Brevet FR2893140A1 — publié le 20070511

CAPTEUR DE VITESSE AU SOL D'UN VEHICULE L'invention concerne les appareils de mesure de la vitesse d'un véhicule par rapport au sol, et notamment la vitesse d'un véhicule automobile. Un des problèmes qu'on cherche à résoudre dans la mesure de vitesse d'un véhicule automobile est l'obtention d'une vitesse vraie par rapport au sol quelles que soient les conditions de roulement ; les capteurs de vitesse classiques montés sur les véhicules automobiles détectent la vitesse de rotation des roues et par conséquent ils ne sont pas fiables en cas de glissement (roues bloquées, aquaplaning, etc.). En outre, il peut être utile de connaître la vitesse de déplacement transversal du véhicule lorsqu'il y a une composante transversale, ce qui peut arriver aussi en cas de dérapage. Des capteurs fondés sur la mesure de vitesse de rotation des roues ne permettent évidemment pas de répondre à ce souhait. On a déjà proposé de réaliser des appareils de mesure de vitesse fondés sur une mesure optique du déplacement du véhicule par rapport au sol : deux capteurs optiques identiques, placés l'un en amont l'autre en aval sous le véhicule, observent le sol éclairé par des sources lumineuses et voient défiler successivement la même portion de sol à des instants différents. La mesure du temps qui sépare ces deux observations successives d'une même portion de sol permet de connaître la vitesse du véhicule si on connaît la distance entre les deux capteurs optiques. La mesure du temps est faite à partir d'une succession de corrélations entre le signal temporel détecté par un des capteurs au fur et à mesure du défilement et le signal temporel détecté par l'autre, décalé d'un temps variable. On recherche la valeur de temps de corrélation qui donne la plus forte corrélation ; en effet, une forte corrélation indique que les capteurs ont bien observé la même image du sol ; la valeur de ce temps représente donc le temps de défilement relatif du véhicule par rapport au sol. Ces capteurs sont cependant encombrants et coûteux. Ils utilisent des sources laser et des optiques de focalisation étroite pour permettre l'observation d'une tache lumineuse très étroite dur le sol, le capteur observant cette tache et produisant un signal variable en fonction de la granulométrie du sol. La tache lumineuse est nécessairement plus petite que les grains que l'on veut observer, faute de quoi les signaux recueillis par les capteurs se moyennent et ne permettent pas de fournir un signal variable corrélable avec le signal de l'autre capteur. Chaque capteur est associé à une source respective et les capteurs doivent observer exactement chacun la petite tache produite par le laser respectif. Les réglages sont donc difficiles et peu adaptés à une utilisation sur les véhicules automobiles. La présente invention propose un dispositif de mesure de vitesse beaucoup moins encombrant et moins coûteux. L'invention a pour objet un dispositif de détermination de vecteur de vitesse d'un véhicule par rapport au sol, comportant une source d'éclairage d'une zone de sol, un capteur d'image électronique matriciel organisé en multiples lignes et colonnes de pixels, et un système optique pour projeter sur le capteur une image réduite de la zone éclairée par la source, le capteur comportant d'une part une matrice de N lignes de M pixels orientées dans une direction dite "transversale" perpendiculaire à la direction de déplacement, dite direction longitudinale, de l'image projetée sur le capteur lorsque le véhicule se déplace dans une direction de référence, et d'autre part une ligne de référence de P pixels (P inférieur à m) parallèle aux lignes de la matrice, et des moyens pour enregistrer d'abord une image projetée sur la ligne de référence puis, ultérieurement, une image projetée sur la matrice, le dispositif comportant des moyens de corrélation de l'image projetée sur les P pixels de la ligne de référence avec les images projetées sur tous les groupes possibles de P pixels dans chacune des N lignes, des moyens de détermination du rang en ligne et du rang en colonne du groupe de P pixels qui donne la meilleure corrélation, et des moyens de détermination d'un vecteur vitesse à partir du rang en ligne et du rang en colonne ainsi déterminés. Le grandissement du système optique est de préférence suffisamment grand (au moins 30) pour permettre de projeter par exemple une image d'une zone d'au moins dix centimètres de côté sur un capteur matriciel en circuit-intégré de quelques millimètres de côté ; ceci permet l'utilisation d'un capteur matriciel de faible coût tout en observant une zone de sol suffisamment grande pour que la rugosité de la route y soit bien perceptible et que la corrélation d'image soit possible. Par conséquent, l'invention propose d'utiliser un capteur matriciel avec une seule source lumineuse et un seul système optique de focalisation d'une image sur le capteur, d'utiliser une ligne de référence à un instant de référence et le reste de la matrice ensuite, et d'effectuer une corrélation interne, dans toute l'image matricielle reçue, entre une image de la ligne de référence prise à l'instant de référence et une autre image prise postérieurement. Le signal qui sert de référence pour la corrélation est une petite portion d'une image instantanée qui est vue par le capteur ; cette petite portion est une ligne orientée dans la direction transversale à l'avance du véhicule, et non un signal variable recueilli par un récepteur photosensible ponctuel au fur et à mesure du déplacement du véhicule dans une direction longitudinale. On peut grâce à l'invention réaliser un capteur de vitesse particulièrement peu coûteux et très facile à régler : il suffit que le capteur matriciel soit orienté correctement par rapport à l'axe longitudinal du véhicule, c'est-à-dire, en supposant que le système optique conserve les directions transversales et longitudinales, que le capteur doit avoir ses lignes orientées dans la direction transversale et ses colonnes orientées dans la direction longitudinale. La notion de ligne est distinguée de la notion de colonne de la manière suivante : les capteurs d'image sont organisés en lignes et en colonnes, les lignes étant successivement adressées pour fournir en sortie des colonnes une série de signaux simultanés représentant l'image recueillie par la ligne adressée à ce moment. Dans toute la suite, on utilisera cette notion de lignes et colonnes, définie par référence à l'adressage au moment de la lecture. On peut déterminer des vitesses de déplacement longitudinale très faibles, ce qui est difficile avec les systèmes de l'art antérieur, et même une vitesse nulle, ce qui n'est pas possible avec les systèmes de l'art antérieur. Dans une première réalisation, le capteur comporte des moyens pour accumuler périodiquement des charges photoélectriques dans la ligne de référence d'un instant de référence t0 à un instant tO+Tint, Tint étant une durée d'intégration, et des moyens pour accumuler des charges photoélectriques dans la matrice d'un instant tO+TG postérieur à t0 à un instant tO+TG+T'int, T'int étant une autre durée d'intégration. La matrice est exposée globalement pendant la durée de tO+TG à tO+TG+T'int. La durée T'int est de préférence égale à la durée Tint. Les durées Tint et T'int, qu'elles soient égales ou différentes, peuvent être ajustables en fonction d'une valeur estimée de la vitesse. Dans une deuxième réalisation, le capteur fonctionne en mode dit "electronic rolling shutter" ou mode ERS ou mode à défilement d'obturateur. Le capteur comporte des moyens pour accumuler des charges photoélectriques dans la ligne de référence d'un temps tO à un temps tO+Tint ; des moyens pour accumuler des charges dans la dernière ligne LN de la matrice (la plus éloignée de la ligne de référence) d'un temps tO+ TM postérieur à tO à un temps tO+TM+T'int ; et des moyens pour accumuler des charges dans une ligne LN_; de rang N-i d'un temps t; à un temps t;+T'int, les temps t; s'échelonnant successivement à partir de tO+TM pour exposer successivement les lignes en partant de la ligne LN jusqu'à la ligne L1. L'intervalle de temps dT qui sépare le temps t; du temps ti+1 ou ti_1 est en principe constant, c'est-à-dire indépendant du rang N-i de la ligne considérée, et dès lors on a t; = tO+ TM + (N-i).dT. Dans cette réalisation, le défilement de l'obturation est effectué en sens inverse du défilement d'une image dans le sens normal d'avance du véhicule. Dans une troisième réalisation, le capteur travaille également en mode ERS à défilement d'obturateur mais dans l'autre sens, c'est-à-dire que la ligne de référence accumule des charges d'un temps tO à un temps tO+Tint ; et une ligne L; de rang i accumule des charges d'un temps t; à un temps t;+T'int, les temps t; s'échelonnant successivement à partir d'un instant tO+Tm pour exposer successivement les lignes en partant de la ligne L1 à l'instant tO+Tm jusqu'à la ligne LN à l'instant tO+Tm+N.dT, en passant par la ligne L; à l'instant tO+Tm+i.dT. Le défilement de l'obturateur se fait donc dans le même sens que le défilement des images dans le sens normal d'avance du véhicule. Dans une quatrième réalisation, le capteur comporte des moyens pour fonctionner en mode ERS aussi bien dans un sens que dans l'autre. Selon une réalisation avantageuse, la largeur des lignes de pixels s'accroît avec le rang des pixels entre les premières et dernières lignes de la matrice, ceci pour améliorer le rapport signal/bruit des lectures d'image. Selon encore une autre réalisation, le temps d'intégration T'int des charges dans une ligne L; de rang i est variable en fonction du rang i. Dans toutes ces réalisations, les temps d'intégration Tint ou T'int sont de préférence ajustés en fonction d'une vitesse estimée du véhicule. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un capteur matriciel classique ; io - la figure 2 représente schématiquement le dispositif de mesure de vitesse selon l'invention ; - la figure 3 représente la constitution de principe du capteur utilisé dans l'invention ; - la figure 4 représente une variante permettant la mesure de 15 vitesses en marche arrière ; - la figure 5 représente une variante avec largeurs de lignes de pixels croissante ; - la figure 6 représente une variante avec matrice symétrique. 20 Sur la figure 1, on a représenté schématiquement un capteur d'image matriciel classique formé de N lignes et M colonnes de pixels. Les lignes sont désignées par L1, L2, ...L;, ...LN. Elles sont représentées dans le sens vertical de la feuille. Les colonnes sont désignées par C1, C2 ...Ci, ...Cm. Elles sont représentées dans le sens horizontal de la feuille. Il s'agit de 25 préférence d'un capteur de type CMOS, fonctionnant de la manière suivante : les images sont intégrées pendant une durée d'intégration T'int, pendant laquelle chaque ligne reçoit la lumière de l'image qui est projetée sur elle. Au bout de cette durée, la ligne est lue, c'est-à-dire que les charges photogénérées dans chaque pixel de la ligne sont appliquées à la sortie en 30 colonne de la matrice, par l'intermédiaire de conducteurs de colonne et d'amplificateurs de lecture en bout de colonne, et les signaux en bout de colonne (un vecteur de M signaux), sont extraits sur une sortie S, séquentiellement ou simultanément, pour être exploités. Après qu'une ligne a été adressée et lue, une autre ligne peut être adressée et lue sur la sortie S, 35 et ainsi de suite. Un tel capteur peut être utilisé soit en exposition globale de toute la matrice soit en mode "Electronic Rolling Shutter"ou mode ERS, ou encore mode d'obturateur électronique défilant. Dans le mode d'exposition globale, toutes les lignes accumulent des charges simultanément, pendant une durée T'int, par exemple depuis un instant de début tg jusqu'à un instant tg+T'int. Les lignes sont ensuite lues successivement. Dans le mode ERS l'exposition des lignes est successive et non simultanée : l'intégration de charges dans la ligne de rang i démarre après le ~o début d'intégration de charges dans une ligne précédente ou suivante, selon le sens de défilement direct ou inverse de l'obturation électronique ; dans un sens qu'on appellera sens direct, l'intégration de charges dans la ligne de rang i commence après le début d'intégration de charges dans la ligne de rang i-1 et avant le début d'intégration de charges dans la ligne de rang i+1. 15 Dans le sens inverse, c'est le contraire. Pour le sens direct, si on suppose que l'instant de début d'intégration de la première ligne L, commence à un instant tm, cela signifie que la lecture de l'image est telle que le signal recueilli par la ligne de rang i est un signal correspondant à l'image vue par cette ligne à un instant 20 tm+i.dT, alors que le signal recueilli par la ligne de rang i-1 correspond à l'image vue par cette ligne à un instant tm+(i-1).dT. L'intervalle de temps dT est le pas d'avance du défilement qui est supposé constant. Dans ce qui suit, on considérera par convention, pour faciliter les explications, que lorsqu'on dit image vue ou lue à l'instant t;, cela signifie 25 image recueillie par accumulation de charges pendant une certaine durée d'intégration débutant à l'instant t; et lue après cette durée d'intégration, sachant que la durée d'intégration doit avoir une valeur suffisante pour accumuler un nombre de charges électriques suffisant en termes de rapport signal/bruit. 30 Le principe de la présente invention est expliqué en référence à la figure 2. Le dispositif de mesure 10 est placé sous le véhicule 12, il comporte une source lumineuse 14 qui éclaire une portion de sol 16 au-dessous du véhicule, un capteur matriciel d'image 18 qui sera décrit plus loin, un système optique 20 qui projette sur le capteur matriciel une image en 35 réduction de la zone éclairée ou d'une partie de celle-ci. Si le capteur matriciel a une forme rectangulaire il reçoit une image d'une portion rectangulaire de la zone éclairée, et on considérera que la zone éclairée est cette zone rectangulaire, de dimension G fois la dimension de la matrice si le grandissement du système optique est G. La zone rectangulaire a de préférence une dimension d'environ 10 cm de côté, et le grandissement G est d'au moins 30 pour que la matrice puisse avoir des dimensions ne dépassant pas quelques millimètres de côté de manière à limiter son coût. La source de lumière est de préférence une diode électroluminescente en infrarouge proche, de préférence dans une gamme d'environ 100 à 150 nanomètres centrée autour d'environ 780 nanomètres, le capteur étant sensible à cet infrarouge proche, ce qui est le cas des capteurs en silicium. Le capteur peut avoir par exemple 120 lignes et 120 colonnes de pixels. Les circuits électroniques de traitement qui établissent les corrélations successives qui seront effectuées à partir des signaux du capteur d'image peuvent être situés sur la même puce de circuit-intégré que le capteur matriciel ou être constitués par des puces différentes montées comme le capteur 18 sur une carte de circuit imprimé 22. Le capteur matriciel est placé de telle manière (en supposant pour simplifier que le système optique conserve les orientations) que les colonnes de la matrice sont orientées dans le sens de déplacement standard (longitudinal) du véhicule désigné par la flèche DL, alors que les lignes de pixels sont orientées dans le sens transversal. Par conséquent, une ligne de la matrice observe sur le sol à un instant donné une bande perpendiculaire à l'axe longitudinal du véhicule. La figure 3 représente la configuration de principe du capteur matriciel selon l'invention. Ce capteur comporte d'une part une matrice de N lignes et M colonnes, et d'autre part une ligne supplémentaire L0, qu'on appellera ligne de rang 0, qui est de préférence juxtaposée à la ligne L, et qui recueille une image qu'on appellera image de référence, servant à des corrélations successives qu'on décrira plus loin. Dans la pratique, la ligne de rang 0 est une ligne supplémentaire du capteur matriciel, fournissant un signal d'image sur les colonnes du capteur matriciel, mais on verra que son exposition doit être commandée différemment des autres lignes et c'est pourquoi on a représenté d'une part un circuit CL de commande de lignes de la matrice et d'autre part un circuit CLO de commande de la ligne de référence. La ligne de référence est plus courte que les autres lignes de la matrice et comporte P pixels (P inférieur au nombre M de pixels dans les autres lignes). Toutefois, on pourrait la faire aussi longue que les autres lignes (M pixels en ligne), mais dans ce cas on n'utilisera que P pixels de cette ligne pour fournir les signaux de référence pour les corrélations successives ultérieures. Les P pixels sont en principe centrés au milieu des autres lignes de la matrice comme on le voit sur la figure 3. Pour N = 120, P peut être d'environ 20. 1. Fonctionnement de base, en mode d'exposition globale 1.1. détermination de vitesse longitudinale La ligne LO enregistre périodiquement l'image (P pixels) d'une extrémité aval de la zone rectangulaire éclairée 16, à un instant t0, c'est-à-dire par accumulation de charges de t0 à tO+Tint, Tint étant le temps d'intégration pour cette ligne, déterminé par le circuit CLO. Le signal correspondant à la ligne LO au temps t0est mis en mémoire à partir de la sortie S. Ce signal est un vecteur à P composantes représentant une bande de sol vue à l'instant t0. On va d'abord supposer que toutes les lignes LI à LN sont identiques, qu'elles enregistrent des images prises au même instant tg = tO+TG et avec une même durée d'intégration T'int (c'est-à-dire en intégrant les charges de l'instant tO+TG à l'instant tO+TG+T'int), et que le véhicule se déplace longitudinalement sans composante de vitesse transversale. La durée d'intégration de charges T'int pour la matrice de N lignes est de préférence la même que la durée Tint pour la ligne L0. Une zone de sol est vue par la ligne LO à un instant t0 et cette même zone est vue par une autre ligne L; à l'instant tO+TG car le véhicule et le capteur se sont déplacés. Si la vitesse du véhicule est V, si le grandissement de l'optique est G, si le pas des pixels est p depuis la ligne LO jusqu'à la ligne L; de rang i, et donc si la distance entre la ligne LO et la ligne L; est i.p, alors on peut dire que la vitesse du véhicule est : V = i.p.G/TG. L'instant tO+TG d'exposition de la matrice est choisi en fonction de la vitesse maximale que doit pouvoir détecter ce capteur. Si cette vitesse est Vmax, on s'arrange pour qu'à la vitesse Vmax la dernière ligne LN de la matrice voie au temps tO+TG la même image que voyait la ligne LO au temps t0. Alors TG doit être égal N.p.G/Vmax. On enregistre donc toutes les lignes de pixels à l'instant tO+TG. Cet enregistrement est fait cycliquement mais on ne considère ici qu'un cycle partant du temps t0 d'observation de la première ligne LO et aboutissant au temps tO+TG d'observation de la matrice. On compare les enregistrements de chacune des lignes avec l'enregistrement de la première ligne. Cette comparaison est en pratique faite par une opération mathématique classique de corrélation entre les P pixels de la ligne LO et P pixels correspondants au centre des autres lignes. La corrélation est faite par des circuits de traitement de signal présents dans la puce de capteur ou dans la carte 22. On détermine quel est le rang i de la ligne L; qui donne la meilleure corrélation, c'est-à-dire celle qui a en principe observé la même image que la ligne LO. Et on calcule la vitesse du véhicule, qui est i.p.G/TG. La corrélation peut se faire par des méthodes de corrélation classiques, la plus simple consistant à soustraire les pixels individuels de même rang du groupe de P pixels de la ligne de référence et d'un groupe de P pixels d'une autre ligne, et à faire la somme quadratique des résultats de la soustraction ; plus la somme quadratique est faible, meilleure est la corrélation ; une somme quadratique minimale et située au-dessous d'un seuil déterminé représentera la corrélation optimale recherchée. Il est souhaitable d'avoir un système optique à grande profondeur de champ et à grandissement aussi peu dépendant que possible de la distance entre le capteur et le sol. Pour améliorer la précision de la mesure, on peut prévoir que le dispositif de mesure comporte un moyen séparé pour mesurer la distance entre le capteur et le sol (tel que ceux qu'on trouve dans les appareils optiques avec mise au point automatique) et pour déterminer le grandissement correspondant à cette distance si ce grandissement est trop dépendant de la distance. Pour les vitesses inférieures à Vmax/2, si on connaît une vitesse estimée Ve du véhicule, on peut moduler le temps d'attente TG en fonction de cette vitesse pour que la ligne de meilleure corrélation se trouve systématiquement aux environs de la ligne de rang N/2 c'est-à-dire au milieu de la matrice. On prend pour cela TG égal à environ N.p.G/2Ve. II en résulte que la précision est meilleure, la détection de vitesse se produisant dans la gamme 0 à 2Ve au lieu de 0 à Vmax. Si on connaît l'accélération, on peut même raffiner le calcul de TG en faisant en sorte que TG soit plus faible que N.p.G/2Ve en cas d'accélération et plus grand en cas de décélération. On peut détecter une vitesse nulle si on recherche la meilleure corrélation de la ligne de référence LO non seulement avec le reste de la matrice mais avec la même ligne de référence observée à l'instant TG. 1.2. Détermination de composante transversale de vitesse La ligne LO comporte P pixels (ou bien elle comporte M pixels mais on n'utilise que P pixels au centre de la ligne). On fait la corrélation de ce groupe de P pixels adjacents avec tous 15 les groupes de pixels adjacents possibles dans chacune des lignes L, à LN. Il y a N groupes de P pixels possibles dans chaque ligne. Si la meilleure corrélation est obtenue pour le groupe de pixels qui est au centre de la ligne (les P pixels de la ligne LO étant supposés au centre), il n'y a pas de composante de vitesse transversale. 20 Si au contraire la meilleure corrélation est obtenue pour un groupe de pixels qui est décalé latéralement par rapport au centre de la ligne, il y a une composante transversale de vitesse qui est d'autant plus grande que le décalage est grand. Le rang du décalage, exprimé en distance ou en nombre de colonnes de pixels représentant ce décalage, est une valeur numérique 25 représentant la composante de vitesse transversale. Typiquement, si le décalage est de j colonnes de pas p, la vitesse transversale est Vt = j.p.G/TG. On suppose pour simplifier que le pas des colonnes est le même que le pas des lignes mais ce n'est pas obligatoire. De toutes façons, la direction de la droite joignant les centres le groupe de P pixels de référence 30 et le groupe de P pixels présentant la meilleure corrélation représente la direction du vecteur vitesse réel par rapport au sol. Cet angle est aisément déterminable si on connaît les rangs des pixels dans la matrice en ligne et en colonne et les pas des pixels en ligne et en colonne. 35 2. Fonctionnement en mode ERS 2.1 mode ERS à sens de défilement inverse Dans ce qui suit, on considérera uniquement la composante de vitesse longitudinale. La composante de vitesse transversale peut être déterminée par le résultat de la corrélation des groupes de P pixels comme indiqué précédemment, indépendamment du fait qu'on est en mode d'exposition globale ou en mode ERS. Elle se déduit donc de la vitesse longitudinale et du décalage exprimé en nombre de colonnes qui donne la meilleure corrélation. En mode ERS avec défilement inverse, on expose la ligne de référence LO au temps t0 donc entre le temps t0 et le temps tO+Tint. Puis on attend une durée TM et on expose d'abord la dernière ligne de la matrice (la plus lointaine de la ligne de référence) puis l'avant dernière, et ainsi de suite. Les instants d'exposition s'échelonnent régulièrement ; par conséquent l'exposition de la ligne L; de rang i a lieu à l'instant t; avec : t; = tO+TM+(N-i).dT, dT est l'intervalle de temps régulier qui sépare l'exposition d'une ligne de rang i de l'exposition de la ligne suivante de rang i-1 ou de la ligne précédente de rang i+1. Le temps TM qu'on attend avant d'exposer la dernière ligne est choisi en fonction de la vitesse maximale mesurable par le capteur. Ce peut être la même valeur TG que dans le mode d'exposition global, à savoir TM = TG = N.p.GNmax. Si cette durée est supérieure à TG on ne peut pas mesurer les vitesses s'approchant de la vitesse maximale Vmax, mais on peut mesurer plus précisément les vitesses plus basses, ce qui peut être intéressant. On relève successivement les vecteurs d'image des lignes successives, pris à des instants successifs. On effectue des calculs de corrélation entre le vecteur représentant le groupe de P pixels de référence et les groupes de P pixels pris dans les lignes successives. Si la corrélation maximale est trouvée pour la ligne de rang i, alors que le temps d'observation de cette ligne est décalé de TM+ (N-i).dT on en déduit que le véhicule s'est déplacé d'une distance p.i.G pendant le temps TM+(N-i).dT, et donc que la vitesse du véhicule est V = p.i.G/[TM+(N-i).dT] La mesure est d'autant plus linéaire que dT est plus faible ; inversement la mesure est moins linéaire mais précise pour les faibles vitesses et moins précise pour les grandes vitesses si dT est plus grand. La gamme de mesure de vitesses est d'autant plus réduite que TM augmente au-delà de TG, mais la précision est alors d'autant plus grande pour cette gamme de vitesses. On peut mettre à profit cette particularité pour adapter la valeur de TM en fonction d'une connaissance estimée de la vitesse, en augmentant TM si la vitesse est plus basse. L'adaptation est par exemple la suivante : si la vitesse estimée est Ve, on s'arrange pour donner ~o à TM, lors de la mesure suivante, une valeur telle que Ve=p.(N/2).G/(TM+((N/2).dT), ce qui revient à dire qu'on choisit TM pour que la corrélation se passe sensiblement au milieu de la matrice. D'autres adaptations sont possibles, par exemple en tenant compte non seulement de la vitesse estimée, mais aussi de l'accélération, elle-même déduite d'une 15 dérivation des mesures de vitesse précédentes. 2.2. Mode ERS à sens de défilement direct Là encore, on considérera seulement la composante de vitesse longitudinale, du fait que la composante transversale se déduit de la vitesse 20 longitudinale et de la valeur de décalage en nombre de colonnes qui donne la meilleure corrélation, indépendamment du fait qu'on est en mode ERS ou non. En mode ERS avec défilement dans le sens direct, on expose la ligne de référence LO au temps t0 donc entre le temps t0 et le temps tO+Tint. 25 Puis on attend une durée Tm sur laquelle on reviendra plus loin, et on expose d'abord la première ligne L, de la matrice (la plus proche de la ligne de référence) puis la deuxième, et ainsi de suite. Les instants d'exposition s'échelonnent régulièrement ; par conséquent l'exposition de la ligne L; de rang i a lieu à l'instant t; avec : 30 t; = tO+Tm+ i.dT, dT est l'intervalle de temps régulier qui sépare l'exposition d'une ligne de rang i de l'exposition de la ligne suivante de rang i+1 ou précédente de rang i-1. On relève successivement les vecteurs d'image des lignes 35 successives, pris à des instants successifs. On effectue des calculs de corrélation entre le vecteur représentant le groupe de P pixels de référence et les groupes de P pixels pris dans les lignes successives. Si la corrélation maximale est trouvée pour la ligne de rang i, alors que letemps d'observation de cette ligne est décalé de Tm + i.dT on en déduit que le véhicule s'est déplacé d'une distance p.i.G pendant le temps Tm + i.dT, et donc que la vitesse du véhicule est V = p.i.G/[Tm+i.dT] Le choix de Tm et dT répond à des considérations pratiques, en fonction de la vitesse maximale qu'on veut pouvoir mesurer et en fonction de la précision désirée. Tout d'abord, on ne peut pas mesurer dans ce mode une vitesse supérieure à N.p.G/(Tm+N.dT). Par conséquent, si on veut mesurer des vitesses proches de Vmax, il faut que Tm+N.dT soit inférieur à une valeur donnée qui est la valeur TG précédemment expliquée. D'autre part, si cette condition est respectée, Tm et N.dT étant suffisamment petits, on peut mesurer des vitesses proches de Vmax, avec une précision supérieure à celle qu'offre le défilement d'obturateur en sens inverse. En réduisant Tm+N.dT on diminue la gamme de vitesses mesurables. En réduisant dT on augmente la linéarité. En augmentant dT on diminue la linéarité mais on augmente la précision dans les valeurs les plus hautes de la gamme mesurable. On peut donc là encore adapter le choix des valeurs en fonction d'une vitesse estimée. 2.3. Combinaison des deux modes On peut utiliser alternativement l'un puis l'autre des deux modes, ou encore utiliser l'un des modes pour certaines vitesses et l'autre mode pour d'autres vitesse. Ainsi, si on connaît par une mesure précédente une vitesse 30 estimée, on peut choisir le mode de défilement inverse ou direct et adapter les temps dT, TM ou Tm en fonction de la vitesse estimée. Typiquement : - une vitesse élevée, proche de Vmax, sera de préférence mesurée en mode de défilement direct, avec Tm+NdT sensiblement égal à TG, dT d'autant plus grand qu'on veut plus de précision et Tm d'autant plus petit par conséquent ; - une vitesse basse sera de préférence mesurée en mode de défilement inverse avec TM plus grand que TG et d'autant plus grand qu'on veut plus de précision, et dT d'autant plus petit qu'on veut plus de linéarité ; - une vitesse intermédiaire sera de préférence mesurée en mode de défilement direct avec Tm+NdT plus grand que TG, dT plus grand si on veut plus de précision (mais moins de linéarité) et Tm d'autant plus petit. 3. Fonctionnement en vitesses négatives Par vitesse négative on entend le fait que le véhicule a un sens de déplacement longitudinal préférentiel, mais qu'il peut éventuellement aller en sens inverse c'est-à-dire reculer. Dans ce cas, il est préférable que le capteur comporte deux lignes de référence, une de chaque côté de la matrice, et que des moyens soient prévus pour rechercher les corrélations également à partir de la deuxième ligne de référence, soit en substitution des corrélations avec la première ligne, soit simultanément. La figure 4 représente un capteur correspondant avec deux lignes de référence LO et L'0 situées respectivement de part et d'autre de la matrice de N.M pixels et commandées respectivement par des circuits de commande CLO et CL'O identiques. Les lignes LO et L'0 sont exposées simultanément au temps t0. En mode d'exposition globale, le reste de la matrice est exposé ultérieurement. Les corrélations sont recherchées indépendamment entre la ligne LO et le reste de la matrice d'une part, entre la ligne L'0 et le reste de la matrice d'autre part. Si une corrélation suffisante est trouvée avec la ligne LO le véhicule avance, si une corrélation est trouvée plutôt avec la ligne L'0 le véhicule recule. On peut aussi travailler en mode ERS de la manière suivante : le mode de défilement inverse peut être utilisé par rapport à la première ligne de référence pour la mesure de vitesses positives, en même temps qu'on exécute un mode de défilement direct (par rapport à la deuxième ligne de référence) pour la mesure de vitesses négatives. Cette solution est bien adaptée au cas général où les vitesses de recul sont bien inférieures aux vitesses d'avance.35 4. Utilisation d'une matrice à pixels de dimension variable Selon un perfectionnement de l'invention, on utilise une matrice dont les dimensions de pixels s'accroissent au fur et à mesure qu'on s'éloigne de la ligne de référence. C'est la longueur des pixels, prise dans le sens parallèle aux colonnes, qui varie, la largeur des pixels parallèlement aux lignes étant de préférence constante. La figure 5 représente une telle matrice. Un pixel situé sur la ligne L; de rang i aura une surface plus grande qu'un pixel situé sur la première ligne L,. Ce pixel sera plus sensible et recueillera un signal dans des conditions de rapport signal/bruit meilleures pour un même temps d'intégration dans toutes les lignes. Par conséquent, si la ligne i est celle qui présente la meilleure corrélation pour une vitesse de véhicule donnée V, le signal sur lequel est fondée la recherche de corrélation optimale sera meilleur que si la ligne de rang i avait le même pas que les autres lignes. Si la longueur des pixels de rang i est p; alors que la longueur des pixels de la ligne de référence est p0, et si le temps d'intégration T'int des lignes de la matrice est fixe, il est alors souhaitable que le temps d'intégration de la lumière dans la ligne de référence soit Tint = (p;/pO)T'int. Cela permet que la ligne de référence voie, par intégration temporelle sur une durée plus longue, à peu près la même image que ce que voit la ligne de rang i sur une plus grande surface et sur une durée plus courte. Pour optimiser ce choix, on prévoit de préférence que T'int est une durée fixe et que Tint est ajustée en fonction d'une valeur estimée précédente de la vitesse, donc en fonction d'une valeur estimée du rang i qui donne la meilleure corrélation. On comprendra que si la longueur des pixels en ligne est variable, alors la distance qui sépare la ligne de référence de la ligne i n'est pas i.p, mais c'est la somme des longueurs des pixels de 1 à i. la formule qui donne la vitesse en est modifiée en conséquence et devient : - en mode d'exposition global : V = (pi+ p2 + p3 ...+ pi).G/TG - en mode ERS inverse : V = (pi+ p2 + p3 ...+ p;).G/[TM+(N-i).dT] - en mode ERS direct : V = (pi+ p2 + p3 ...+ p;).G/[Tm+i.dT] La variation de la longueur des pixels est de préférence une fonction linéaire telle que p; = p0 + i.dp ou encore p; = p0 + (i-1).dp où dp est un échelon d'accroissement de la longueur de pixel quand on passe d'une ligne à la suivante. Dans ce cas, l'expression (p1+ P2 + p3 ...+ p;) devient égale à [i.pO + i.(i+1).dp/2] ou bien [i.pO + (i-1).i.dp/2]. Avantageusement, la progression de longueur est telle que la longueur des pixels de la ligne de rang N est sensiblement le double de la longueur des pixels de la première ligne. S'il y a N lignes, l'échelon d'augmentation est alors de 1/N fois la io longueur d'un pixel : p; = pi_1(1+1/N). 5. Utilisation d'une matrice à temps d'intégration variable Dans une variante de réalisation, pour tenir compte là encore de la nécessité d'améliorer le rapport signal/bruit lorsque la vitesse est plus 15 élevée, on peut envisager que les temps d'intégration de charges dans la matrice ne soient pas uniformes, et que le temps d'intégration soit d'autant plus long que la vitesse estimée est plus importante. Ainsi, si le temps d'intégration minimum acceptable, par exemple pour une vitesse faible, est T'int, on peut préférer avoir un temps d'intégration Tint plus long, par 20 exemple deux fois plus élevé, lorsque la vitesse estimée est proche de la vitesse maximale mesurable. L'augmentation de Tint pour les vitesses plus élevées doit cependant être limitée car si on gagne en rapport signal/bruit, on perd en résolution d'image, rendant plus difficile la recherche de corrélation. Dans cet exemple, le temps d'intégration est le même pour toutes 25 les lignes de la matrice mais il varie en fonction de la vitesse estimée. Le temps d'intégration de la ligne de référence peut aussi varier. En supposant par ailleurs que le capteur ait un circuit de commande de ligne CL adapté pour autoriser un temps d'intégration différent pour chaque ligne, on peut envisager une modulation ligne par ligne du 30 temps d'intégration, pour que les temps d'intégration s'accroissent au fur et à mesure que le rang de la ligne s'accroît. Ainsi, sans avoir besoin de modifier le temps d'intégration en fonction de la vitesse estimée, on a un temps d'intégration d'une ligne adapté à la vitesse du véhicule qui correspond à une corrélation optimale sur cette ligne. 35 6. Utilisation d'une matrice double Dans une variante de réalisation, il y a non pas une seule ligne de référence de P pixels mais une matrice de référence de plusieurs lignes, juxtaposée à la première matrice qu'on peut appeler matrice de mesure. On utilise comme ligne de référence une ligne de la matrice de référence qui dépend de la vitesse estimée : pour de faibles vitesses estimées, on utilise comme ligne de référence une ligne proche de la matrice de mesure et on doit trouver une corrélation avec une ligne proche, mais pour des vitesses plus élevées, on utilise comme ligne de référence une ligne éloignée et on ~o doit trouver une corrélation avec une ligne éloignée. Si la matrice de mesure est à longueur de pixels variable, la matrice de référence sera symétrique et il ne sera pas nécessaire de modifier le temps d'intégration de la ligne de référence en fonction de la vitesse estimée. Seul le choix d'une ligne de référence sera fait en fonction d'une 15 vitesse estimée. Les deux matrices pourront avoir des temps d'intégration identiques. La matrice de référence peut avoir P pixels par ligne, ou avoir M pixels comme la matrice de référence. On utilise dans tous les cas pour la corrélation un groupe de P pixels de référence, central, et on recherche des 20 corrélations avec des groupes de P pixels de la matrice de mesure. Il est préférable cependant d'avoir deux matrices symétriques (matrices de lecture et de référence ayant toutes eux M pixels par ligne) pour pouvoir intervertir les rôles des deux matrices, notamment pour déterminer des vitesses négatives, lorsque le véhicule recule. 25 La figure 6 représente une telle matrice double, dans la configuration où le pas des lignes est variable, la matrice de référence (lignes L'0 à L'N) étant à pas variable comme la matrice de mesure (lignes LO à LN). REVENDICATIONS 1. Dispositif de détermination de vecteur de vitesse d'un véhicule par rapport au sol, caractérisé en ce qu'il comporte une source d'éclairage d'une zone de sol (16), un capteur d'image électronique matriciel (18), et un système optique (20) pour projeter sur la matrice une image de la zone éclairée par la source, le capteur comportant d'une part une matrice de N lignes (L1 à LN) de M pixels orientées dans une direction dite "transversale" perpendiculaire à la direction de déplacement, dite direction longitudinale, de l'image projetée sur le capteur lorsque le véhicule se déplace dans une direction de référence, et d'autre part une ligne de référence de P pixels (P inférieur à m) parallèle aux lignes de la matrice, et des moyens pour enregistrer d'abord une image projetée sur la ligne de référence puis, ultérieurement, une image projetée sur la matrice, le dispositif comportant des moyens de corrélation de l'image projetée sur les P pixels de la ligne de référence avec les images projetées sur tous les groupes possibles de P pixels dans chacune des N lignes, des moyens de détermination du rang en ligne et du rang en colonne du groupe de P pixels qui donne la meilleure corrélation, et des moyens de détermination d'un vecteur vitesse à partir du rang en ligne et du rang en colonne ainsi déterminés. 2. Dispositif de détermination de vitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur comporte des moyens pour accumuler périodiquement des charges photoélectriques dans la ligne de référence d'un instant de référence t0 à un instant tO+Tint, Tint étant un premier temps d'intégration de charges, et des moyens pour accumuler des charges photoélectriques dans la matrice d'un instant tO+TG postérieur à t0 à un instant tO+TG+T'int, T'int étant un deuxième temps d'intégration de charges. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur comporte des moyens pour accumuler des charges photoélectriques dans la ligne de référence d'un temps t0 à un temps tO+Tint, Tint étant un premier temps d'intégration de charges, des moyens pour accumuler des charges dans la dernière ligne LN de la matrice (la plus éloignée de la lignede référence) d'un temps tO+TM postérieur à tO à un temps tO+TM+T'int, T'int étant un deuxième temps d'intégration de charges, et des moyens pour accumuler des charges dans une ligne LN_; de rang N-i d'un temps ti à un temps t;+T'int, T'int étant un deuxième temps d'intégration de charges, les instants t; s'échelonnant successivement à partir de tO+ TM pour exposer successivement les lignes en partant de la ligne LN jusqu'à la ligne Li. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur comporte des moyens pour accumuler des charges d'un temps t0 à un temps tO+Tint, Tint étant un premier temps d'intégration de charges, et des moyens pour accumuler des charges dans une ligne L; de rang i d'un temps t; à un temps t;+T'int, T'int étant un deuxième temps d'intégration de charges, les temps t; s'échelonnant successivement à partir d'un instant tO+Tm pour exposer successivement les lignes en partant de la ligne LI à l'instant tO+Tm jusqu'à la ligne LN à l'instant tO+Tm+N.dT, en passant par la ligne L; à l'instant tO+Tm+i.dT. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour ajuster les temps d'intégration de charges selon une vitesse estimée du véhicule. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la largeur des lignes de pixels s'accroît avec le rang des pixels entre les premières et dernières lignes de la matrice. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une autre ligne de référence de P pixels, les deux lignes de référence étant placées symétriquement par rapport à la matrice, pour mesurer également des vitesses négatives. 30 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une matrice de lignes de référence comportant un groupe de P pixels dans chaque ligne, et en ce que des moyens sont prévus pour sélectionner un de ces groupes de pixels comme 35 groupe de pixels de référence en fonction d'une vitesse estimée du véhicule.25 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux matrices symétriques, l'une servant de matrice de référence et l'autre de matrice de lecture, selon le sens d'avance du véhicule, et un groupe de P pixels étant sélectionné comme ligne de référence dans la matrice de référence, pour une corrélation avec les groupes de pixels lus ultérieurement dans la matrice de lecture. io