Brevet FR2936183A1 — publié le 20100326

L'invention concerne un procédé et un dispositif de localisation de la position de roues d'un véhicule à moteur équipées d'un boîtier électronique adapté pour émettre, à destination d'une unité centrale montée sur le véhicule, des signaux électromagnétiques, dits signaux RF, représentatifs de paramètres de fonctionnement de chaque roue, et comportant, en outre, un code d'identification de cette dernière. De plus en plus de véhicules automobiles possèdent, à des fins de sécurité, des systèmes de surveillance comportant des capteurs montés sur chacune des roues du véhicule, dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression ou température des pneumatiques équipant ces roues, et destinés à informer le conducteur de toute variation anormale du paramètre mesuré. Ces systèmes de surveillance sont classiquement dotés d'un boîtier électronique monté sur chacune des roues du véhicule, intégrant, outre les capteurs précités, un microprocesseur et un émetteur radiofréquence (ou émetteur RF), et d'une unité centrale (montée sur le véhicule) et adaptée pour recevoir des signaux RF émis par les émetteurs et comportant un calculateur intégrant un récepteur radiofréquence (ou récepteur RF) connecté à une antenne. Un des problèmes que nécessitent de résoudre de tels systèmes de surveillance réside dans l'obligation de devoir associer à chaque signal reçu par le récepteur de l'unité centrale, une information concernant la localisation du boîtier électronique et donc de la roue à l'origine de ce signal, cette obligation perdurant pendant la durée de vie du véhicule, c'est à dire devant être respectée même après des changements de roues ou plus simplement des inversions de la position de ces roues. A l'heure actuelle, une première méthode de localisation consiste à intégrer un accéléromètre dans chaque boîtier électronique, et à mettre en oeuvre une technique de localisation basée sur des méthodes statistiques consistant à comparer les accélérations des différentes roues pour obtenir une information sur la position respective de chacune des dites roues. Cette méthode de localisation s'avère toutefois peu performante car elle requiert un temps de roulage conséquent pour réaliser une discrimination entre les 30 différentes roues. Une deuxième méthode de localisation consiste à utiliser trois antennes basse fréquence positionnées chacune à proximité d'une des roues du véhicule, et à effectuer une procédure de localisation consistant à exciter successivement chacune de ces trois antennes par l'émission d'un champ magnétique basse fréquence. 35 Selon cette procédure, le boîtier électronique monté sur la roue située à proximité de l'antenne excitée émet, en réponse et à destination de l'unité centrale, un signal comportant un code d'identification du dit boîtier, de sorte que l'excitation successive des trois antennes conduit à la localisation des trois boîtiers électroniques montés sur les roues jouxtant ces antennes, et par déduction, à la localisation du quatrième boîtier. Le principal avantage d'un tel procédé réside dans le fait que la procédure de localisation est très rapide et conduit à une localisation quasi-instantanée après le démarrage du véhicule. Par contre, cette solution s'avère très coûteuse car elle impose d'équiper le véhicule de trois antennes avec toutes les sujétions afférentes : câbles de connexion, 10 amplificateurs de commande..., de sorte qu'elle s'avère coûteuse. Une troisième méthode de localisation décrite notamment dans le brevet US-6,181,241 consiste à déterminer le positionnement des roues à partir d'une comparaison de l'intensité des signaux RF reçus de chaque émetteur RF, par application du principe connu d'atténuation de la puissance des ondes électromagnétiques qui sont soumises à 15 une loi de décroissance proportionnelle au carré de la distance entre émetteur et récepteur. Toutefois, en raison notamment des tolérances en puissance des émetteurs, la discrimination s'avère aléatoire et les risques d'erreurs de localisation sont relativement importants. En vue de pallier les inconvénients liés au manque de fiabilité de cette 20 troisième méthode, un perfectionnement, basé sur le même principe de base de mesure de l'intensité des signaux RF reçus, a consisté, tel que notamment décrit dans le brevet EP 0 931 679 : • dans une phase préliminaire, à programmer l'unité centrale montée sur le véhicule de façon à élaborer, à partir de l'enveloppe de l'amplitude du signal reçu de 25 chaque émetteur, une signature de ce signal, puis à mémoriser dans la dite unité centrale, chaque signature et la position correspondante de la roue, • et suite à cette phase préliminaire, à établir des phases de localisation des roues consistant à élaborer dans l'unité centrale les signatures des signaux reçus des émetteurs, et à comparer ces signatures avec les signatures mémorisées de façon à en 30 déduire la position de la roue correspondante. Ce perfectionnement conduit, dans la pratique à pallier les problèmes de fiabilité de la méthode de base. Par contre, il s'avère que l'enveloppe de l'amplitude des signaux RF reçus de chaque émetteur peut subir des altérations en fonction des conditions de route, et notamment être altérée par une route mouillée, en présence 35 d'éléments métalliques tels qu'un rail de sécurité, lors du roulage dans un tunnel...Il en résulte dans la pratique que cette méthode de localisation peut requérir des temps de roulage conséquents pour réaliser une discrimination entre les différentes roues. De plus, la phase préliminaire de détermination des signatures étant réalisée classiquement, pour chaque type de véhicule, par détermination de ces signatures au moyen d'un véhicule donné de ce type, puis par duplication ultérieure sur tous les véhicules de même type, cette méthode impose, pour tous les véhicules d'un même type, un positionnement précis strictement identique de l'unité centrale et de tous les éléments susceptibles de perturber le trajet des ondes électromagnétiques émises par les émetteurs des dits véhicules. En conclusion donc, une telle méthode s'avère d'une performance aléatoire, et elle impose des contraintes de montage susceptibles d'augmenter les coûts de 10 fabrication. La présente invention vise à pallier ces inconvénients et a pour principal objectif de fournir un procédé de localisation très performant en termes de réactivité et de fiabilité, dont la mise en oeuvre ne génère pas de contraintes spécifiques lors du montage des véhicules. 15 A cet effet, l'invention vise un procédé de localisation de la position de roues d'un véhicule équipées d'un boîtier électronique adapté pour émettre, à destination d'une unité centrale montée sur le véhicule, des signaux électromagnétiques, dits signaux RF, représentatifs de paramètres de fonctionnement de chaque roue, et comportant, en outre, un code d'identification de cette dernière, le dit procédé de localisation consistant, selon 20 l'invention, à intégrer, dans chaque boîtier électronique, des moyens de mesure de valeurs représentatives du champ magnétique terrestre et : • dans une phase préliminaire, à mesurer, pour chaque position de roue, les variations des valeurs représentatives du champ magnétique terrestre générées par la rotation de la dite roue, à déterminer, par analyse des valeurs successives mesurées, une 25 combinaison de valeurs répétitive de façon périodique, à élaborer un modèle représentatif de la dite combinaison et constitué de données transmissibles par un signal RF, à transmettre ce modèle caractéristique vers l'unité centrale et à mémoriser, dans la dite unité centrale, le dit modèle et la position correspondante de la roue, • et à instaurer, suite à la phase préliminaire, des phases de localisation de la 30 position des roues consistant : - au niveau de chaque roue, à élaborer puis à transmettre vers l'unité centrale un modèle représentatif des variations des valeurs représentatives du champ magnétique terrestre générées par la rotation de la dite roue, - et, au niveau de l'unité centrale, à comparer chaque modèle reçu avec les 35 modèles mémorisés, et à en déduire la position de la roue correspondante sur le véhicule. L'invention a donc consisté, en premier lieu, à mettre en lumière que le champ magnétique terrestre subissait, au niveau de chaque roue d'un véhicule, des perturbations, liées à la conformation des masses métalliques du véhicule proches de cette roue, qui s'avèrent différentes d'une roue par rapport aux autres roues, et qui sont ainsi aptes à permettre de discriminer la position des différentes roues. Ces différences de conformation des masses métalliques au voisinage des roues sont particulièrement significatives lorsque l'on compare les roues avant et les roues arrière d'un véhicule. En effet, notamment, les roues avant sont directrices, le moteur est généralement situé soit à l'avant soit à l'arrière, les systèmes de freinage et de suspension sont différents... Les différences de conformation des masses métalliques sont également généralement suffisamment significatives pour permettre de discriminer, sur un même train, la roue gauche et la roue droite. De plus, même lors d'une similarité de conformation des masses métalliques, les modèles obtenus pour une roue gauche et une roue droite différent du fait du sens inverse de rotation de ces roues qui conduit à modifier l'ordre chronologique d'apparition des perturbations. Sur la base ces constatations, l'invention a consisté à mettre en oeuvre une technique de localisation totalement innovante basée sur : • la mesure, au niveau de chaque roue, des variations des valeurs représentatives du champ magnétique terrestre générées par la rotation de la dite roue, • l'élaboration, dans chaque boîtier électronique, d'un modèle constitué de données représentatives d'une combinaison répétitive des valeurs mesurées, • et la transmission de chaque modèle à destination de l'unité centrale, par l'émission d'un signal RF, dans une phase préliminaire à des fins de mémorisation dans la dite unité centrale, et dans des phases ultérieures de localisation, à des fins de comparaison avec les modèles mémorisés. En premier lieu, selon cette technique de localisation, les modèles sont élaborés dans les boîtiers électroniques et sont ensuite transmis sous forme de données incorporées dans des signaux RF vers l'unité centrale. De ce fait, et en premier lieu, les données transmises ne peuvent en aucun cas être altérées lors de leur transmission, et les performances du procédé de localisation en termes de réactivité et de fiabilité restent optimales quelles que soient les conditions de route et les éventuelles tolérances de positionnement de l'unité centrale. De plus, il a été constaté que l'élaboration de modèles directement dans les boîtiers électroniques nécessite un temps inférieur et entraîne une consommation d'énergie inférieure, par rapport à ceux requis par la mise en oeuvre du procédé de localisation décrit dans EP 0 931 679, en raison notamment d'un temps de transmission requis inférieur. En vue de faciliter la discrimination entre les modèles élaborés, et de façon avantageuse selon l'invention, on dispose sur le véhicule, en position fixe à proximité des roues, au moins un élément apte à provoquer une perturbation spécifique du champ magnétique terrestre mesuré par les moyens de mesure du champ magnétique équipant les dites roues. De plus, selon un mode de mise en oeuvre avantageux, on élabore chaque modèle à partir de l'analyse de valeurs représentatives des variations du flux magnétique terrestre. Lors de chaque tour de roue, les variations du flux magnétique définissent, en effet, une boucle qui simplifie la détermination de la combinaison répétitive de valeurs. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention visant également à simplifier la détermination de la combinaison répétitive de valeurs, on intègre également, dans chaque boîtier électronique, un capteur de mesure de valeurs représentatives de la pesanteur, apte à fournir un signal sinusoïdal de fréquence égale à la fréquence de rotation de la roue équipée du dit boîtier électronique. Il est à noter, en outre, qu'un tel capteur permet également d'associer éventuellement des coordonnées angulaires aux perturbations majeures mesurées du champ magnétique terrestre, facilitant ainsi la construction de modèles distinctifs. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention visant également à simplifier la détermination de la combinaison répétitive de valeurs, on utilise des moyens de mesure de valeurs représentatives du champ magnétique terrestre consistant en deux bobines disposées l'une relativement à l'autre de façon à présenter des axes de sensibilité maximale sécants, et on élabore chaque modèle à partir de l'analyse de valeurs représentatives d'une courbe de Lissajous établie à partir de la relation entre les valeurs mesurées par les deux bobines. Il est à noter, en outre, que l'adjonction d'une seconde bobine ou d'un capteur de mesure de valeurs représentatives de la pesanteur permet avantageusement de faciliter la discrimination roue gauche / roue droite lors d'une similarité de conformation des masses métalliques. L'invention s'étend à un dispositif de localisation de la position de roues d'un véhicule équipées d'un boîtier électronique comportant des moyens d'émission, à destination d'une unité centrale montée sur le véhicule, de signaux électromagnétiques, dits signaux RF, représentatifs de paramètres de fonctionnement de chaque roue, et comportant, en outre, un code d'identification de cette dernière, le dit dispositif de localisation comprenant, selon l'invention : • intégrés dans chaque boîtier électronique, des moyens de mesure de valeurs représentatives du champ magnétique terrestre générées par la rotation de la roue, et une unité de calcul programmée pour déterminer, par analyse des valeurs successives mesurées, une combinaison de valeurs répétitive de façon périodique, pour élaborer un modèle représentatif de la dite combinaison et constitué de données transmissibles par un signal RF, et pour commander la transmission de ce modèle caractéristique vers l'unité centrale, • et intégrés dans l'unité centrale, des moyens de mémorisation de modèles caractéristiques des différentes positions des roues, à chacun desquels est associée la position correspondante de la roue. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés qui en représentent à titre d'exemples non limitatifs un mode de réalisation préférentiel et une variante de réalisation. Sur ces dessins : • la figure 1 a est une vue de dessus schématique d'un véhicule doté d'un système de surveillance associé à un dispositif selon l'invention de localisation de la position des roues du dit véhicule, • la figure 1 b est une vue de détail schématique en perspective représentant une portion de roue de ce véhicule ainsi que le boîtier électronique équipant cette dernière, • la figure 2 représente schématiquement une roue de véhicule équipée d'une variante de moyens de mesure des variations du champ magnétique terrestre, • et la figure 3 est un graphique représentatif des courbes de valeurs obtenues pour deux roues différentes avec les moyens de mesure représentés à la figure 2. Le dispositif de localisation selon l'invention représenté à titre d'exemple aux figures la et 1 b est destiné à la localisation de la position de roues d'un véhicule. Ce dispositif de localisation est plus spécifiquement destiné à être installé sur des véhicules dotés d'un système de surveillance tel que celui, représenté à la figure la, équipant un véhicule 1 à moteur muni de quatre roues chaussées classiquement d'un pneumatique : deux roues avant 2, 3 et deux roues arrière 4, 5. De tels systèmes de surveillance comportent classiquement, en premier lieu, associé à chaque roue 2-5, un boîtier électronique 6-9, par exemple solidarisé sur la jante de la dite roue de façon à être positionné à l'intérieur de l'enveloppe du pneumatique. Chacun de ces boîtiers électroniques 6-9 intègre, par exemple, des capteurs 11 dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression et/ou température du pneumatique, connectés à une unité de calcul à microprocesseur 12 alimentée électriquement au moyen d'une pile-bouton 13, et reliée à un émetteur RF connecté à une antenne haute fréquence 14. Le système de surveillance comprend, également, un calculateur centralisé ou unité centrale 10 situé dans le véhicule 1, comportant un microprocesseur et intégrant un récepteur RF apte à recevoir les signaux émis par chacun des quatre boîtiers électroniques 6-9. De façon usuelle, un tel système de surveillance et notamment son unité centrale 10 sont conçus de façon à informer le conducteur de toute variation anormale des paramètres mesurés par les capteurs 11 associés aux roues 2-5. Associé à ce système de surveillance et faisant partie intégrante de ce dernier, le dispositif de localisation selon l'invention a pour fonction de permettre d'associer à chaque signal reçu par l'unité centrale 10, une information concernant la position longitudinale de la roue 2-5 équipée du boîtier électronique 6-9 à l'origine de ce signal. A cet effet, ce dispositif de localisation comporte un capteur 15 de mesure des variations du champ magnétique terrestre, intégré dans chaque boîtier électronique 6-9. Un tel capteur de mesure peut consister en un capteur magnétique composé par exemple d'une simple bobine, d'un capteur à effet Hall, ou d'un capteur magnéto résistif (MR ou GMR). De tels capteurs magnétiques 15 positionnés conformément à l'invention sont adaptés pour fournir des valeurs représentatives des variations du flux magnétique terrestre générées par la rotation des roues 2-5, ces valeurs étant obtenues soit directement avec des capteurs 15 du type capteur à effet Hall, ou capteur magnéto résistif, soit après intégration des valeurs fournies dans le cas de bobines. Selon le principe à la base de l'invention, l'analyse des valeurs du flux magnétique obtenues permet de déterminer une combinaison de valeurs répétitive de façon périodique qui s'avère différente d'une roue par rapport aux autres roues, car le champ magnétique terrestre subit, au niveau de chaque roue 2-5 du véhicule 1, des perturbations liées à la conformation des masses métalliques du véhicule proches de cette roue. Une fois cette combinaison répétitive de valeurs déterminée, l'invention 30 consiste à élaborer, pour chaque roue 2-5, un modèle représentatif de la dite combinaison et constitué de données transmissibles par un signal RF. L'élaboration de ce modèle consiste avantageusement à effectuer une compression de la combinaison de valeurs, destinée à fournir un modèle transmissible par signal RF, cette compression pouvant par exemple consister à réaliser une 35 transformée de Fourier, puis à sélectionner les bandes de fréquences les plus représentatives. Une fois chaque modèle élaboré, l'étape suivante consiste à transmettre ce dernier à destination de l'unité centrale 10, par l'émission d'un signal RF. A ce stade, le procédé selon l'invention comporte deux phases distinctes : • une phase préliminaire de détermination et mémorisation des modèles, visant à mémoriser dans l'unité centrale 10, pour chaque roue 2-5, le modèle élaboré et la position correspondante de la dite roue. Cette phase préliminaire est réalisée classiquement, pour chaque type de véhicule, par détermination de ces modèles au moyen d'un véhicule donné de ce type, puis par duplication ultérieure sur tous les véhicules de même type, • et des phases de localisation consistant, au niveau de chaque roue 2-5, à élaborer un modèle puis à le transmettre vers l'unité centrale 10, et, au niveau de la dite unité centrale, à comparer chaque modèle reçu avec les modèles mémorisés, et à en déduire la position de la roue 2-5 correspondante sur le véhicule 1. La méthode de comparaison utilisée peut par exemple consister en la méthode des moindres carrés. De façon optionnelle, selon l'invention, chaque boîtier électronique peut également intégrer un capteur 16 de mesure de valeurs représentatives de la pesanteur, tel qu'un accéléromètre tangentiel, apte à fournir un signal sinusoïdal de fréquence égale à la fréquence de rotation de la roue 2-5 équipée du dit boîtier électronique. Grâce à la périodicité du signal délivré, un tel capteur 16 simplifie la détermination de la combinaison répétitive de valeurs. De plus, ce capteur 16 permet également d'associer éventuellement des coordonnées angulaires aux perturbations majeures mesurées du champ magnétique terrestre, facilitant ainsi ;a construction de modèles distinctifs. De plus, également de façon optionnelle, en vue de faciliter la discrimination entre les modèles élaborés, on dispose dans les passages de roues 1 a du véhicule 1, au moins un élément 17 apte à provoquer une perturbation spécifique du champ magnétique terrestre mesuré par les capteurs magnétiques 15. A titre d'exemples, de tels éléments peuvent constituer en un autocollant métallique, de la colle, ou une application de peinture métallique ou magnétique. La figure 2 représente une variante de réalisation selon laquelle les moyens de mesure des valeurs représentatives du champ magnétique terrestre consistent en deux bobines 18, 19 disposées l'une relativement à l'autre de façon à présenter des axes de sensibilité maximale sécants, et en l'exemple consistant en une bobine 18 s'étendant selon un axe tangentiel X, et en une bobine 19 s'étendant selon un axe radial Z. Selon ce principe, on élabore chaque modèle à partir de l'analyse de valeurs représentatives d'une courbe de Lissajous, telles que les courbes L2 et L4 représentées à la figure 3, établie à partir de la relation entre les valeurs VX et VZ mesurées par les deux bobines 18, 19. Le procédé de localisation selon l'invention décrit ci-dessus permet donc, moyennant d'installer un simple capteur magnétique 15 dans chaque boîtier électronique 6-9 embarqué sur une roue 2-5 de véhicule 1, de localiser très rapidement et de façon fiable, la position longitudinale de la dite roue. REVENDICATIONS1/ Procédé de localisation de la position de roues (2-5) d'un véhicule (1) équipées d'un boîtier électronique (6-9) adapté pour émettre, à destination d'une unité centrale (10) montée sur le véhicule (1), des signaux électromagnétiques, dits signaux RF, représentatifs de paramètres de fonctionnement de chaque roue, et comportant, en outre, un code d'identification de cette dernière, le dit procédé de localisation étant caractérisé en ce qu'il consiste à intégrer, dans chaque boîtier électronique (6-9), des moyens de mesure (15 ; 18, 19) de valeurs représentatives du champ magnétique terrestre et : • dans une phase préliminaire, à mesurer, pour chaque position de roue (2-5), les variations des valeurs représentatives du champ magnétique terrestre générées par la rotation de la dite roue, à déterminer, par analyse des valeurs successives mesurées, une combinaison de valeurs répétitive de façon périodique, à élaborer un modèle représentatif de la dite combinaison et constitué de données transmissibles par un signal RF, à transmettre ce modèle caractéristique vers l'unité centrale (10) et à mémoriser, dans la dite unité centrale, le dit modèle et la position correspondante de la roue (2-5), et à instaurer, suite à la phase préliminaire, des phases de localisation de la position des roues (2-5) consistant : • au niveau de chaque roue (2-5), à élaborer puis à transmettre vers l'unité centrale (10) un modèle représentatif des variations des valeurs représentatives du champ magnétique terrestre générées par la rotation de la dite roue, • et, au niveau de l'unité centrale (10), à comparer chaque modèle reçu avec les modèles mémorisés, et à en déduire la position de la roue (2-5) correspondante sur le véhicule (1). 2/ Procédé de localisation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste à disposer sur le véhicule (1), en position fixe à proximité des roues (2-5), au moins un élément (17) apte à provoquer une perturbation spécifique du champ magnétique terrestre mesuré par les moyens de mesure du champ magnétique (15) équipant les dites roues. 3/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on élabore chaque modèle à partir de l'analyse de valeurs représentatives des variations du 30 flux magnétique terrestre. 4/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on intègre également, dans chaque boîtier électronique (6-9), un capteur (16) de mesure de valeurs représentatives de la pesanteur, apte à fournir un signal sinusoïdal de fréquence égale à la fréquence de rotation de la roue (2-5) équipée du dit boîtier électronique. 35 5/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'on utilise des moyens de mesure de valeurs représentatives du champ magnétique terrestreconsistant en deux bobines (18, 19) disposées l'une relativement à l'autre de façon à présenter des axes de sensibilité maximale sécants, et en ce que l'on élabore chaque modèle à partir de l'analyse de valeurs représentatives d'une courbe de Lissajous établie à partir de la relation entre les valeurs mesurées par les deux bobines (18, 19). 6/ Dispositif de localisation de la position de roues (2-5) d'un véhicule (1) équipées d'un boîtier électronique (6-9) comportant des moyens d'émission (14), à destination d'une unité centrale (10) montée sur le véhicule (1), de signaux électromagnétiques, dits signaux RF, représentatifs de paramètres de fonctionnement de chaque roue comportant, en outre, un code d'identification de cette dernière, le dit dispositif de localisation étant caractérisé en ce qu'il comprend : • intégrés dans chaque boîtier électronique (6-9), des moyens de mesure (15 ; 18, 19) de valeurs représentatives du champ magnétique terrestre générées par la rotation de la roue (2-5), et une unité de calcul (12) programmée pour déterminer, par analyse des valeurs successives mesurées, une combinaison de valeurs répétitive de façon périodique, pour élaborer un modèle représentatif de la dite combinaison et constitué de données transmissibles par un signal RF, et pour commander la transmission de ce modèle caractéristique vers l'unité centrale (10), • et intégrés dans l'unité centrale (10), des moyens de mémorisation de modèles caractéristiques des différentes positions des roues (2-5), à chacun desquels est 20 associée la position correspondante de la roue.