Brevet FR2873820A1 — publié le 20060203

DISPOSITIF DE DETECTION DE VITESSE D'UN VEHICULE La présente invention est relative à un dispositif de détection de vitesse d'un véhicule qui utilise une fréquence détectée de bruit d'alimentation électrique du véhicule et une valeur d'accélération du véhicule pour estimer la vitesse instantanée du véhicule afin de permettre au dispositif de navigation du véhicule de réaliser en continu une navigation pendant une fenêtre d'absence correspondant à une interruption du signal GPS, et qui permette une utilisation dès le branchement. Le dispositif général de navigation d'un véhicule traite des signaux émis par les satellites pour obtenir la longitude et la latitude du véhicule et localiser la position du véhicule sur une carte électronique à bord du véhicule afin d'indiquer instantanément au conducteur la direction à suivre et de le guider. Cependant, le dispositif de navigation de véhicule selon la technique antérieure est souvent affecté par une mauvaise réception de signal ou par une interruption de signal en raison de conditions géographiques ou de routes particulières telles que des tunnels, des autoponts ou des couloirs entre les grands immeubles urbains. Dans ces circonstances, le signal émis par un satellite ne peut pas satisfaire les besoins de la navigation et le dispositif de navigation devient inopérant. Pour remédier à ce problème, certains dispositifs de navigation 11 de qualité supérieure emploient un gyroscope 12 et une ligne 13 de vitesse détectée du véhicule pour obtenir la position de circulation du véhicule (cf. Fig. 1) et pour compenser la perte de signal du satellite 14. Comme l'emplacement de la ligne 13 de vitesse du véhicule et le format du signal varient dans les différents véhicules, cela pose des problèmes lors de l'installation. De plus, il est fréquent que les utilisateurs ordinaires ne puissent pas installer eux-mêmes le dispositif de navigation de qualité supérieure. Ils doivent payer des frais d'installation pour recourir à des professionnels qui procèdent à l'installation. Cela n'est pas avantageux d'un point de vue économique. Compte tenu des inconvénients évoqués plus haut, la présente invention vise à réaliser un dispositif de détection de vitesse de véhicule pouvant fournir au dispositif de navigation d'un véhicule des signaux de vitesse instantanée du véhicule pendant la période d'absence correspondant à une interruption de signal GPS afin de réaliser en continu la navigation et de permettre une utilisation dès le branchement sans l'assistance de professionnels pour supprimer le problème, qui est survenu dans les techniques antérieures, lors de l'installation consistant à connecter le système de navigation à la ligne de signaux de vitesse du véhicule. Le dispositif de détection de vitesse de véhicule selon l'invention comprend au moins une unité de détection de bruit d'alimentation électrique du véhicule pour détecter la fréquence de bruit d'alimentation électrique du véhicule et, par calcul intégral, pour obtenir une estimation de la vitesse instantanée du véhicule pour permettre au dispositif de navigation du véhicule de réaliser une navigation en continu pendant l'interruption du signal GPS. Selon un premier aspect, le dispositif de détection de vitesse de véhicule selon l'invention comprend en outre un accéléromètre de façon que la fréquence de bruit d'alimentation électrique du véhicule détectée par l'unité de détection de bruit d'alimentation électrique du véhicule et une valeur d'accélération détectée par l'accéléromètre puissent être traitées par calcul intégral afin d'obtenir une estimation de la vitesse instantanée du véhicule pour permettre au dispositif de navigation du véhicule d'exécuter en continu la navigation pendant l'interruption du signal GPS. Selon un autre aspect, le dispositif de détection de vitesse de véhicule selon l'invention peut être inséré dans la prise femelle de l'allumecigare du véhicule pour obtenir la fréquence de bruit d'alimentation électrique du véhicule. Comme l'alimentation électrique est connectée à la prise femelle de l'allume-cigare, elle assure également l'alimentation électrique nécessaire au dispositif de détection de vitesse du véhicule et au dispositif de navigation pour permettre une utilisation dès le branchement. Selon encore un autre aspect, le dispositif de détection de vitesse de véhicule selon l'invention comprend en outre un dispositif de navigation à installer avec l'invention pour les véhicules qui ne comportent pas antérieurement un dispositif de navigation. Selon encore un autre aspect, le dispositif de détection de vitesse de véhicule selon l'invention comprend une unité de traitement qui peut être contenue 30 dans le dispositif de navigation. L'invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple non limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels: la Fig. 1 est un schéma de principe d'un système de navigation de véhicule 35 selon la technique antérieure; la Fig. 2 est un schéma de principe du circuit de l'invention; la Fig. 3 est un schéma de principe du circuit d'une autre forme de réalisation de l'invention; la Fig. 4 est un graphique représentant une courbe caractéristique des relations de la vitesse du moteur et de la vitesse du véhicule selon l'invention; la Fig. 5 est un tableau de vitesses d'un véhicule illustrant les relations entre le changement de rapport et le régime du moteur et la vitesse du véhicule selon l'invention; et la Fig. 6 est un organigramme du fonctionnement de l'invention. On se reportera à la Fig. 2 pour un schéma de principe du circuit d'une forme de réalisation de l'invention. Le dispositif de détection 2 de vitesse de véhicule selon l'invention comprend: une unité de détection 21 de bruit d'alimentation électrique de véhicule pour détecter la fréquence de bruit existante NF de l'alimentation électrique du véhicule et convertir celle-ci en régime de moteur ES pour trouver une estimation de la vitesse instantanée du véhicule; et un accéléromètre 22 pour détecter une valeur a d'accélération du véhicule. L'unité de détection 21 de bruit d'alimentation électrique du véhicule 20 comprend: un premier circuit passe-bas 211 pour éliminer par filtrage les bruits à haute fréquence dans la fréquence de bruit NF; un premier circuit passe-haut 212 pour éliminer par filtrage les bruits à basse fréquence dans la fréquence de bruit NF; un premier circuit d'amplification 213 pour amplifier les signaux à la fréquence de bruit NF pour faciliter une comparaison; un circuit de comparaison 214 de fenêtres pour produire une forme d'onde numérique pour la forme d'onde des signaux de la fréquence de bruit NF; un second circuit passe-bas 215 pour éliminer par filtrage les bruits à haute fréquence des signaux de la fréquence de bruit NF; un second circuit passe-haut 216 pour éliminer par filtrage les bruits à basse fréquence des signaux de la fréquence de bruit NF; un second circuit d'amplification 217 pour amplifier les signaux de la fréquence de bruit NF pour faciliter une comparaison; un circuit de Schmidt 218 pour générer une forme d'onde numérique pour la forme d'onde des signaux de la fréquence de bruit NF; une unité de traitement 219 pour transformer en signal numérique la fréquence de bruit détectée générée par l'alternateur, et pour traiter et trouver une estimation de la vitesse instantanée Vt du véhicule après avoir inclus la valeur d'accélération détectée a. A l'aide des éléments ci-dessus, l'invention peut être directement branchée sur une prise femelle 3 de l'allume-cigare du véhicule pour obtenir la fréquence de bruit NF d'alimentation électrique du véhicule ainsi que pour obtenir l'alimentation 1 o électrique nécessaire à l'invention. Ainsi, l'invention offre l'avantage d'être utilisable dès son branchement. La fréquence de bruit NF d'alimentation électrique du véhicule détectée par l'unité de détection 21 de bruit d'alimentation électrique du véhicule peut provenir de l'alternateur ou de l'allumage du moteur. La vitesse de l'alternateur est liée au régime ES du moteur. La fréquence de bruit NF et le régime du moteur ES présentent donc la relation suivante: ES=NFxr En l'occurrence, le régime ES du moteur est égal à r multiplié par la fréquence de bruit NF (r étant un paramètre). La relation entre le régime détecté ES du moteur et la vitesse CS du véhicule peut être répartie entre plusieurs états (cf Fig. 4) suivants: 1. Etat de point mort: le moteur est en marche mais la vitesse du véhicule est nulle. 2. Etat de première vitesse: la vitesse CS du véhicule et le régime ES du moteur forment un rapport constant G1, autrement dit CS = ES x G1. 3. Etat de deuxième vitesse: la vitesse CS du véhicule et le régime ES du moteur forment un rapport constant G2, autrement dit CS = ES x G2. 4. Etat de troisième vitesse: la vitesse CS du véhicule et le régime ES du moteur forment un rapport constant G3, autrement dit CS = ES x G3. 5. Etat de quatrième vitesse: la vitesse CS du véhicule et le régime ES du moteur forment un rapport constant G4, autrement dit CS = ES x G4. 6. Pendant le changement de rapport: que ce soit en passant d'une vitesse inférieure à une vitesse supérieure ou d'une vitesse supérieure à une vitesse inférieure, l'embrayage est désaccouplé ou à moitié en prise, et la fréquence de bruit NF change brusquement. Il n'y a donc pas de relation constante entre le régime ES du moteur et la vitesse CS du véhicule. Généralement, le véhicule est en phase d'accélération ou de ralentissement. La valeur d'accélération a peut être détectée à l'aide de l'accéléromètre 22. La relation entre le régime ES du moteur et la vitesse CS du véhicule indiquée ci-dessus, en dehors des états d'arrêt et d'accélération et de ralentissement pour changer de vitesse, s'accompagne d'un certain nombre de relations constantes non continues entre le régime ES du moteur et la vitesse CS du véhicule (cf. Fig. 4). Ces relations entre le régime ES du moteur et la vitesse CS du véhicule peuvent être détectées si le signal du satellite 5 est en bon état, pendant que le dispositif de navigation 4 peut détecter avec précision la vitesse CS du véhicule, et l'accéléromètre 22 peut détecter le fait que le véhicule ne présente ni accélération ni ralentissement évident. En référence à la Fig. 6, la procédure est la suivante: 1. Détection de la fréquence de bruit de l'alimentation électrique: détection de la fréquence de bruit NF à l'aide de l'unité de détection 21 de bruit 15 d'alimentation électrique, et conversion en régime ES du moteur. 2. Détection de la valeur d'accélération: détection de la valeur d'accélération a du véhicule à l'aide de l'accéléromètre 22. 3. Apprentissage du changement de rapport: lorsque le signal GPS est disponible, le régime ES du moteur connaît une différence de vitesse pendant l'accélération (chute brutale et augmentation continue, et l'accéléromètre 22 détermine une accélération). La vitesse fournie par le GPS à cet instant constitue le point de changement de rapport. Après un certain nombre d'apprentissages et de mémorisations (selon les besoins, de préférence cinq à seize fois), un point de changement de rapport souhaitable peut être trouvé d'après la moyenne des valeurs apprises. Ensuite, chaque fois que la vitesse détectée est supérieure ou inférieure au point de changement de rapport, le changement de rapport peut être déterminé pour obtenir une vitesse comparée très proche de la valeur réelle. 4. Etablissement d'un tableau de vitesses d'un véhicule: la relation entre le régime ES du moteur et la vitesse CS du véhicule, en plus des états d'arrêt et d'accélération et de ralentissement pour le changement de rapport, s'accompagne d'un certain nombre de relations constantes non continues entre le régime ES du moteur et la vitesse CS du véhicule. Ces relations constantes non continues entre le régime ES du moteur et la vitesse CS du véhicule peuvent être détectées si le signal du satellite 5 est en bon état, et le dispositif de navigation 4 peut détecter avec précision la vitesse CS du véhicule, et l'accéléromètre 22 peut détecter le fait que le véhicule ne présente pas d'accélération ou de ralentissement évident, et une droite continue peut être obtenue (cf. Fig. 4). Une table de vitesses souhaitables du véhicule peut alors être établie (cf. Fig. 5). Donc, lorsque le signal du satellite 5 est interrompu, le régime ES du moteur peut être trouvé à partir de la fréquence de bruit NF d'alimentation électrique du véhicule et la vitesse CS du véhicule peut être obtenue à partir de la table de vitesses du véhicule. 5. Détermination de ce que la vitesse détectée du véhicule est ou n'est pas valable d'après la valeur d'accélération a: la table de vitesse du véhicule est valable dans le cas où l'embrayage a été mis en prise. L'état d'accouplement de l'embrayage peut être déterminé d'après l'état d'accélération du véhicule qui peut être trouvé à partir de la valeur d'accélération a. Par exemple, si la valeur indiquée par l'accéléromètre 22 est inférieure à une valeur donnée aO (par exemple inférieure à 15) pendant un laps de temps donné TO (par exemple trois secondes), il peut être déterminé que le véhicule n'est pas en train d'accélérer et qu'aucun changement de rapport n'a lieu, et que l'embrayage est en prise. Par conséquent, il existe une relation constante entre la fréquence de bruit NF du véhicule et la vitesse CS du véhicule, et la table de vitesses du véhicule peut être utilisée pour obtenir la vitesse du véhicule. En revanche, si les conditions ci-dessus n'ont pas été remplies, il peut être déterminé qu'il n'y a pas de relation bien définie entre la fréquence NF du bruit et la vitesse CS du véhicule. 6. Estimation de la vitesse instantanée du véhicule: après que la vitesse CS trouvée du véhicule a été obtenue d'après la table de vitesses du véhicule, la vitesse instantanée Vt du véhicule peut être trouvée par le total global de la valeur d'accélération a de l'accéléromètre 22. Vt = Vt 1 (la vitesse du véhicule trouvée ou confirmée au point précédent) + a (valeur d'accélération) T (intervalle de temps). D'après la procédure cidessus, la vitesse instantanée Vt du véhicule peut être trouvée pour servir dans le dispositif de navigation 4 même si le signal du satellite 5 n'est pas disponible. 7. Exécution de la navigation: (1) Lorsque le signal du satellite est normal, la vitesse du véhicule peut être trouvée d'après le signal GPS pour exécuter la navigation. (2) Lorsque le signal du satellite est interrompu, l'estimation de la vitesse instantanée Vt du véhicule peut être obtenue à l'aide de l'invention pour exécuter la navigation. En référence à la Fig. 3 pour le schéma de principe du circuit d'une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif de détection 2' de vitesse du véhicule selon l'invention comprend une unité de détection 21' de bruit d'alimentation électrique du véhicule et un accéléromètre 22'. L'unité de détection 21' de bruit d'alimentation électrique du véhicule comprend un premier circuit passe-bas 211', un premier circuit passe-haut 212', un premier circuit d'amplification 213', un circuit de comparaison 214' de fenêtres, un second circuit passe-bas 215', un second circuit passe-haut 216', un second circuit d'amplification 217' et un circuit de Schmidt 218' en grande partie semblables à ceux de la forme de réalisation précédemment présentés. La différence réside en ce que l'unité de traitement 41' est située dans un dispositif de navigation 4' pour traiter et trouver la vitesse instantanée Vt du véhicule afin de l'utiliser sur un système de navigation 42'. Revendications 1. Dispositif de détection (2) de vitesse de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de détection (21) de bruit d'alimentation électrique de véhicule pour détecter une fréquence de bruit existante d'une alimentation électrique d'un véhicule et la convertir en régime de moteur pour trouver une estimation de vitesse instantanée du véhicule. 2. Dispositif de détection (2) de vitesse de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de détection (21) de bruit d'alimentation électrique de 1 o véhicule comprend une unité de traitement (219). 3. Dispositif de détection (2) de vitesse de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de navigation (4). 4. Dispositif de détection (2) de vitesse de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un accéléromètre (22) pour détecter une vitesse d'accélération de véhicule. 5. Dispositif de détection (2) de vitesse de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de détection (2) de vitesse de véhicule est branché sur une prise femelle d'allume-cigare (3) pour fournir de l'électricité à l'unité de détection (21) de bruit d'alimentation électrique du véhicule et détecter la fréquence du bruit. 6. Dispositif de détection (2) de vitesse de véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité de détection (21) de bruit d'alimentation électrique de véhicule comprend: un premier circuit passebas (211) pour supprimer par filtrage les bruits à haute fréquence dans la fréquence de bruit; un premier circuit passe-haut (212) pour supprimer par filtrage les bruits à basse fréquence dans la fréquence de bruit; un premier circuit d'amplification (213) pour amplifier les signaux de la fréquence de bruit afin de faciliter une comparaison; et un circuit de comparaison (214) de fenêtres pour générer une forme d'onde numérique pour la forme d'onde des signaux de la fréquence de bruit. 7. Dispositif de détection (2) de vitesse de véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'unité de détection (21) de bruit d'alimentation électrique de véhicule comprend en outre: un second circuit passe-bas (215) pour supprimer par filtrage les bruits à haute fréquence dans la fréquence de bruit; un second circuit passe-haut (216) pour supprimer par filtrage les bruits à basse fréquence dans la fréquence de bruit; un second circuit d'amplification (217) pour amplifier les signaux de la fréquence de bruit afin de faciliter une comparaison; et un circuit de Schmidt (218) pour générer une forme d'onde numérique pour la forme d'onde des signaux de la fréquence de bruit. 8. Dispositif de détection (2') de vitesse de véhicule selon l'une quelconque 1 o des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de navigation (4'). 9. Dispositif de détection (2') de vitesse de véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de navigation comporte une unité de traitement (41'). 10. Dispositif de détection (2') de vitesse de véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un accéléromètre (22') pour détecter une valeur d'accélération de véhicule. 11. Dispositif de détection (2') de vitesse de véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de détection (2') de vitesse de véhicule est branché sur une prise femelle (3) d'allume-cigare pour fournir de l'électricité pour l'unité de détection (21') de bruit d'alimentation électrique de véhicule et détecter la fréquence du bruit d'alimentation électrique. 12. Dispositif de détection (2') de vitesse de véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'unité de détection (21') de bruit d'alimentation électrique de véhicule comporte: un premier circuit passe-bas (211') pour supprimer par filtrage les bruits à haute fréquence dans la fréquence de bruit; un premier circuit passe-haut (212') pour supprimer par filtrage les bruits à basse fréquence dans la fréquence de bruit; un premier circuit d'amplification (213') pour amplifier les signaux de la fréquence de bruit afin de faciliter une comparaison; et un circuit de comparaison (214') de fenêtres pour générer une forme d'onde numérique pour la forme d'onde des signaux de la fréquence de bruit. io 13. Dispositif de détection (2') de vitesse de véhicule selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'unité de détection (21') de bruit d'alimentation électrique de véhicule comporte en outre: un second circuit passe-bas (215') pour supprimer par filtrage les bruits à 5 haute fréquence dans la fréquence de bruit; un second circuit passe-haut (216') pour supprimer par filtrage les bruits à basse fréquence dans la fréquence de bruit; un second circuit d'amplification (217') pour amplifier les signaux dans la fréquence de bruit afin de faciliter une comparaison; et un circuit de Schmidt (218') pour générer une forme d'onde numérique pour la forme d'onde des signaux de la fréquence de bruit.