Brevet FR2821962A1 — publié le 20020913

Dispositif de détection d'une surface de roulement et véhicule utilisant un tel dispositif L'invention se rapporte à un dispositif de détection d'une surface de roulement pour véhicule ainsi qu'à un véhicule utilisant un tel dispositif de détection. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de détection comportant une pluralité de capteurs destinés à être orientés vers une surface de roulement pour déterminer des modifications de cette dernière, ainsi que des moyens de traitement de données des informations relevées par les capteurs. Le document EP860001 décrit un tel dispositif de détection appliqué à un véhicule et utilisant des capteurs infra-rouge en vue de signaler à l'utilisateur du véhicule un éventuel changement de surface de roulement ou le franchissement d'une ligne de marquage au sol. Ce type de dispositif présente un fonctionnement global satisfaisant, cependant, dans certains cas, il ne permet pas de détecter avec une qualité suffisante toutes les modifications de la surface de roulement. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de détection d'une surface de roulement ayant une qualité de détection améliorée par rapport à l'art antérieur, tout en présentant une structure simple et peu coûteuse. A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que les capteurs sont disposés relativement de façon à associer au moins une partie de leur points de visée au sol en paires, les deux points de visée au sol d'une paire étant espacés d'une première distance déterminée, et en ce que les distances transversales séparant deux paires adjacentes de points de visée au sol sont croissantes en direction d'un axe longitudinal selon une direction sensiblement perpendiculaire à cet axe 5. Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le dispositif comporte au moins deux paires de capteurs, -les capteurs sont disposés de part et d'autre d'un axe 5 longitudinal médian, les distances transversales séparant les paires de points de visée au sol de capteurs sont sensiblement symétriques par rapport à l'axe longitudinal médian, - la distance dn transversale en cm séparant deux paires adjacentes de points de visée au sol est donnée par la formule dn = K. Rn, dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire pn de points de visée au sol en direction de l'axe longitudinal, R est un premier coefficient multiplicatif constant compris entre 1 et 20 environ, et K un second coefficient constant compris entre 10 et 80 environ, - la distance dn transversale en cm séparant deux paires adjacentes de points de visée au sol de capteurs est donnée E+Ll, par la formule dn = (L2+e). (---F, de façon à détecter E+2c notamment une ligne de marquage au sol discontinue, et dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire de points de visée au sol en direction de l'axe, L1 la longueur en cm d'un tiret de la ligne discontinue, L2 la largeur en cm d'un tiret de la ligne discontinue, E la distance en cm séparant deux tirets consécutifs, e la distance en cm séparant deux points de visée au sol d'une même paire, et c une constante déterminée en cm définissant une marge de sécurité de détection. Un autre but de l'invention est de proposer un véhicule utilisant un tel dispositif, palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. A cette fin, le véhicule selon l'invention comportant une pluralité de capteurs orientés vers la surface de roulement pour déterminer des modifications de cette dernière, des moyens de traitement de données des informations relevées par les capteurs, est caractérisé en ce que les capteurs sont disposés relativement de façon à associer au moins une partie de leur points de visée au sol en paires, les deux points de visée au sol d'une paire étant espacés d'une première distance déterminée, et en ce que les distances transversales séparant deux paires adjacentes de points de visée au sol sont croissantes de l'extérieur vers l'intérieur du véhicule selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule. Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : -les capteurs sont disposées de part et d'autre de l'axe longitudinal médian du véhicule, les distances transversales séparant les paires de points de visée au sol sont sensiblement symétriques par rapport à l'axe longitudinal médian, - les distances transversales en cm séparant deux paires adjacentes de points de visée au sol sont données par la formule dn = K. Rn, dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire de points de visée au sol en direction de l'axe longitudinal, R est un premier coefficient multiplicatif constant compris entre 1 et 20 environ, et K un second coefficient constant compris entre 10 et 80 environ, - les distances dn transversales en cm séparant deux paires adjacentes de points de visée au sol sont données par E+L1 la formule dn = (L2+e). (---)", de façon à détecter E+2c notamment une ligne de marquage au sol discontinue, et dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire de points de visée au sol en direction de l'axe longitudinal, L1 la longueur en cm d'un tiret de la ligne discontinue, L2 la largeur en cm d'un tiret de la ligne discontinue, E la distance en cm séparant deux tirets consécutifs, e la distance en cm séparant deux capteurs d'une même paire de points de visée au sol, et c une constante déterminée en cm définissant une marge de sécurité de détection, - au moins une partie des capteurs sont inclinés par rapport à la verticale avec un angle sensiblement égal ou supérieur à leur demi-angle de cône de vision, - au moins une partie des capteurs sont inclinés par rapport à la verticale avec un angle compris entre 5 et 45 degrés environ, - au moins une partie des capteurs sont disposés dans le bouclier avant du véhicule, - le véhicule comporte sept paires de capteurs, - la distance séparant les deux points de visée au sol d'une même paire est comprise entre 5 et 25cm environ. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles' - la figure 1 représente une vue schématique de dessus d'un véhicule sur une route, - la figure 2 représente une vue schématique et partielle de l'avant d'un véhicule, illustrant un premier agencement de capteurs de détection selon l'invention, - la figure 3 représente schématiquement la structure d'une paire de capteurs de détection selon l'invention, - la figure 4 représente de manière synoptique la structure et de fonctionnement du dispositif de détection conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention. - la figure 5 représente une vue schématique et partielle de l'avant d'un véhicule, illustrant la répartition des points de visée au sol d'un second agencement de capteurs selon l'invention, Le dispositif de détection d'une surface de roulement selon l'invention illustré notamment aux figures 2 et 4 comporte une pluralité de capteurs c1 à cn reliés à des moyens 2 de traitement de données tel qu'un calculateur. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, les capteurs sont montés sur un véhicule 1 et orientés vers la surface de roulement 4 pour détecter des modifications de cette dernière, et notamment des lignes de marquages au sol. Chaque capteur c1 à c8 a une surface ou point de visée au sol v1 à v8 respectif. Les moyens 2 de traitement de données sont constitués, par exemple, d'un calculateur d'un réseau multiplexé du véhicule 1. Selon l'invention, le véhicule 1 comporte une pluralité de capteurs disposés relativement de façon qu'au moins une partie des points de visée au sol des capteurs sont associés en paires, les deux points de visée au sol de chaque paire étant espacés d'une première distance e déterminée. Par ailleurs, les capteurs sont disposés relativement de façon que les distances transversales séparant deux paires adjacentes de points de visée au sol sont croissantes de l'extérieur vers l'intérieur du véhicule 1 selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal 5 du véhicule. En effet, de manière surprenante, un tel agencement des capteurs confère une qualité de détection améliorée par rapport aux systèmes de l'art antérieur. En particulier, on constate que l'invention permet une détection plus fiable et plus exhaustive d'une discontinuité dans la surface de roulement, et notamment d'une ligne d'un marquage au sol. La figure 3 illustre un exemple de réalisation d'une paire de capteur cl, c2 espacés d'une distance e et ayant des axes de détection sensiblement parallèles. Chaque capteur c1, c2 comporte des moyens 10 d'émission d'ondes dans un domaine peu perturbé de la lumière et des moyens 11 de réception de ces ondes réfléchies. Par exemple, les capteurs c1, c2 opèrent dans le domaine infra-rouge. Les moyens 10 d'émission et de réception 11 des ondes sont par exemple reliés à des moyens 12 d'amplification délivrant à leur sortie 13 des données vers le calculateur 2 (figure 4). Dans l'exemple de réalisation décrit à la figure 2, le véhicule comporte quatre paires p1 à p4 de capteurs c1 à c8 De préférence, les quatre paires p1 à p4 de capteurs c1 à c8 sont disposées de façon que leur points de visée au sol v1 à v8 soient associés en paires p1 à p4, les paires de points de visée au sol étant disposées de façon sensiblement symétrique par rapport à l'axe 5 longitudinal médian du véhicule. Les deux points de visée au sol d'une même paire sont espacés, par exemple, d'environ 5 à 20 cm, et de préférence 10 cm environ. Par ailleurs, les deux paires adjacentes de capteurs p1, p2 ou p4, p3 situées d'un même côté du véhicule forment des paires de points de visée au sol distantes d'environ 15 à 50cm, et de préférence environ 24cm. Dans une variante de réalisation avantageuse, la distance dn transversale en cm séparant deux paires pn, pn+1 adjacentes de points de visée au sol de capteurs est donnée par la formule dn = K. Rn, dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire pn de points de visée au sol vn en direction de l'axe 5 longitudinal, et R est un premier coefficient multiplicatif constant compris entre 1 et 20 environ, et K un second coefficient constant compris entre 10 et 80 environ. Comme précédemment, cette configuration confère une détection améliorée par rapport aux systèmes de l'art antérieur, tout en conciliant une simplicité de structure et un faible coût. Dans une autre variante de réalisation avantageuse, le positionnement des capteurs cn peut être adapté notamment à la détection de lignes de marquage au sol discontinues (figure 1). Ainsi, la distance dn transversale en cm séparant deux paires pn, pn+1 adjacentes de points de visée au sol vn peut p ! T 1 être donnée par la formule dn = (L2+e). (---)", de façon à E+2c détecter notamment une ligne de marquage au sol discontinue, et dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire pn de points de visée au sol vn vers l'intérieur du véhicule, L1 la longueur en cm d'un tiret 6 de la ligne discontinue, L2 la largeur en cm d'un tiret 6 de la ligne discontinue, E la distance en cm séparant deux tirets 6 consécutifs, e la distance en cm séparant les deux points de visée au sol d'une même paire pn, et c une constante déterminée en cm définissant une marge de sécurité de détection. La marge de sécurité c de détection est choisie arbitrairement en fonction des applications envisagées et de la précision de détection souhaitée. La marge de sécurité c constitue la distance minimale de surveillance au sol par un capteur à partir de laquelle un changement peut être considéré comme un marquage potentiel. C'est-à-dire que la marge de sécurité c agit comme une distance formant un filtre, pour ne pas prendre en comptes de petits objets présents sur la surface 4 de roulement, tels que des papiers. La marge c de sécurité peut être fixée à une valeur comprise, par exemple, entre 0 et 50 cm, et de préférence 20 cm environ. Cet agencement de capteurs selon l'invention permet une détection fiable des changements de surface 4 de roulement du véhicule 1 et est particulièrement bien adaptée à la détection d'un marquage 4 au sol discontinu En particulier, il a été constaté qu'un tel agencement permet une détection fiable et précoce d'une dérive d'un véhicule par rapport à sa trajectoire, notamment par rapport à une ligne discontinue de marquage au sol. En effet, lorsque le véhicule dérive de sa trajectoire avec un faible angle d'incidence et que la surface de roulement change (par exemple franchissement d'un marquage discontinu), les paires p1, pn de points de visée au sol vn situées le plus à l'extérieur du véhicule 1 détectent cet état. Une dérive avec un angle d'incidence légèrement supérieur est détectée par les paires p2, pn-1 de points de visée au sol vn suivantes et ainsi de suite. C'est-à-dire qu'il est apparu que plus l'angle d'incidence du véhicule par rapport à une frontière (marquage discontinu ou autre changement de surface) est faible, plus la détection est réalisée par les capteurs orientés vers l'extérieur du véhicule. Cette détection par les capteurs dits"extérieurs" permet une détection précoce d'une éventuelle dérive du véhicule 1 par rapport à sa trajectoire. Pour dimensionner le dispositif selon l'invention de façon qu'il détecte n'importe quel marquage au sol discontinu, c'est- à-dire que pour qu'il s'adapte aux différents marquages de E+L1 différents pays, on peut utiliser la formule dn = (L2+e). (---)" E+2c en fixant la valeur de largeur de tiret L2 à sa valeur la plus faible possible. E+L1 De même, on fixe le facteur à sa valeur la plus E+2c faible possible rencontrée en fonction des caractéristiques des marquages au sol connus. Dans le cas des principaux pays européens, largeur de tiret L2 minimale est de l'ordre de 10 cm tandis que le facteur p ! T 1 (E+LI) est sensiblement égal à 1, 2 (marge c de sécurité fixée E+2s à 20cm). Ainsi, en séparant les deux points de visée au sol de chaque paire pn d'une distance d'environ 10cm, la distance dn transversale en cm séparant deux paires pn, pn+1 adjacentes de points de visée au sol peut être donnée par la formule : dn = 20x1, 2n. Le véhicule illustré à la figure 5 comprend sept paires p1 à p7 de capteurs disposées dans le bouclier 8 avant du véhicule, devant les roues 3 avant du véhicule, et conformément à la formule ci-dessus. Les quatorze capteurs sont symbolisés uniquement par leur points de visée au sol v1 à v14. Ainsi, la distance d1 entre la première p1 et la seconde p2 paire de points de visée au sol est sensiblement égale à 24cm ; la distance d2 entre la seconde p2 et la troisième paire p3 de points de visée au sol est sensiblement égale à 29cm ; et la distance d3 entre la troisième p3 et la quatrième p4 paire de points de visée au sol est sensiblement égale à 34,7cm La quatrième paire p4 de points de visée au sol v7, v8 est disposée au niveau de l'axe 5 longitudinal médian du véhicule. Les cinquième p5, sixième p6 et septième p7 paires de points de visée au sol v9 à v14 sont situées symétriquement de l'autre côté de l'axe 5 longitudinal médian du véhicule (d6=d1). Selon l'invention, les capteurs peuvent être disposés de manière indifférente selon des directions parallèles à l'axe 5 longitudinal du véhicule. De préférence cependant, les capteurs c1 à cn sont disposés dans la partie avant du véhicule, de façon à détecter au plus tôt une variation dans la surface 4 de roulement. De même, les capteurs peuvent être disposés dans toute autre partie du véhicule, par exemple dans des rétroviseurs. Par ailleurs, il est également possible d'envisager un agencement de capteurs comprenant aussi bien des points de visée au sol"simples"que par paires. De plus, les capteurs infra-rouge peuvent être remplacés ou juxtaposés à des capteurs à ultrasons et/ou des capteurs vidéo ou tout autre élément équivalent Bien entendu, l'invention ne saurait se limiter aux exemples de réalisation décrits ci-dessus. Ainsi, on peut envisager un dispositif dans lequel des paires de points de visée au sol sont disposées d'un seul côté du véhicule, pour surveiller un changement de surface uniquement du côté concerné. De même, l'invention peut comporter plus de sept paires de points de visée au sol. Par ailleurs, tout ou partie des capteurs peuvent être orientés latéralement vers l'extérieur du véhicule. En particulier, les capteurs peuvent être inclinés vers l'avant ou vers l'arrière et/ou vers un côté du véhicule par rapport à la verticale. De préférence, l'angle d'inclinaison des capteurs avec la verticale est sensiblement égal ou supérieur à leur demi-angle A de cône de vision 7. Le cône de vision 7 d'un capteur c1 est définit par la fenêtre angulaire de vision du capteur (figure 2). De préférence les capteurs sont inclinés par rapport à la verticale avec un angle B compris entre 5 et 45 degrés environ et de préférence 15 degrés (figure 3). L'orientation des capteurs définie ci-dessus associe une bonne qualité de détection du sol avec une précocité de la détection. En effet, on constate que la taille, la forme et la position obtenues des traces ou points de visée au sol émis par les capteurs améliorent la qualité de détection du système par rapport à l'art antérieur. De préférence, la surface au sol visée par un capteur décrit une trace sensiblement elliptique ou circulaire et ayant un diamètre de l'ordre de 5 à 10 cm environ. Par ailleurs, les capteurs sont situés de préférence à une hauteur du sol comprise entre 15 et 1m environ. En se référant à la figure 4, le dispositif de détection peut être utilisé pour avertir le conducteur d'une éventuelle dérive de la trajectoire du véhicule. En fonction des informations relevées par les capteurs c1, cn, les moyens 2 de traitement de données peuvent activer des moyens 9 de sécurité tel que des moyens de signalisation vers l'extérieur (clignotant par exemple) ou des moyens d'alerte de l'utilisateur du véhicule (signal lumineux et/ou sonore et/ou tactile). Avantageusement, l'activation ou non des moyens 9 de sécurité peut être conditionnée également à une information M représentative de la mise en marche ou non du système de détection (interrupteur par exemple), et/ou en fonction de la vitesse V du véhicule, et/ou en fonction d'un état S d'activation ou non des clignotants du véhicule. C'est-à-dire que le système de surveillance et de sécurité peut comporter un interrupteur de commande de sa mise en marche ou de son arrêt et pouvant être actionné par l'utilisateur du véhicule. On peut également envisager l'activation du dispositif de surveillance et d'alerte que lorsque la vitesse V du véhicule est supérieure à un seuil de l'ordre, par exemple, de 80km/h. De préférence également, les moyens de traitement de données n'activent pas les moyens 9 de sécurité lorsqu'un franchissement est détecté quasi simultanément des deux côtés du véhicule. De cette façon, le franchissement normal d'une ligne transversale n'est pas signalé à l'utilisateur du véhicule. De la même façon, les moyens d'alerte et de sécurité peuvent n'être activés que lorsque la détection d'une discontinuité anormale par un premier capteur est confirmée par au moins une seconde mesure réalisée par un capteur adjacent. Enfin, bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des modes de réalisation particuliers, elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. REVENDICATIONS 1. Dispositif de détection d'une surface de roulement pour véhicule, comportant une pluralité de capteurs (c1 à c8 destinés à être orientés vers la surface (4) de roulement pour déterminer des modifications de cette dernière, des moyens (2) de traitement de données des informations relevées par les capteurs, caractérisé en ce que les capteurs sont disposés relativement de façon à associer au moins une partie de leur points de visée au sol (v1 à v8) en paires (p1 à p4), les deux points de visée au sol d'une paire étant espacés d'une première distance (e) déterminée, et en ce que les distances (d1 à d6) transversales séparant deux paires (p1 à p4) adjacentes de points de visée au sol (vn) sont croissantes en direction d'un axe (5) longitudinal selon une direction sensiblement perpendiculaire à cet axe (5). 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux paires de capteurs. 3. Dispositif de détection selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les capteurs sont disposés de part et d'autre d'un axe (5) longitudinal médian et en ce que les distances transversales (d1 à d6) séparant les paires (p1 à p7) de points de visée au sol (v1 à v14) adjacentes de capteurs sont sensiblement symétriques par rapport à l'axe (5) longitudinal médian. 4. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance dn transversale en cm séparant deux paires (pn, pn+1) adjacentes de points de visée au sol est donnée par la formule dn = K. Rn, dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire (pn) de points de visée au sol (vn) en direction de l'axe (5) longitudinal, R est un premier coefficient multiplicatif constant compris entre 1 et 20 environ, et K un second coefficient constant compris entre 10 et 80 environ. 5. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance (dn) transversale en cm séparant deux paires (pn, pn+1) adjacentes de points de visée au sol de capteurs est donnée par la E+Ll, formule dn = (L2+e). (-)", de façon à détecter notamment E+2c une ligne de marquage au sol discontinue, et dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire (pn) de points de visée au sol (vn) en direction de l'axe (5), L1 la longueur en cm d'un tiret (6) de la ligne discontinue, L2 la largeur en cm d'un tiret (6) de la ligne discontinue, E la distance en cm séparant deux tirets (6) consécutifs, e la distance en cm séparant deux points de visée au sol d'une même paire (pn), et c une constante déterminée en cm définissant une marge de sécurité de détection. 6. Véhicule utilisant un dispositif de détection conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une pluralité de capteurs (c1 à c14) orientés vers la surface (4) de roulement pour déterminer des modifications de cette dernière, des moyens (2) de traitement de données des informations relevées par les capteurs, caractérisé en ce que les capteurs sont disposés relativement de façon à associer au moins une partie de leur points de visée au sol (vn) en paires (pn), les deux points de visée au sol d'une paire (p1 à p7) étant espacés d'une première distance (e) déterminée, et en ce que les distances (d1 à d6) transversales séparant deux paires (p1 à p7) adjacentes de points de visée au sol (v1 à v14) sont croissantes de l'extérieur vers l'intérieur du véhicule (1) selon une direction sensiblement perpendiculaire à l'axe longitudinal (5) du véhicule. 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que les capteurs (c1 à c14) sont disposées de part et d'autre de l'axe (5) longitudinal médian du véhicule, et en ce que les distances (d1 à d6) transversales séparant les paires (p1 à p7) de points de visée au sol (c1 à c14) sont sensiblement symétriques par rapport à l'axe (5) longitudinal médian 8. Véhicule selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les distances (dn) transversales en cm séparant deux paires (pn, pn+1) adjacentes de points de visée au sol sont données par la formule dn = K. Rn, dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire (pn) de points de visée au sol en direction de l'axe (5) longitudinal, R est un premier coefficient multiplicatif constant compris entre 1 et 20 environ, et K un second coefficient constant compris entre 10 et 80 environ. 9. Véhicule selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que les distances (dn) transversales en cm séparant deux paires (pn, pn+1) adjacentes de points de visée au sol sont E+L1 données par la formule dn = (L2+e). (E i) n, de façon à E+2c détecter notamment une ligne de marquage au sol discontinue, et dans laquelle n est le numéro d'ordre de la paire (pn) de points de visée au sol (vn) en direction de l'axe (5) longitudinal, L1 la longueur en cm d'un tiret (6) de la ligne discontinue, L2 la largeur en cm d'un tiret (6) de la ligne discontinue, E la distance en cm séparant deux tirets (6) consécutifs, e la distance en cm séparant deux capteurs d'une même paire (pn) de points de visée au sol, et c une constante déterminée en cm définissant une marge de sécurité de détection. 10. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'au moins une partie des capteurs (c1 à c14) sont inclinés par rapport à la verticale avec un angle sensiblement égal ou supérieur à leur demi-angle (A) de cône de vision (7). 11. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'au moins une partie des capteurs (c1 à c14) sont inclinés par rapport à la verticale avec un angle (B) compris entre 5 et 45 degrés environ. 12. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce qu'au moins une partie des capteurs (c1, à c14) sont disposés dans le bouclier avant (8) du véhicule. 13. Véhicule selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce qu"il comporte sept paires (p1 à p7) de capteurs (c1, à c14). 14 Véhicule selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que la distance (e) séparant les deux points de visée au sol (vn) d'une même paire (pn) est comprise entre 5 et 25cm environ.