Brevet FR2846097A1 — publié le 20040423

i Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé pour déterminer un temps de parcours de signal corrigé d'un signal impulsionnel de mesure comprenant les étapes suivantes: La mesure d'une distance par ultrasons (US) se fait en général selon le principe de l'écho d'une impulsion. Un paquet d'impulsions est émis par un émetteur d'ultrasons. Le signal d'ultrasons réfléchi par l'objet est reçu par un récepteur. L'émetteur et le récepteur peuvent être constitués par un même ensemble ou par des ensembles séparés. Le 1o temps de parcours du signal sonore entre le début de l'opération d'émission jusqu'à la réception du signal réfléchi donne une information concernant le chemin parcouru par le son du fait de la relation entre le parcours et le temps égale à la vitesse du son multipliée par le temps de parcours du signal. La distance par rapport à l'objet mesuré est alors en 15 conséquence la moitié du chemin mesuré à la condition que l'installation d'émission et l'installation de réception sont concentrées en un même lieu c'est-à-dire par exemple qu'ils correspondent à un ensemble. Dans le cas d'un émetteur et d'un récepteur séparés localement, la distance par rapport à l'objet réfléchissant le son découle des relations géométriques en 20 appliquant par exemple par calcul le théorème de Pythagore. L'amplitude du signal réfléchi qui se présente sous la forme d'une onde électromagnétique, varie fortement suivant le trajet ou le milieu parcouru qui amortit le signal, la forme de la surface réfléchissant le signal (surface lisse, structurée, bombée, indéfinie comme par exemple 25 dans le cas de pierres de la nature,...), de la matière de la surface qui réfléchit le son (dure, molle, absorbant le signal,...) et entre autre également de l'angle de l'axe d'installation émission/réception par rapport à la surface réfléchissante de l'objet. Le signal réfléchi (écho) est de préférence amplifié pour être 30 appliqué à un comparateur qui le compare, notamment pour le numériser. L'enveloppe de l'oscillation du signal reçu augmente suivant une certaine fonction jusqu'à un maximum puis s'atténue selon une fonction exponentielle. Le dépassement vers le haut ou vers le bas d'un seuil du comparateur utilisé de manière préférentielle génère ainsi un signal numérique 35 appliqué à la suite du traitement. A partir du segment croissant de la courbe enveloppe ou des courbes enveloppes et du signal numérique qui en résulte on aura une mesure du temps du signal, c'est-àdire un calcul de temps. La difficulté est que du fait de la plage d'amplitude importante du signal réfléchi en fonction de la réflexion et de la pente non constante qui en résulte des enveloppes ou d'une droite utilisée en approximation pour des signaux réfléchis avec une intensité différente, ce 5 flanc sera soumis à une imprécision de temps qui conduit ensuite à un défaut de mesure de distance. Un tel défaut de mesure ou la vitesse de montée réduite de l'enveloppe se produit par exemple dans les circonstances suivantes: dans la zone proche si l'objet ou l'obstacle réfléchit mal; si l'obstacle occupe un angle latéral important par rapport à l'axe 10 d'émission/réception, ce qui atténue le signal d'émission/réception; si l'objet est à une distance importante; si l'objet présente une faible section réfléchissante (surface ou matière de la surface) ou une combinaison de telles conditions. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'état de la technique et concerne à cet effet un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé par les étapes suivantes: - émission d'un signal impulsionnel de mesure de largeur d'impulsion prédéterminé par une installation d'émission en direction d'un objet; - réception d'un signal impulsionnel réfléchi par l'objet, par une installation de réception; - détermination du temps de parcours du signal impulsionnel de mesure; - détermination de la largeur d'impulsion du signal impulsionnel réflé25 chi; - détermination de la différence entre la largeur d'impulsions du signal de mesure émis et la largeur d'impulsion du signal réfléchi, reçu; et - correction du temps de parcours obtenu du signal en tenant compte de la différence déterminée. Le procédé selon l'invention pour déterminer le temps de parcours corrigé d'un signal impulsionnel de mesure, présente par rapport aux solutions connues, l'avantage de corriger le temps de parcours du signal et ainsi la valeur de la distance ce qui compense par le calcul l'erreur de mesure liée aux variations d'amplitude. La correction compense la 35 somme de toutes les erreurs engendrées par un affaiblissement de l'amplitude. Cela est notamment avantageux pour des objets à courte distance car l'erreur relative de mesure augmente avec la diminution de la distance de l'objet dans le procédé connu. La présente invention repose principalement sur l'idée qu'on calcule une différence entre une largeur prédéterminée de l'impulsion d'émission et de la largeur mesurée de l'impulsion de réception du signal réfléchi, et on la retranche du temps de parcours du signal. La différence 5 entre le temps de parcours mesuré du signal et le temps de parcours du signal correspondant à la distance effective de l'objet provient du fait que l'écho du signal impulsion réfléchi pour une faible petite amplitude, est généré plus tard que le signal de l'écho du signal impulsionnel d'une amplitude plus forte pour un objet situé à distance identique. Cette erreur 10 dans la détermination du temps de parcours du signal pour un objet réfléchissant se produit en général du fait que le temps de parcours habituellement mesuré du signal sera plus grand pour une faible amplitude du signal d'écho que pour une forte amplitude d'un tel signal, ce que toutefois le procédé de l'invention cherche à éliminer. En d'autres termes, l'invention concerne un procédé pour déterminer un temps de parcours corrigé d'un signal impulsionnel de mesure avec les étapes suivantes: - émission d'un signal impulsionnel de mesure de largeur d'impulsion prédéfinie avec une installation d'émission en direction d'un objet; - réception du signal impulsionnel réfléchi par l'objet à l'aide d'une installation de réception; - détermination du temps de parcours du signal impulsionnel de mesure;- détermination de la largeur de l'impulsion du signal impulsionnel réflé25 chi; - détermination de la différence entre la largeur d'impulsion du signal impulsionnel de mesure émis et de celle du signal impulsionnel réfléchi et reçu; et - correction du temps de parcours du signal obtenu en tenant compte de 30 la différence ainsi déterminée. Selon un développement préférentiel pour la correction on retranche l'amplitude de la demie différence de la moitié du temps de parcours du signal obtenu entre le signal impulsiormel émis et le signal réfléchi. Ainsi on corrige avantageusement le temps de parcours obtenu du signal ce qui permet d'en déduire une distance plus précise de l'objet. Selon un autre développement préférentiel, on transforme le signal impulsionnel réfléchi pour déterminer la largeur d'impulsion en un signal numérique. Cette caractéristique a l'avantage de simplifier la suite du traitement de cette information. Selon un autre développement préférentiel, la numérisation du signal impulsionnel réfléchi se fait à l'aide d'un comparateur et d'un seuil de comparaison prédéfini. De manière avantageuse on dispose d'un grand choix de comparateurs pour une réalisation économique de cette étape. Selon un autre développement préférentiel, on prévoit une étape de correction supplémentaire pour corriger la déviation liée à la numérisation. Cela permet d'éliminer une erreur de numérisation par exemple par soustraction d'une valeur fixe mais également par exemple une erreur de numérisation dépendant de manière linéaire de la largeur 15 d'impulsion en éliminant celle-ci avantageusement de façon proportionnelle. Selon un autre développement préférentiel, on corrige l'erreur de numérisation en retranchant en plus une valeur fixe prédéterminée. Selon un autre développement préférentiel, on utilise le procédé de correction d'un signal de mesure pour mesurer une distance et/ou un chemin en fonction du temps. On a ainsi l'avantage d'un système de mesure précis utilisant toute l'étendue des ressources pour la mesure de la distance. Selon un autre développement préférentiel, le signal de mesure est un signal d'ultrasons. Le procédé peut ainsi s'implémenter de façon économique avec un système de mesure de distance à ultrasons, existant. Suivant un autre développement préférentiel, le signal de 30 mesure est un signal HF. Cela permet d'utiliser avantageusement le procédé également pour des ondes électromagnétiques de fréquence élevée. Selon un autre développement préférentiel, avant de former la différence entre la largeur d'impulsion du signal impulsionnel de mesure émis et la largeur d'impulsion du signal impulsionnel réfléchi et reçu, 35 on déduit une information complémentaire de la comparaison de la largeur du signal impulsionnel réfléchis et reçu et de la largeur du signal impulsionnel émis, prédéfini. On peut prévoir avantageusement une fonction supplémentaire du procédé à côté d'une mesure précise de distance. Selon un autre développement préférentiel, à partir de l'information supplémentaire, on définit un angle par rapport à l'axe d'émission et/ou de réception de l'installation d'émission/réception. Cette solution a l'avantage qu'un signal faible dans la région 5 proche donne une indication sur un objet à côté de l'installation d'émission/réception, dans un angle important par rapport à l'installation d'émission/réception. Cela signifie qu'à partir de cette information (écho étroit) on obtient une information de position des objets dans la zone proche en plus de la distance (distance + plage angulaire probable). On peut 10 utiliser cette information par exemple pour corriger les distances calculées par exemple en les rapportant à un véhicule (décalage angulaire important), mais aussi en éliminant le signal reçu qui résulte par exemple d'une partie rapportée au véhicule telle que la plaque d'immatriculation qui ne constitue ni un objet ni un obstacle (risque pour le véhicule). Selon un autre développement préférentiel, à partir de l'information supplémentaire, on détermine si l'on est en présence d'une réflexion simple, d'une réflexion multiple, ou d'une réflexion sur plusieurs objets. Par la saisie du flanc avant et du flanc arrière du signal impulsionnel, on peut détecter de manière plus précise les équipements du véhicule 20 et les éliminer d'autant mieux. Un objet qui arrive en plus dans la zone d'une partie rapportée au véhicule génère soit un écho distinct soit se fond dans l'écho de la pièce rapportée ce qui donne un écho plus large. En conséquence, on peut en conclure qu'en plus de la pièce d'équipement ou accessoire, il y a également un obstacle ou un objet dans le voisinage 25 immédiat de l'accessoire. Selon un autre développement préférentiel, on détermine de manière précise la distance d'un objet par rapport à un véhicule en éliminant l'influence des réflexions parasites par exemple celles occasionnées par des accessoires ou des équipements du véhicule. Cette solution a 30 l'avantage notamment que grâce à la mesure du second flanc (flanc descendant) on corrige non seulement la distance mesurée mais on tire également des conclusions contenant l'objet ou l'obstacle. Un écho prolongé désigne de façon générale un objet étagé ou encore pour de courtes distances on a également le double chemin du son avec réflexion double ou 35 multiple. Cela signifie que l'écho peut se répartir en deux groupes. D'une part un écho " normal " dont la largeur du signal impulsionnel réfléchi et reçu est inférieure à une largeur impulsionnelle maximale prédéfinie dépendant de la dispersion au niveau de la surface réfléchissante suivi de la correction. D'autre part, si la largeur du signal impulsionnel réfléchi et reçu est supérieure à la largeur du signal impulsionnel, maximal prédéterminé, on aura tout d'abord une exploitation pour des réflexions multiples. De manière générale, la correction décrite ci-dessus donne une information plus précise de l'éloignement effectif d'un objet ou d'un obstacle. Du fait de l'influence par exemple de l'air plus chaud, l'amplitude du signal peut également varier de manière significative et ainsi la distance mesurée de manière habituelle pourra également varier (si elle n'est 10 pas soumise à une correction). Dans les procédés de mesure actuels, cela se traduit par des informations de distance qui varient et rendent nécessaire une association précise par exemple vis-à- vis de pièces rapportées sur le véhicule (zone proche sous un décalage angulaire important) avec des zones plus difficiles ou des zones de tolérances plus strictes. 15 Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés: - la figure 1 est une vue schématique d'une impulsion de signal réfléchie dans les conditions d'une bonne réflexion pour décrire un mode de 20 réalisation de la présente invention, - la figure 2 est une vue schématique d'une impulsion de signal réfléchie avec une mauvaise réflexion pour décrire un mode de réalisation de la présente invention. Description des modes de réalisation Dans les différentes figures on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments ou des éléments fonctionnellement identiques. La figure 1 est un schéma d'un signal réfléchi pour une bonne réflexion servant à décrire un mode de réalisation de la présente 30 invention. La figure 1 montre un signal impulsionnel 10 réfléchi par un objet et ayant alors une largeur 11 qui du fait des caractéristiques non idéales de la réflexion sur l'objet diffère d'une largeur d'impulsions prédéterminée par rapport à l'impulsion d'émission (non représentée) c'est-à35 dire est plus grande que celle-ci. La largeur de l'impulsion du signal émis se mesure de préférence à l'émission et se détermine préalablement à l'aide d'un ou plusieurs cycles de mesure pour disposer d'une valeur instantanée pour la comparaison avec le signal impulsionnel de mesure 10, réfléchi dans une période lisible. De cette manière on élimine les effets dépendant de l'environnement comme par exemple la température, le vieillissement ou les conditions de montage spécifiques au capteur, pour permettre de corriger la valeur de la distance. Le train d'impulsions de signal de mesure 10, réfléchi, correspond de préférence à un paquet d'ondes d'ultrasons ayant une enveloppe correspondant à une bonne réflexion sur l'objet; par approximation, cette enveloppe représente un flanc 12 à forte pente. L'extrémité de l'enveloppe chute également brutalement selon une approximation linéaire 1o 13. Pour déterminer la largeur impulsionnelle 11 on applique ce train d'impulsion 10, réfléchi de préférence à un comparateur ayant un seuil prédéterminé 14 pour numériser la largeur d'impulsion 11. Du fait du retard de commutation 15 par exemple d'un comparateur, on aura une erreur de numérisation 15. Un signal numérique 16 représentant la largeur d'impulsion 11 du train impulsionnel du signal de mesure 10, réfléchi en fonction du seuil 14 et d'une erreur de numérisation 15, sert à traiter ou de préférence à comparer à une largeur d'impulsion prédéterminée, c'est-à-dire connue du train d'impulsion du signal de mesure émis (non représenté). Une lar20 geur maximale de l'écho c'est-à-dire la largeur maximale du train d'impulsion du signal de mesure, réfléchi, est connu dans le cas d'un objet bien réfléchissant car sur celle-ci il y a une dispersion finie du paquet d'ondes 10. Lors de la saisie du temps de parcours du signal jusqu'à la réception du signal de mesure 10 réfléchi, on détermine en plus la largeur 25 d'impulsion 11 actuelle, mesurée du train d'impulsion du signal de mesure 10 réfléchi. En formant la différence à partir de la largeur d'impulsion maximale connue du train d'impulsions du signal de mesure diminué de la largeur d'impulsion du train d'impulsions du signal de mesure réfléchi, reçu, on arrive à une erreur de mesure correspondant au demi temps de 30 cette différence, car à la fois pour le flanc montant et pour le flanc descendant 12, 13, on aura une erreur de temps liée au temps de montée ou au temps de descente du signal. En fonction de la génération du signal numérique par exemple par hystérésis ou à cause d'une largeur minimale d'impulsion ou 35 d'effet analogue dans la conversion numérique, le calcul de la largeur effective d'impulsions 11 peut être soumis à une correction supplémentaire et celleci dépendra du procédé de numérisation effectué dans une installation de mesure. C'est ainsi que par exemple une valeur fixe, c'est-à-dire un temps constant 15 correspondant à l'ordre de grandeur d'une durée de temporisation obtenue de manière empirique, par exemple par un comparateur, peut être en outre soustraite. Cela concerne également la soustraction d'une erreur de numérisation qui entraîne une temporisation dépendant de manière linéaire de la largeur d'impulsion 11. La figure 2 est une vue schématique d'une impulsion de signal réfléchi dans des conditions d'une mauvaise réflexion permettant de décrire un mode de réalisation de la présente invention. La figure 2 représente un train d'impulsion du signal de i0 mesure 10 dont l'enveloppe augmente pratiquement suivant une droite montante 12 et chute suivant une droite descendante 13 de pente moindre par rapport au flanc montant et descendant 12, 13 de la figure 1. Il en résulte un seuil 14 de numérisation du train d'impulsion 10 avec un retard, si bien que le signal numérisé 16 qui représente la largeur 15 d'impulsion 11 sera plus court, car le train d'impulsions 10 du signal correspond à une surface réfléchissant moins bien. Les trains d'impulsions 10 du signal des figures 1 et 2 sont représentés pour une distance identique d'un objet et à la même échelle, la valeur absolue du temps de parcours du signal, c'est-à-dire le temps 20 compris entre l'émission du train impulsionnel du signal d'émission et la réception du train impulsionnel du signal de mesure réfléchi 10 ne sont pas représentés dans les figures. Dans les deux figures, l'échelle de représentation en abscisse correspondant à 200 [is et l'échelle en ordonnées est de 200 mv. On aura ainsi deux largeurs d'impulsions différentes 11 pour 25 le train d'impulsions du signal de mesure réfléchi 10; à la figure 1 il correspond à environ 522 Us et à la figure 2 sensiblement à 372 ts du fait de la mauvaise réflexion du signal impulsionnel à la figure 2. Pour une différence des deux valeurs de 150 ls ou après conversion en un temps de parcours du signal sonore en prenant une vitesse du son de 340 m/s, on 30 aura une différence de course de 340 m/s x 150 Uis c'est-à-dire 5,1 cm; il en résulte une différence d'éloignement d'objets de 5,1 cm/2 = 2,55 cm. Si la distance à l'objet correspond par exemple à 50 cm, le pourcentage d'erreurs sera de l'ordre de 5 %. Il en résulte que l'erreur relative pour des trains d'impulsion 35 10 à réflexion très étroite, dans le domaine proche c'est-à-dire pour des distances courtes apparaît plus fortement par rapport à l'objet. On aura une considération déterminante par exemple pour une largeur d'impulsions du signal de mesure, réfléchi et mesuré 10 de 100 fis et un éloignement de l'objet de 40 cm (522 - 100) [is/2 = 211 ps ce qui donne 211 pls / 340 m/s = 7,2 cm ou 47 / 40 = 117,5 % comme valeur de mesure rapportée à l'éloignement réel. Dans cet exemple, la distance a été indiquée comme dépassée de 17,5 % alors que 522 lis représentent la lar5 geur d'impulsion du signal de mesure, maximum réfléchi. A partir d'une réflexion idéale par exemple d'une onde sonore, c'est-à-dire sans dispersion on ne peut envisager des longueurs d'impulsions réfléchies 10 égales aux longueurs de train d'impulsions du signal émis, on utilise ici la longueur maximale du train d'impulsions de mesure réfléchi. Le procédé selon l'invention permet précisément de corriger ou de retrancher cette erreur, c'est-à-dire ce dépassement, de sorte que même pour une réflexion faible correspondant à la figure 2, on aura une mesure de préférence une distance. Bien que la présente invention soit décrite ci-dessus dans le 15 cas d'un exemple de réalisation préférentiel, elle n'est nullement limitée à cet exemple et peut être modifiée de multiples manières. Le procédé de correction par rapport à la mesure de distance de préférence dans un véhicule automobile a été décrite ci-dessus dans le cas d'une transmission par ultrasons, mais on peut également 20 l'appliquer à d'autres domaines en particulier à des trains d'impulsions de signal électromagnétiques à haute fréquence. De plus on peut également comparer deux signaux analogiques avec un comparateur ou encore avec une conversion analogique/numérique A/D pour l'envoyer à un comparateur réalisé sous la 25 forme d'un programme, le seuil du comparateur découlant par exemple de l'énergie du signal reçu ou de la valeur moyenne de cette énergie. Indépendamment de la valeur absolue de deux courbes de signal qui sont par exemple comparées dans le comparateur, on compare ainsi par exemple seulement le trajet ou des points caractéristiques servant de points de 30 mesure pour un signal valable. A partir de la largeur de signal identique, produite on assure également une possibilité de correction. REVENDICATIONS 1 ) Procédé pour déterminer un temps de parcours de signal corrigé d'un signal impulsionnel de mesure comprenant les étapes suivantes: - émission d'un signal impulsionnel de mesure de largeur d'impulsion prédéterminé par une installation d'émission en direction d'un objet; - réception d'un signal impulsionnel (10) réfléchi par l'objet, par une installation de réception; - détermination du temps de parcours du signal impulsionnel de mesure; - détermination de la largeur d'impulsion (11) du signal impulsionnel réfléchi (10); - détermination de la différence entre la largeur d'impulsions du signal de mesure émis et la largeur d'impulsion (1 1) du signal réfléchi, reçu (10); et - correction du temps de parcours obtenu du signal en tenant compte de la différence déterminée. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour la correction on retranche l'amplitude de la demie différence de la moitié du temps de parcours du signal obtenu entre le signal impulsionnel émis et le signal réfléchi (10). 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, 25 caractérisé en ce qu' on transforme le signal impulsionnel réfléchi (10) pour déterminer la largeur d'impulsion (1 1) au cours d'un traitement numérique (16). 4 ) Procédé selon la revendication 3, 30 caractérisé en ce qu' on numérise le signal impulsionnel réfléchi (10) à l'aide d'un comparateur avec un seuil de comparateur (14) prédéterminé. ) Procédé selon la revendication 3 ou 4, 35 caractérisé par une étape de correction supplémentaire pour corriger une déviation (15) sur la base de la numérisation. ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on soustrait en plus une valeur fixe prédéterminée pour corriger l'erreur de numérisation. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il est utilisé pour la correction d'un signal de mesure servant à mesurer une distance et/ou un parcours/temps. 10 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de mesure est un signal d'ultrasons. 90) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de mesure est un signal HF. ) Procédé selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce qu' avant de former la différence entre la largeur d'impulsion de l'impulsion du signal impulsionnel de mesure émis et la largeur d'impulsion (11) du signal impulsionnel réfléchi (10), reçu, on forme une information supplémentaire en comparant la largeur d'impulsion du signal réfléchi reçu à la 25 largeur d'impulsion prédéfinie du signal émis. ) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu' à partir de l'information supplémentaire, on détermine un angle par rap30 port à un axe d'émission et/ou de réception de l'installation d'émission/réception. ) Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu' à partir de l'information supplémentaire, on détermine si l'on a une réflexion simple, une réflexion multiple ou une réflexion sur plusieurs objets. 13 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la distance d'un objet par rapport au véhicule en éliminant l'influence des réflexions parasites telles que celles de composants du vé5 hicule. ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur d'impulsion prédéterminée du signal impulsionnel de mesure, 10 se mesure à l'émission et/ou on la détermine et de préférence à partir d'un et/ou plusieurs cycles de mesure à parcourir.