Brevet FR2876801A1 — publié le 20060421

Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile notamment d'un véhicule automobile dans un environnement aérien à l'aide d'un émetteur émettant des ul- trasons, et d'un récepteur pour la détection des ultrasons émis par l'émetteur et réfléchis par un obstacle. L'invention concerne également un procédé de détection mettant en oeuvre le dispositif ci-dessus. Etat de la technique Le document DE 197 44 185 Al décrit un dispositif et un procédé correspondant au type défini ci-dessus. Ce dispositif sert à la télémétrie par ultrasons à l'aide de plusieurs convertisseurs d'ultrasons et notamment des convertisseurs équipant un véhicule. Le dispositif permet de mesurer le temps de parcours des impulsions d'ultrasons vers un obstacle et en retour. Plusieurs convertisseurs d'ultrasons émettent simultanément une impulsion d'ultrasons et les différentes impulsions se combinent et ensuite au moins un convertisseur d'ultrasons reçoit les signaux réfléchis des impulsions combinées d'ultrasons. La portée maximale de cette télémétrie est limitée et se si- tue à environ 4 m. Le procédé repose sur une simple combinaison additive et les composants sonores concernés y compris les composants sonores engendrés par la combinaison se situent dans une même plage de fréquence. On connaît également un capteur de collision de véhicu- les comportant une fibre optique installée dans le pare-chocs avant du véhicule. La fibre optique débouche d'une unité d'émission placée sur un côté. Une unité de réception reçoit la lumière émise par l'unité d'émission. Lorsque la quantité lumineuse reçue diminue, un détecteur émet un signal de détection de collision. Le signal de détection de colli- Sion est seulement émis lorsqu'il y a déjà une collision. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispositif du type définit ci-dessus ayant une portée importante et détectant un obstacle de manière fiable. L'invention a également pour but de dé- velopper un procédé du type défini ci-dessus permettant de détecter de manière fiable un obstacle avec une portée importante. Exposé de l'invention A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type dé- fini ci-dessus caractérisé en ce que l'émetteur comporte, de façon juxtaposée, un premier émetteur simple pour émettre des ultrasons à une première fréquence d'émission et un second émetteur simple pour émettre des ultrasons avec une seconde fréquence d'émission différente de la première fréquence d'émission, ou l'émetteur est un émetteur simple émettant des ultrasons d'une première fréquence d'émission et des ultrasons d'une seconde fréquence d'émission différente de la première fréquence d'émission. L'invention concerne également un procédé du type défini ci-dessus, caractérisé en ce qu'un premier émetteur simple de l'émetteur émet des ultrasons à une première fréquence d'émission et un second émetteur simple de l'émetteur émet des ultrasons à une seconde fréquence d'émission différente de la première fréquence d'émission ou un émetteur simple de l'émetteur émet des ultrasons à une première fréquence d'émission et des ultrasons à une seconde fré- quence d'émission différente de la première fréquence d'émission et les ultrasons émis par l'émetteur ont une fréquence d'émission utile correspondant à la combinaison des ultrasons de la première fréquence et des ultrasons de la seconde fréquence, cette fréquence d'émission utile étant différente de la première fréquence d'émission et de la seconde fréquence d'émission. Le dispositif et le procédé selon l'invention reposent sur l'utilisation d'ultrasons, c'est-à-dire un son d'une fréquence supérieure à environ 20 KHz dans l'air. Du fait de la non linéarité de la relation pression/densité de l'air, selon l'invention, la fréquence utile d'émission de l'émetteur est différente à la fois vis-à-vis de la première fréquence d'émission et vis-à-vis de la seconde fréquence d'émission elle-même différente de la première fréquence d'émission. Les ultrasons émis par l'émetteur à la fréquence d'émission utile, qui découle notamment de l'amplitude de la différence entre la première et la seconde fréquence d'émission, présentent avantageusement un effet directionnel impor- tant, et les ultrasons développent un lobe de grande portée et de faibles rayons d'ouverture et sans lobe accessoire. L'émetteur fonctionne comme un émetteur d'ultrasons paramétriques. Vis-à-vis des solutions proposées par l'état de la technique, selon lesquelles on prédéfinit des ensembles émetteurs - récepteurs - capteurs, utilisés en mode impulsionnel à écho, la présente invention offre l'avantage que l'émetteur travaille exclusivement comme émetteur d'ultrasons et le récepteur exclusivement comme récepteur d'ultrasons, ce qui supprime le mode impulsion-écho et la réception peut être faite par des capteurs d'ultrasons classiques, branchés en permanence sur la réception. Le dispositif de l'invention supprime de plus, non seulement toute la zone aveugle, mais simplifie également l'exploitation électronique. Selon l'invention, l'atténuation du niveau des ultrasons en fonction de la distance est avantageusement plus faible que dans les sources sonores ponctuelles. Comme autre avantage, l'invention permet des temps de stabilisation d'entrée et de sortie brefs et ainsi une télémétrie jusqu'à des distances très courtes, ainsi qu'une mesure avec une succession rapide d'impulsions. On peut avoir des impulsions d'ultrasons très brèves à vitesse de répétition élevée. En principe, on peut utiliser une fréquence d'émission déterminée, choisie chaque fois de manière différente pour chaque émetteur simple émettant une fréquence, ou pour un émetteur simple qui émet à la fois la première et la seconde fréquence d'émission. Dans ce dernier cas, l'émetteur simple est un convertisseur à bande large (par exemple un convertisseur Sell) ou un convertisseur conçu pour deux fréquences d'émission. Du fait de la portée importante et de l'effet directionnel prononcé, l'invention con- vient tout particulièrement pour les véhicules automobiles et cela par exemple en combinaison avec une régulation de vitesse (système ACC) ; mais l'invention peut également s'utiliser avantageusement en combi- naison avec une assistance de manoeuvre de rangement et/ou une me-sure d'un intervalle de rangement (intervalle de stationnement). Enfin, l'invention convient, dans le contexte ci-dessus, à la fois pour des véhicules de tourisme et pour des véhicules utilitaires. Selon un développement avantageux de l'invention, l'émetteur comporte au moins quatre émetteurs simples et le nombre d'ultrasons émis à la première fréquence d'émission par l'émetteur simple correspond au nombre d'ultrasons émis à la seconde fréquence d'émission par l'émetteur simple. En cas de nombre total impair pour les émetteurs simples, le nombre des émetteurs simples utilisant cha- que fréquence d'émission sera différent d'une unité, ce qui est sans importance pour l'invention. La portée du dispositif peut avantageusement être augmentée de même que la précision de la mesure si, selon un autre développement de l'invention, les émetteurs simples sont groupés dans l'émetteur selon un groupage régulier. Les émetteurs simples forment ainsi un réseau paramétré comme réseau d'émetteur. Le regroupement des ultrasons émis est ainsi augmenté avantageusement. On peut également envisager d'installer l'émetteur de manière fixe sur l'objet mobile et d'avoir un lobe d'ultrasons émettant dans une direction invariable préréglée. En revanche, pour une couverture en surface de l'environnement de l'objet mobile et pour permettre une reconnaissance particulièrement fiable des obstacles, il est très avantageux si, selon un autre développement de l'invention, l'émetteur comporte un dispositif de basculement pour basculer le lobe d'ultrasons émis par l'émetteur. Selon un développement avantageux de l'invention, les émetteurs simples sont économiques et faciles à fabriquer pour être installés sur un support tournant autour d'un axe de basculement. Le support peut être par exemple une plaque dont le basculement est commandé par un moteur; selon les conditions, on aura un bascule-ment autour d'un ou plusieurs axes, par exemple également un basculement libre dans l'espace. Le dispositif de basculement correspond à une construction mécanique très simple si, selon un développement avantageux de l'invention, le dispositif de basculement comporte un dispositif de commande déphasé des différents émetteurs simples. Le dispositif selon l'invention présente une très grande sécurité de fonctionnement et permet une détection fiable des obstacles si, selon un autre développement avantageux de l'invention, les ultra- sons émis par l'émetteur ont une fréquence d'émission utile de l'ordre d'environ 50 KHz. La fréquence d'émission peut se situer dans une plage de l'ordre de 40 KHz jusqu'à 60 KHz; il est particulièrement intéressant d'utiliser une fréquence de 50 KHz comme fréquence d'émission utile car elle représente des fréquences parasites potentielles impercep- tibles dans l'environnement et, de plus, elle ne réduit pas la puissance du dispositif selon l'invention à cause de l'amortissement dans l'air. Une fréquence d'émission utile de 50 KHz a en outre l'avantage de pouvoir utiliser comme récepteur des capteurs d'ultrasons puissants, du commerce, économiques. Selon un autre développement avantageux de l'invention, l'émetteur et le récepteur sont installés dans un pare-chocs de véhicule automobile et peuvent constituer ainsi une unité préfabriquée destinée à être installée dans un véhicule automobile avec une disposition géométrique précise. Selon un développement avantageux du procédé de l'invention, les ultrasons sont émis de manière pulsée par l'émetteur. La génération paramétrique du son selon l'invention permet de générer des faisceaux d'ultrasons très brefs avec un taux de répétition élevé, ce qui permet d'une part d'utiliser avantageusement la modulation impulsion- nelle pour le codage et, d'autre part, un taux de mesure élevé permet de réduire considérablement l'incertitude de la mesure propre à tout pro- cédé de mesure physique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide de différents exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un pare-chocs de véhicule automobile équipé d'un émetteur et de plusieurs récepteurs, - les figures 2-6 montrent différentes dispositions de champs d'émetteur simple, - la figure 7 montre un émetteur avec un lobe d'ultrasons, - la figure 8 montre un autre émetteur avec un lobe d'ultrasons, et - la figure 9 illustre l'observation de plusieurs voies de circulation à l'aide d'un dispositif de saisie ou de détection de l'environnement. Description de modes de réalisation Dans toutes les figures on utilisera les mêmes références pour désigner les mêmes éléments. La figure 1 montre un dispositif 1 de détection ou de sai- sie du champ environnement dans un environnement aérien (c'est-à-dire dans l'air) d'un objet constitué par un véhicule automobile. Le dis- positif 1 comporte un pare-chocs 2 pour le véhicule. Un émetteur 3 pour émettre les ultrasons est installé dans le pare-chocs 2. De plus, le pare- chocs 2 comporte en tout quatre récepteurs 4 pour détecter les ultrasons émis par l'émetteur 3 et réfléchis par un obstacle. Le récepteur 4 et l'émetteur 3 sont reliés électriquement au dispositif de commande 5 servant également à l'exploitation des signaux. L'émetteur 3 comporte de façon juxtaposée un premier émetteur simple 6 qui émet des ultrasons à une première fréquence d'émission F1, par exemple égale à 120 KHz, et un second émetteur simple 7 qui émet des ultrasons avec une seconde fréquence d'émission simple F2, par exemple 70 KHz. Les exemples numériques donnés ci-dessus se traduisent pour les ultrasons émis par l'émetteur 3 par une fréquence d'émission utile FN de 50 KHz comme différence entre les diverses fré- quences d'émission. Pour une plus grande efficacité du dispositif 1, on a des fréquences d'émission F1, F2 proches de la fréquence d'émission utile FN. Les figures 2 à 6 montrent différentes répartitions de champs d'émetteurs simples 6, 7, sous la forme d'un réseau d'émetteurs 10 pour un émetteur 3 à fonctionnement paramétré ; un émetteur simple 6 fonctionnant avec une première fréquence d'émission est représenté par des hachures horizontales; l'émetteur simple 7 utilisant une seconde fréquence d'émission est indiqué par des hachures verticales. Les émetteurs 3 des figures 2 à 6 peuvent être un exemple de l'émetteur du mode de réalisation de la figure 1. Il apparaît que la répartition des champs des émetteurs simples 6, 7, de l'émetteur 3 respectif, se fait suivant des regroupements réguliers; les émetteurs simples 6, 7 forment un réseau. Les différentes dispositions sont responsables du mélange des ultrasons émis par les émetteurs simples 6, 7 à une première et à une seconde fré- quence d'émission. A titre d'exemple, les montages des figures 3, 6 con- viennent avantageusement pour basculer un lobe d'ultrasons de l'émetteur 3 de la droite vers la gauche. La figure 7 montre un émetteur 3 et le lobe 8 des ultra- sons qu'il émet. L'émetteur 3 comporte un dispositif de basculement 9 pour basculer le lobe d'ultrasons 8. Pour cela, un réseau d'émetteurs 10 comporte des émetteurs simples 6, 7 formant l'émetteur 3 et émettant des ultrasons à des fréquences d'émission différentes. Ces émetteurs sont installés sur un support 11 en forme de plaque; le support 11 est indiqué schématiquement par une double flèche 13. Il peut basculer autour de l'axe de basculement 12. Un autre émetteur 3 avec un lobe d'ultrasons 8 est représenté à la figure 8; le lobe d'ultrasons est représenté en position non basculée par un trait interrompu alors qu'en position basculée, le lobe d'ultrasons 8 est représenté par un trait plein. Le basculement du lobe d'ultrasons 8, selon cet exemple de réalisation, se fait par la commande du déphasage d'antenne A cl) des différents émetteurs simples 6, 7 à des fréquences d'émission différentes et installés dans le réseau 10 de l'émetteur 3 à l'aide d'un dispositif de commande 5. La figure 9 est l'observation de plusieurs voies de circulation avec un dispositif 1 pour saisir l'environnement d'un véhicule 14 à l'aide de deux lobes d'ultrasons 8, 15. En variante, on peut également avoir un lobe d'ultrasons basculant 8. Le dispositif 1 permet de suivre de manière précise des obstacles, constitués ici par les véhicules 16, 17 qui précèdent, ce qui permet de recueillir des informations supplémen- taires concernant par exemple les systèmes d'assistance de conduite. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile notamment d'un véhicule automobile dans un environnement aérien à l'aide d'un émetteur émettant des ultrasons, et d'un récepteur pour la détection des ultrasons émis par l'émetteur et réfléchis par un obstacle, caractérisé en ce que l'émetteur (3) comporte, de façon juxtaposée, un premier émetteur simple (6) pour émettre des ultrasons à une première fréquence d'émission (F1) et un second émetteur simple (7) pour émettre des ultrasons avec une seconde fréquence d'émission (F2) différente de la première fréquence d'émission (F1), ou l'émetteur (3) est un émetteur simple émettant des ultrasons d'une première fréquence d'émission (F1) et des ultrasons d'une seconde fréquence d'émission (F2) différente de la première fréquence d'émission (F1). 2 ) Dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur (3) comprend au moins quatre émetteurs simples (6,7), et le nombre d'ultrasons émis par l'émetteur simple (6) à la première fréquence (F1) correspondant au nombre d'ultrasons émis par l'émetteur simple (7) à la seconde fréquence d'émission (F2). 3 ) Dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les émetteurs simples (6, 7) de l'émetteur (3) forment un regroupage régulier. 4 ) Dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur (3) comporte un dispositif de basculement (9) pour basculer un lobe d'ultrasons (8) émis par l'émetteur (3). 5 ) Dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que les émetteurs simples (6, 7) sont installés sur un support (11) tournant autour d'un axe de basculement (12) . 6 ) Dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de basculement comporte un dispositif de commande (5) pour commander les émetteurs simples (6, 7) avec un déphasage. 7 ) Dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ultrasons émis par l'émetteur (3) ont une fréquence d'émission utile (FN) de l'ordre de 50 KHz. 8 ) Dispositif pour saisir l'environnement d'un objet mobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émetteur (3) et le récepteur (4) sont installés dans le pare-chocs (2) d'un véhicule automobile. 9 ) Procédé de saisie de l'environnement d'un objet mobile notamment d'un véhicule automobile dans un environnement aérien, selon lequel un émetteur émet des ultrasons et un récepteur reçoit les ultrasons émis par l'émetteur et réfléchis par un obstacle, caractérisé en ce qu' un premier émetteur simple (6) de l'émetteur (3) émet des ultrasons à une première fréquence d'émission (F1) et un second émetteur simple (7) de l'émetteur (3) émet des ultrasons à une seconde fréquence d'émission (F2) différente de la première fréquence d'émission (F1), ou un émetteur simple de l'émetteur (3) émet des ultrasons à une première fréquence d'émission (F1) et des ultrasons à une seconde fréquence d'émission (F2) différente de la première fréquence d'émission (F1), et les ultrasons émis par l'émetteur (3) ont une fréquence d'émission utile (FN) correspondant à la combinaison des ultrasons de la première fré- quence (F1) et des ultrasons de la seconde fréquence (F2), cette fréquence d'émission utile étant différente de la première fréquence d'émission (F1) et de la seconde fréquence d'émission (F2). 10 ) Procédé de saisie de l'environnement d'un objet mobile selon la rem vendication 9, caractérisé en ce que les ultrasons sont émis de manière pulsée par l'émetteur (3).