampe, et on effectue l'analyse spectrale des signaux formés par le mélange du si- gnal émis et du signal reçu, et au moins une rampe présente une pente différente de celle des autres rampes, notamment une pente plus faible dans la courbe de fréquence. L'invention concerne ainsi un procédé de saisie d'objets mobiles et/ou fixes dans la trajectoire courbe d'un véhicule, par exemple pour prévoir le profil de la route ou pour associer des voies de circulation déterminées à des vé- hicules en amont. Il est par exemple connu, selon le document DE 42 42 700 A1, de monter un capteur radar pour détecter des objets se déplaçant ou se situant devant un véhicule. Ce cap- teur radar est par exemple un composant d'un système de con- fort de véhicule ACC (commande adaptative de vitesse de croisière) selon lequel on traite en permanence des informa- tions concernant la distance et la vitesse relative d'un vé- hicule à l'autre, en fonction des caractéristiques de la route. Par exemple, de façon connue, selon le document DE 195 30 065 Ai, on installe un radar FMCW (onde à modula- tion continue de fréquence) extérieurement dans la zone avant du véhicule, ce radar comportant à la fois des moyens d'émission avec un système d'antenne pour générer le faisceau radar et un récepteur avec un circuit électronique d'exploitation. Un procédé à plusieurs faisceaux peut, selon le document DE 195 30 065 Ai, déterminer également le posi- tionnement latéral des objets, par exemple des véhicules dans une courbe. Dans les dispositifs connus ci-dessus, on utilise le déphasage Doppler créé par le mouvement relatif de l'objet réfléchissant par rapport à l'objet qui mesure. Pour obtenir à la fois la distance et la vitesse de l'objet réfléchissant, on module la fréquence du signal d'émission selon une courbe en rampe; pendant la montée et la descente de la fréquence du signal d'émission on mélange le signal d'émission et le signal de réception. On fait une analyse spectrale des si- gnaux obtenus et à partir des fréquences des raies spectra- les, on détermine la distance et la vitesse des objets réfléchissants, se situant dans une plage d'éloignement pré- déterminée, par l'excursion de modulation respective. Pour exclure toute mesure éventuelle d'objets ap- parents, selon le procédé décrit ci-dessus, on utilise un procédé à plusieurs rampes, par exemple un procédé à quatre rampes. Selon ce procédé on divise les rampes montantes ou descendantes à faible pente; par exemple les rampes 3, 4 ont une pente différente de celle des rampes 1, 2, avec de préfé- rence une excursion de fréquence divisée par deux. L'exploitation supplémentaire de ces signaux réfléchis assure une association non équivoque de la position des objets, de la façon décrite dans le document DE 42 42 700 Al. On peut saisir le tracé de la chaussée ou une voie ou une prévision de trajectoire des véhicules en amont, en partant en principe du comportement des objets saisis par le capteur radar. Dans le cas présent il s'agit de véhicules. Avec les procédés connus décrits ci-dessus, on ne peut toute- fois obtenir que des objectifs qui se trouvent déjà dans une plage d'éloignement prédéterminée par l'excursion de modula- tion des rampes 1 et 2 (c'est-à-dire environ de 0 à 120 m pour une excursion de modulation de l'ordre de 200 KHz). Un tel procédé est par exemple décrit dans le document DE 197 22 947 Cl. De plus, il est également connu en soi d'assurer la prévision de la voie ou du trajet à l'aide de différents capteurs équipant le véhicule. Par exemple, on peut ainsi ex- ploiter la vitesse de lacet saisie par un capteur correspon- dant, c'est-à-dire la vitesse angulaire du véhicule autour de son axe vertical. On ne reconnaît toutefois une courbe que si le véhicule se trouve déjà dans la courbe, mais il est alors trop tard pour faire une prévision intéressante de la trajec- toire. Il faut en particulier éviter également, à l'entrée de la courbe, que la régulation se fasse sur des véhicules de voies voisines. Avantages de l'invention. La présente invention concerne un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'on utilise les compo- santes spectrales d'ordre supérieur du signal provenant de la ou des rampes à faible pente associées à une plage d'éloigne- ment de l'objet réfléchissant situé au-delà de la plage d'éloignement associée aux rampes ayant une pente plus éle- vée, pour déterminer la distance, la vitesse et l'angle d'objets. Le procédé selon l'invention on exploite les com- posantes spectrales d'ordre supérieur d'un signal, à partir des rampes de faible pente, par exemple les rampes 3 et 4. Pour la prévision de la trajectoire courbe dans le cas d'un capteur radar ACC du type défini ci-dessus, on utilise les moitiés supérieures des spectres, non exploitées jusqu'alors, des rampes de modulation 3 et 4, en détectant par exemple la plage d'éloignement de 120...240 m. Il est possible dans ces conditions de reconnaître des courbes dans le tracé de la route avant que les objets se trouvant à l'entrée de la courbe n'interviennent dans la régulation ACC. Les signaux des rampes 3 et 4 sont attribués à une plage d'éloignement de l'objet réfléchissant qui, du fait d'une pente plus faible, se situe audelà de la plage d'éloignement attribuée à la rampe 1 et à la rampe 2; on peut ainsi utiliser ces moyens en plus pour déterminer la distance, la vitesse et l'angle d'objets plus éloignés. Ces informations sont disponibles suffisamment tôt pour un sys- tème de régulation correspondant du véhicule, et permettent de prendre une décision suffisamment tôt concernant la perti- nence des cibles radars. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, à partir des composantes spectrales supérieures du signal des rampes 3 et 4, on détermine les maxima des si- gnaux correspondant aux faisceaux radars réfléchis par un ob- jet éloigné et qui déterminent l'angle respectif de la cible. A partir de l'évolution chronologique de l'angle objet res- pectif, on peut ainsi tirer des conclusions sur le tracé de la route et faire une prévision de tracé ou de trajectoire. L'angle objet respectif peut se calculer en appliquant les calculs sur un radar à plusieurs faisceaux, connu selon le document DE 195 30 065 Al. Il est en outre avantageux, en application du procédé selon l'invention, de faire une certaine discrimina- tion des objets selon leur distance et leur vitesse relative. De façon analogue au procédé d'exploitation à quatre rampes, on propose ainsi, de manière connue en soi, de calculer deux points d'intersection dans le diagramme vitesse/distance à partir des fréquences des maxima du signal des rampes 3 et 4. Par permutation de toutes les fréquences de la rampe 3 avec toutes les fréquences de la rampe 4 on obtient, avec chaque fois N détections, N points d'intersection parmi lesquels (N -N) représentent des cibles fictives. Pour réduire le nom- bre de cibles fictives on peut en principe envisager deux propositions. Dans l'association des maxima entre eux, on uti- lise comme critère les amplitudes respectives. Pour cela, on utilise le fait que la même cible fournit des niveaux sensi- blement identiques pour des rampes successives dans un inter- valle de quelques millisecondes. Ensuite, on peut calculer les angles des maxima avant la formation du point d'intersection. Les maxima appartenant à un objet doivent avoir approximativement le même angle. Puis on peut attribuer les doubles points d'intersection, selon leur pondération, à certaines classes d'objets (cibles fixes, camions, véhicules de tourisme). En fonction de la distance radiale et de l'angle de l'objet cha- que fois saisi, on peut également avantageusement déterminer, par un filtrage passe-bas, l'évolution chronologique du cen- tre de gravité de tous les intervalles latéraux obtenus; ce tracé est une mesure de la courbure de la trajectoire du vé- hicule. Dessins. Le procédé selon l'invention pour la détection ou saisie d'objets mobiles et/ou fixes dans une trajectoire courbe d'un véhicule sera décrit ci-après à l'aide des des- sins annexés dans lesquels: - la figure 1 est un schéma de principe d'une route avec un véhicule à l'entrée d'une courbe, - la figure 2 est un diagramme de la courbe de fréquence d'un capteur radar appliquant un procédé à quatre rampes, - la figure 3 donne un exemple de saisie d'un objet pour la distance et la vitesse en exploitant les points d'intersection des fréquences de toutes les quatre rampes, d'une manière connue en soi, - la figure 4 montre les résultats de l'analyse spectrale dans l'exploitation des maxima des signaux des quatre ram- pes, - la figure 5 montre un ordinogramme pour l'exploitation des résultats de mesures. Description de l'exemple de réalisation. La figure 1 montre un véhicule sur une route 2 divisée en voies 3, 4, 5. Le véhicule 1 est équipé d'un cap- teur radar 6 avec un cône de lobe 7; le véhicule se trouve à une distance d'environ 150 m avant l'entrée d'une courbe dont la courbure s'étend jusqu'à une distance d'environ 300 m. La chaussée est occupée par d'autres véhicules 9 à 13 consti- tuant des objets mobiles appartenant à différentes classes d'objets tels que des camions, des véhicules de tourisme ou des véhicules analogues, et des objets fixes 14, 15 sont pla- cés sur le bord de la route. Pour permettre un fonctionnement sans défaut au système de régulation ACC d'un véhicule 1, même sur une tra- jectoire en courbe, il est particulièrement important de pré- voir la trajectoire. La prévision de trajectoire donne une indication concernant la géométrie prévisible de la chaussée 2, pour sélectionner des objets pertinents pour la régula- tion. Dans le cas d'une chaussée 2 à plusieurs voies, cela signifie qu'on sélectionne le véhicule suivant se trouvant sur la même voie (ici la voie 4), et qu'il faut tenir compte de la courbure de la chaussée 2. La figure 2 donne les diagrammes des fréquences d'émission 20 et des fréquences de réception 22 ainsi que des fréquences de mélange 23 (f1... f4) du procédé de modulation à quatre rampes, en fonction du temps t, comme décrit dans l'état de la technique constitué par le document DE 42 42 700 Al. Les grandeurs sont combinées selon les rela- tions mathématiques suivantes: fi = ai * R - b *vr; f2 = ai * R + b * vr; f3 = a2 * R - b *vr; f4 =a2* R + b * vr avec al = 2* fhl / c *Tm; a2 = 2* fh2 /c * Tm;et b = 2* f0 / c dans ces relations: R = distance cible de l'objet rv = vitesse relative r f0 = fréquence porteuse c = vitesse de la lumière. La figure 3 montre un diagramme de la position des points d'intersection 24, 25 dans un champ dont les coor- données sont la vitesse relative v et la distance cible R de r l'objet. Le point d'intersection double 24 correspond aux droites fil f2; le point d'intersection double 25 correspond aux droites f3, f4. Comme les droites issues des signaux d'autres objets présentent également la même pente pour la fréquence mélangée chaque fois identique (f1...f4), on obtient ici seulement la combinaison des deux points d'intersection 24, 25 avec une grandeur de mesure non équivoque pour l'objet à définir. La figure 4 montre des diagrammes des distances d'objets R1-R4 mesurées à partir des rampes 1 à 4 selon la figure 2; cette figure montre également les maxima de si- gnaux 26-29 qui en résultent, chaque fois en fonction du temps t. Dans les diagrammes R1 et R2, pour une excursion de fréquence supposée égale à environ 200 KHz, on a une plage d'éloignement d'environ 150 m. Pour les diagrammes R3 et R4, du fait de la pente moindre (demi-excursion de fréquence), on aura ainsi, pour une excursion de fréquence supposée d'environ 100 KHz, une plage d'éloignement également d'envi- ron 150 m, et pour toute l'excursion de fréquence égale à KHz on aura une plage d'éloignement d'environ 300 m. Les maxima de signaux évoqués cidessus 26-29 se produisent dans la même plage de fréquences et peuvent être utilisés pour le procédé d'exploitation à quatre rampes; on a également d'autres maxima de signaux 30-32 dans la plage des fréquences comprises entre 100 et 200 KHz; ces maxima ne sont pas ex- ploités dans le procédé connu. A partir des maxima de signaux 30-32, sur la base des explications données ci-dessus, on ne peut obtenir que des points d'intersection doubles car ceux-ci ne se produi- sent qu'à des distances d'objets R3 et R4. En appliquant le procédé selon l'invention, il est toutefois avantageux de pouvoir faire une certaine discrimination des objets selon la distance et la vitesse relatives. De façon analogue au procé- dé d'exploitation à quatre rampes, il est ainsi proposé de calculer, de manière connue en soi, les points d'intersection doubles dans un diagramme vitesse/distance à partir des fré- quences des maxima de signaux des rampes 3 et 4. Pour la prévision de la trajectoire avec le cap- teur radar 6, on utilise les moitiés supérieures jusqu'alors non exploitées des spectres (voir figure 4) des rampes de mo- dulation 3 et 4, pour reconnaître les courbes dans le tracé de la chaussée 2 selon la figure 1, dans une plage d'éloignement dépassant par exemple 150 m, avant que les ob- jets se trouvant à l'entrée de la courbe soient pertinents pour la régulation proprement dite. Pour réduire le nombre des cibles fictives évo- quées dans le préambule de la présente description et qui sont issues de l'exploitation de deux points d'intersection, les étapes de procédé suivantes sont en principe possibles; elles sont représentées par l'ordinogramme de la figure 5. En associant les maxima 30-32 de différents intervalles de modu- lation on peut utiliser les amplitudes respectives comme cri- tères. Pour cela, on utilise le fait que la même cible fournit sensiblement le même niveau dans deux rampes succes- sives séparées d'un intervalle d'environ 1 ms. En second lieu, on peut calculer l'angle des maxima 20-32 de façon con- nue en soi avant de former un point d'intersection. Les maxi- ma 30, 31, 32 appartenant à un objet doivent avoir sensible- ment le même angle. Puis on peut associer les points d'intersection doubles ainsi perfectionnés en fonction de leur poids propre à des classes d'objets (cibles fixes, camions, véhicules de tourisme). La distance radiale et l'angle des objets 8-13 chaque fois détectés (voir figure 1) permettent également de déterminer de façon avantageuse, en effectuant un filtrage10 passe-bas, l'évolution chronologique du centre de gravité de tous les intervalles latéraux ainsi obtenus; ce tracé est une mesure de la courbure de la chaussée 2 pour le véhicule. R E V E N D I C A T I ON S 1 ) Procédé de saisie d'objets mobiles et/ou fixes dans un trajet en courbe d'un véhicule (1), selon lequel: - avec un capteur radar (6) on détermine la distance et la vitesse de l'objet réfléchissant (8-15), la fréquence (f) du signal d'émission étant modulée selon un procédé à ram- pes multiples suivant une forme de rampe, et on effectue l'analyse spectrale des signaux (f1...f4) formés par le mé- lange du signal émis et du signal reçu, et - au moins une rampe présente une pente différente de celle des autres rampes, notamment une pente plus faible dans la courbe de fréquence, caractérisé en ce qu' on utilise les composantes spectrales d'ordre supérieur du signal (f3, f4) provenant de la ou des rampes à faible pente associées à une plage d'éloignement de l'objet réfléchissant (10-15) situé au-delà de la plage d'éloignement associée aux rampes ayant une pente plus élevée, pour déterminer la dis- tance, la vitesse et l'angle d'objets (10-15). 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on utilise un procédé à quatre rampes, les deux rampes 1 et 2 ayant une pente élevée et les rampes 3 et 4 une pente plus faible. 3 ) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que - pour les maxima des signaux (30, 31, 32) obtenus à partir des composantes spectrales supérieures du signal (f3, f4), on détermine l'angle objet respectif résultant des rayons radars réfléchis par un objet (10-15), et - à partir du chronogramme de l'angle objet respectif, on fait une prévision de voie ou de trajet. 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on calcule l'angle objet respectif à l'aide d'un radar à faisceaux multiples (6). ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que pour déterminer la distance et/ou la vitesse des objets (10- ) détectés avec les maxima de signaux (30, 31, 32) prove- nant des rampes de faible pente, on exploite les amplitudes des maxima de signaux (30, 31, 32) en formant des points d'intersection doubles à partir des fréquences de ces maxima de signaux (30, 31, 32). 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que dans la succession chronologique des rampes de modulation d'émission, on attribue chaque fois le même objet (10-15) à des amplitudes sensiblement égales des maxima de signaux (30, 31, 32). 7 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que pour déterminer la distance et/ou la vitesse des objets sai- sis par les maxima de signaux (30, 31, 32) à partir des ram- pes 3 et 4, on calcule l'angle objet. 8 ) Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu' on associe des angles objets sensiblement identiques dans l'ordre chronologique des rampes de modulation d'émission chaque fois au même objet (30, 31, 32). 9 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' à partir de la détermination de la vitesse propre des objets détectés (8-15), on effectue une association entre les objets et les classes d'objets mobiles ou fixes. il ) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que par la distance radiale et l'angle des objets (8-15) chaque fois détectés, on détermine par un filtrage passe-bas5 l'évolution chronologique du centre de gravité de tous les intervalles latéraux ainsi obtenus, et le tracé est une me- sure de la courbure du trajet (2) du véhicule (1).