Brevet FR2831309A1 — publié le 20030425

La présente invention concerne un système de génération d'un signal d'information relatif à un choc inévitable d'un véhicule automobile contre un obstacle situé à l'avant de ce véhicule. Il existe déjà dans l'état de la technique, des systèmes de génération de ce type qui comportent des moyens d'acquisition d'informations relatives à la présence et à la position d'un ou de plusieurs obstacles à l'avant du véhicule. Ces systèmes sont par exemple basés sur l'utilisation d'un radar embarqué permettant d'indiquer par exemple au conducteur du véhicule, la présence d'un obstacle dans l'environnement du véhicule. Ces systèmes ont alors donné lieu au développement de systèmes d'anti-collision pour véhicules automobiles. Des systèmes mettant en oeuvre de tels concepts sont par exemple décrits dans les documents US-A-5 314 037 et US-A-6 085 151. Le principe de base de ces systèmes consiste en une étude des obstacles dans l'environnement du véhicule, basée sur une extrapolation dans le temps du comportement de ces obstacles, qui permet alors de conclure si un choc va avoir lieu ou non. Cependant, tous ces systèmes présentent un certain nombre d'inconvénients. En effet, les extrapolations du comportement des obstacles ne sont que des suppositions et ne prennent pas en compte d'éventuels changements par exemple de trajectoire du véhicule, à la suite par exemple d'un coup de volant brusque du conducteur de celui-ci, qui veut éviter un obstacle. Ensuite, des incertitudes peuvent exister sur la conclusion d'une scène de déplacement du véhicule. De plus, il est difficile d'être certain qu'aucun élément perturbateur n'est introduit dans le déroulement prévu de cette scène de déplacement. Par ailleurs, les systèmes développés dans l'état de la technique imposent l'utilisation de systèmes de détection d'obstacles très performants et très complets, permettant par exemple de délivrer des informations de position, de contour de l'obstacle, de vitesse éventuelle de celui-ci, d'accélération, etc.. Ces systèmes de détection doivent également être très fiables, ce qui se traduit par des coûts extrêmement élevés d'implantation de ces systèmes à bord des véhicules. Or, l'intégration de ces moyens coûteux se fait sans apporter de gain significatif en matière de sécurité, car jusqu'à présent aucun déclenchement des moyens de protection des passagers du véhicule n'est envisagé avant le choc, si ces moyens sont susceptibles d'être dangereux en cas de fausse alerte. On attend ainsi une confirmation du choc par des moyens classiques de détection avant de déclencher ces moyens de protection, ces moyens de détection classiques comprenant par exemple des accéléromètres ou autres. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système de génération d'un si- gnal d'information relatif à un choc inévitable d'un véhicule automobile contre un obstacle situé à l'avant de ce véhicule, du type comportant des moyens d'acquisition d'informations relatives à la présence et à la position d'un ou de plusieurs obstacles à l'avant du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'acquisition d'informations relatives au comportement dynamique du véhicule raccordés à des moyens de détermination d'une zone de déplacement inévitable du véhicule, et des moyens d'analyse de la position du ou de chaque obstacle et de la zone de déplacement inévitable du véhicule, pour engendrer le signal d'information de choc inévitable, lorsqu'un obstacle se trouve dans la zone de déplacement inévitable. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la Fig. 1 illustre les zones balayées par un véhicule en cas de tentative d'évidement maximal ; - les Figs. 2,3 et 4 illustrent le calcul de zones de déplacement inévitable d'un véhicule ; et - la Fig. 5 représente un schéma synoptique de la structure générale d'un système selon l'invention. La base du système selon l'invention repose sur la confirmation, lorsqu'un obstacle fixe est détecté à l'avant du véhicule, que le choc est réellement inévitable sans erreur possible. Ceci est rendu possible à partir de la constatation que certaines zones de déplacement de véhicule sont des points de non-retour. Par exemple, à 90 km/h, si un poteau est placé devant le pare-choc du véhicule, à 25 cm, il est impossible de l'éviter quoique l'on fasse. Reste alors à déterminer les conditions dans lesquelles ceci reste vrai. Il convient alors de déterminer où se situera le véhicule dans les instants futurs. Pour déterminer cette zone, on utilise des informations relatives au comportement dynamique du véhicule. Ces informations concernent par exemple des conditions de déplacement initiales du véhicule, comme par exemple sa vitesse à l'instant To de la mesure, etc... et des conditions limites d'évolution de ce véhicule, liées par exemple à l'adhérence du véhicule sur la route, etc... Ces conditions initiales sont des informations déjà présentes pour la plupart sur le réseau de transmission d'informations du véhicule. D'autres informations peuvent être obtenues par des capteurs spécifiques à la fonction envisagée. Cependant, l'information minimale nécessaire est celle liée à la vitesse de déplacement du véhicule. Les conditions limites d'évolution sont quant à elles liées par exemple à la capacité maximale de freinage et d'évitement du véhicule. En effet, tout véhicule, quel que soit l'état de ses pneumatiques et de la route sur laquelle il se déplace, de même que quel que soit le niveau du conducteur de celui-ci, ne peut freiner ni éviter un obstacle, avec une accélération longitudinale ou transversale supérieure par exemple à 10m. s'2. Ces différents éléments permettent de déterminer une zone de déplacement inévitable du véhicule dans les instants futurs, comme cela est illustré sur la figure 1. En effet, sur cette figure 1, le véhicule est désigné par la référence générale 1 et on a illustré à l'avant de celui-ci, par la flèche A, le déplacement du véhicule dans le cas d'un évidemment maximal par la gauche, et par la flèche B, le déplacement du véhicule dans le cas d'un évidemment maximal par la droite, ce qui permet de déterminer, par recouvrement, une zone désignée par la flèche C, qui est en fait une zone de déplacement inévitable du véhicule dans les instants futurs. Cette zone de déplacement inévitable est donc définie comme la zone à l'avant du véhicule qui est balayée par toutes les manoeuvres d'évitement pos- sibles de celui-ci. Elle correspond par exemple, à considérer un freinage maximal af appliqué suivant l'axe X du véhicule Xveh couplé à un braquage à gauche ou à droite suivant une accélération limite ab (axe Y du véhicule Yveh). Ceci peut être reproduit de la façon suivante : Zone de crash 'inévitable Obstacle ve. Véhicule équipé t t On conçoit alors que la présence d'un obstacle fixe dans la zone telle que définie rend l'occurrence d'une collision du véhicule avec cette zone, certaine. Une modélisation de cette zone peut ainsi être obtenue. Les accélérations maximales [af, ab] sont indépendantes du temps. Les directions tangentielles Ut et normale Un au déplacement du véhicule s'écrivent dans le repère cartésien (terrestre) : où v (t) est le module de vitesse : et Va sa valeur initiale. De ce même repère, l'accélération du véhicule est donnée par : la résolution de ces deux équations différentielles couplées, obtenue en posant z (t) = i. y (t), amène à : Le développement des formules précédentes à un ordre 2 par rapport au temps donne : Celui-ci correspond donc à assimiler le repère local lié au véhicule au repère terrestre et à négliger l'accélération d'entraînement dû à l'évitement./1 est à noter que cette hypothèse permet d'obtenir une modélisation indépendante du temps t, l'appartenance d'un point M [x, y] à la zone s'écrivant : f2yr, af 2 [yo-y] âf ox-xomin voJ-"---yo. voJ------ [yo-) y- !,. V-a-b b -b b j jy yo Ainsi, pour un véhicule lancé à 90 km/h, la zone balayée sera conforme à celle illustrée sur la figure 2. On notera sur cette figure que l'on a donné une estimation du temps nécessaire au véhicule pour se rendre dans les différents points de cette zone, mais que ceci n'est pas indispensable pour la fonction décrite et la définition de cette zone peut être mise à jour de façon instantanée dès que la vitesse du véhicule évolue. La première partie du système qui vient d'être décrite concerne donc l'acquisition d'informations relatives au comportement dynamique du véhicule qui permettent de déterminer une zone de déplacement inévitable de ce véhicule. La seconde partie concerne comme cela a été mentionné précédemment, la détection d'un obstacle à l'avant du véhicule et plus particulièrement l'acquisition d'informations relatives à la présence et à la position d'un ou de plusieurs obstacles. Ces informations sont délivrées de façon classique par des moyens formant capteur de détection, qui peuvent être basés sur différents principes. On notera que ces moyens n'ont pas besoin d'être très performants, puisque la zone à surveiller est relativement limitée et que la seule information requise est binaire, à savoir y-a-t'il un obstacle fixe dans la zone ? avec comme résultat, une réponse OUI ou NON. Les capteurs appropriés pour l'application envisagée peuvent être des capteurs déjà implantés à bord des véhicules pour d'autres fonctions, telles que par exemple des fonctions de régulation de vitesse automatique ou autres. Cependant, pour valider de façon certaine le fait qu'un obstacle se trouve dans la zone de déplacement inévitable du véhicule, il est nécessaire de prendre en compte un certain nombre d'erreurs éventuelles de positionnement commises par les capteurs. Ces erreurs éventuelles de positionnement se traduiront par la définition d'une zone de positionnement d'obstacle prenant en compte tous les décalages de position possibles de cet obstacle en raison des imprécisions de ces cap- teurs. Pour permettre la délivrance d'une information de choc inévitable, il faut alors que toute cette zone de position d'obstacle se trouve dans la zone de déplacement inévitable du véhicule. En cas de chevauchement, il y a en effet une incertitude sur l'aspect inévitable du choc. Ainsi, il convient d'analyser la position du ou de chaque obstacle tel que détecté à l'avant du véhicule par les moyens d'acquisition d'informations correspondants, et la zone de déplacement inévitable du véhicule telle que calculée précédemment, pour, lorsqu'un obstacle est détecté dans la zone, générer un signal d'information relatif à un choc inévitable vers les équipements de sécurité du véhicule qui peuvent alors être activés ou dans le cas contraire, rester en attente d'une nouvelle acquisition du ou des capteurs de détection d'obstacle. Le signal d'information peut alors être utilisé de différentes façons pour mettre en alerte un certain nombre de systèmes dont le fonctionnement pourra être déclenché immédiatement ou après réception d'un signal de confirmation, etc.. Ainsi par exemple, d'autres systèmes de détection de choc utilisant d'autres principes peuvent être couplés au système selon l'invention. Comme cela a été mentionné précédemment, des informations relatives au comportement dynamique du véhicule sont utilisées pour déterminer la zone de déplacement inévitable du véhicule. Dans les explications précédentes, seule la vitesse du véhicule a été prise en compte, car cette information est la seule à être nécessaire. Cependant, le calcul de la zone de déplacement inévitable peut être assuré en prenant en compte d'autres informations relatives au comportement dynamique du véhicule, comme par exemple l'adhérence du véhicule sur la route à l'instant T 0, l'angle de braquage du volant à cet instant To, la charge du véhicule, etc... Toutes ces informations complémentaires permettent alors d'affiner le calcul de la zone inévitable, et donc une détection au plus tôt d'un choc inévitable. Cependant, ces informations ne sont pas indispensables, la zone de déplacement inévitable définie par la vitesse seule appartenant à la zone définie à partir de plusieurs paramètres. Ces différentes informations peuvent alors être prises en compte par l'influence qu'elles ont sur les accélérations longitudinales et transversales maximales réalisables par le véhicule. Dans le cas où celles-ci ne sont pas disponibles, le système considère que le véhicule est dans des conditions idéales d'adhérence. On a représenté sur les figures 3 et 4, la prise en compte de l'information d'angle de braquage du volant. Ainsi par exemple, sur la figure 3, le véhicule se déplace à 50 km/h et l'angle de braquage du volant est égal à zéro. Par contre, sur la figure 4, le véhicule se déplace toujours à 50 km/h, mais le volant fait un angle de braquage égal à 80 . Comme cela a été indiqué précédemment, les différentes informations nécessaires pour déterminer la zone de déplacement inévitable du véhicule, sont éventuellement déjà présentes sur le réseau de transmission d'informations du véhicule raccordant des capteurs correspondants à des calculateurs embarqués. De ce fait, l'intégration du système selon l'invention à bord d'un véhicule peut résulter d'une simple intégration d'un boîtier électronique de calcul et de traitement d'informations. Le schéma synoptique de la structure d'un tel système peut par exem- ple être conforme à ce qui est représenté sur la figure 5. Ce système comporte en effet des moyens 2 d'acquisition d'informations relatives à la présence et à la position d'un ou de plusieurs obstacles à l'avant du véhicule. Comme cela est indiqué précédemment, tout capteur approprié déjà connu dans l'état de la technique peut être envisagé. Eventuellement, ces moyens d'acquisition sont associés à des moyens de traitement 3 des informations de sortie de ceux-ci pour prendre en compte d'éventuelles erreurs de mesure. Par ailleurs, le système selon l'invention comporte également des moyens d'acquisition d'informations relatives au comportement dynamique du véhicule. Ces capteurs comprennent par exemple un capteur de vitesse du véhicule désigné par la référence générale 4, un capteur d'angle de braquage du volant du véhicule tel que désigné par la référence générale 5, un capteur de charge 6, etc... Comme cela a été mentionné précédemment, seul le capteur de vitesse du véhicule est indispensable, les autres informations pouvant être utilisées pour affiner le calcul de la zone de déplacement inévitable. Les différentes informations délivrées par ces capteurs sont alors entrées dans une unité de traitement d'informations désignée par la référence générale 7 sur cette figure qui est adaptée pour calculer la zone de déplacement inévitable du véhicule comme cela a été indiqué précédemment. Les informations issues de ces moyens de calcul 7 et des moyens de détection de présence et de position d'obstacles 2 et 3 sont ensuite entrées dans des moyens d'analyse désignés par la référence générale 8 qui sont adaptés pour analyser la position du ou de chaque obstacle détecté et la zone de déplacement inévitable du véhicule, pour engendrer le signal 9 d'information de choc inévitable lorsqu'un obstacle se trouve dans la zone de déplacement inévitable du véhicule. La fréquence de traitement de l'information peut être fixée par la fréquence de délivrance des informations en sortie des différents capteurs. En tout état de cause, elle devrait être de préférence supérieure à 40 Hz pour permettre une réactivité suffisante du système. Il peut également être demandé au système de valider un signal plusieurs fois avant de le transmettre au reste des circuits du véhicule pour les mesures à prendre. Ainsi par exemple, les moyens de protection des occupants du véhicule peuvent être placés en état d'alerte voire déclenchés. Par exemple des prétensionneurs réversibles de ceintures de sécurité, peuvent être contrôlés de cette façon, grâce au signal de choc inévitable. Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être envisagés. REVENDICATIONS 1. Système de génération d'un signal d'information relatif à un choc inévitable d'un véhicule automobile contre un obstacle situé à l'avant de ce véhicule, du type comportant des moyens (2) d'acquisition d'informations relatives à la présence et à la position d'un ou de plusieurs obstacles à l'avant du véhicule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (4,5, 6) d'acquisition d'informations relatives au comportement dynamique du véhicule raccordés à des moyens (7) de détermination d'une zone de déplacement inévitable du véhicule, et des moyens (8) d'analyse de la position du ou de chaque obstacle et de la zone de déplacement inévitable du véhicule, pour engendrer le signal (9) d'information de choc inévitable lorsqu'un obstacle se trouve dans la zone de déplacement inévitable. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'acquisition d'informations relatives au comportement dynamique du véhicule, comprennent un capteur de vitesse de déplacement du véhicule (4). 3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens d'acquisition d'informations relatives au comportement dynamique du véhicule comprennent un capteur d'angle de braquage du volant de direction du véhicule (5). 4. Système selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens d'acquisition d'informations relatives au comportement dynamique du véhicule comprennent un capteur de charge (6) du véhicule. 5. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (2) d'acquisition d'informations relatives à l'obstacle sont associés à des moyens (3) de définition d'une zone de positionnement de l'obstacle pour prendre en compte les erreurs de mesure de ceux-ci.