Brevet FR2988834A1 — publié le 20131004

- 1 - METHODE D'INTERPOLATION DE SIGNAL EVENEMENTIEL La présente invention se rapporte au domaine technique de la mesure du signal et trouve son application préférentiellement dans le domaine des capteurs de vitesse de rotation de roues, notamment d'un véhicule automobile. En effet de tels capteurs sont composés d'une roue dite d'impulsion, ou cible, reliée au moyeu de roue, et d'un élément fixe disposé en vis-à-vis d'éléments spécifiques de la roue d'impulsion. La roue d'impulsion peut se présenter sous la forme d'un anneau multipolaire présentant une succession d'aimants orientés en sens opposé, le capteur disposant alors, par son élément fixe, de moyens de détection de la variation du champ magnétique, se traduisant par un signal sinusoïdal qui peut être transformé en signal carré par l'électronique du capteur. Un autre capteur peut être une roue d'impulsion crantée disposée à faible distance d'un élément fixe, ce dernier présentant un enroulement et des aimants, de sorte que le crantage de la roue modifie le champ magnétique qui induit alors une tension alternative dans l'enroulement. De même, ce signal peut être transformé en un signal carré. D'autres capteurs, de type optique, sont également concernés par la présente invention. La figure 1 présente ainsi de tels capteurs. Pour des soucis de clarté, le crantage représenté illustre une dent de la roue, qui peut être, selon le type de capteur utilisé, une dent physique ou un dipôle orienté dans un sens précis (un pôle nord par exemple). Ainsi, lorsqu'une dent 1 d'une roue 2 liée au moyeu d'une roue de véhicule (non représenté) passe devant un capteur 4, ce dernier délivre, après traitement, un signal carré, de période N*T, où N est le - 2 - nombre de dents écartées les unes des autres d'un angle a, et T la durée entre deux fronts montants du signal. La fréquence S2 de rotation de la roue est liée à la fréquence du signal par la formule : = 27c/(N*T). Sur la figure 1 sont représentés deux signaux correspondant à deux vitesses de rotation S21 et S22. Cette figure montre bien que la période, représentée par T1 pour la vitesse S21 et T2 pour la vitesse S22 est variable selon la vitesse de rotation de la roue. On dit alors que le signal de vitesse, tel qu'issu du capteur par l'information T, est à pas variable. De tels capteurs sont donc dits « évènementiels », puisque les signaux sont générés lorsqu'un évènement se produit, à savoir le passage de la dent devant le capteur. Le pas d'échantillonnage est alors variable. Toutefois, l'utilisation de tels signaux se heurte à une difficulté lorsqu'ils doivent être traités et analysés par un calculateur qui opère sur des signaux échantillonnés régulièrement. Il y a alors la nécessité d'effectuer un ré-échantillonnage des signaux événementiels vers des signaux à pas fixe. La présente invention s'inscrit donc dans ce contexte et vise ainsi à présenter une méthode permettant le passage d'un signal événementiel, notamment un signal de vitesse angulaire d'une roue, et plus particulièrement d'une roue d'un véhicule, à un signal régulièrement échantillonné. Il est connu d'utiliser des méthodes d'interpolation d'un graphe y(x), où la connaissance d'un certain nombre de valeurs y1(x1) entre deux bornes x, et xm, permet d'élaborer une fonction la plus représentative des couples y(x) pour calculer une valeur de y pour une valeur de x comprise entre x, et xm et différente des couples y(x) disponibles. La fonction d'interpolation peut être linéaire ou polynomiale, les paramètres du polynôme pouvant être ajustés à chaque réception d'un échantillon, ou par blocs. La méthode des - 3 - moindres carrés récursive peut être utilisée pour déterminer les paramètres du polynôme. Il est également connu des méthodes d'extrapolation, qui permettent de déterminer des couples y(x) pour des valeurs de x qui sont en dehors de l'intervalle [x, et xM]. Ces méthodes sont généralement utilisées pour déterminer des couples y(x) où x est supérieur à la valeur xm, en admettant la validité de la tendance au-delà de xm, tendance définie par la courbe d'ajustement, qui peut être basée sur des méthodes similaires aux méthodes d'interpolation. Ces méthodes d'interpolation ou d'extrapolation présentent toutefois des imprécisions liées à la loi utilisée, et une certaine détérioration dans certaines conditions, et peuvent également être confrontées au phénomène de Runge, où la fonction polynomiale n'est pas stable et l'est d'autant moins que le nombre de points de mesures augmente. Par ailleurs, si ces méthodes s'avèrent plutôt bien adaptées à la connaissance de couples y(x) où les différentes valeurs de x sont régulières, lorsque l'espacement entre ces valeurs fluctue, ces méthodes sont plus difficiles à mettre en oeuvre. La présente invention vise ainsi à proposer une estimation d'une valeur y,(xJ) d'un signal y d'un capteur à l'instant xj, à partir de la connaissance des couples y,(x,) antérieurs et postérieurs à xj, les différentes valeurs de x, n'étant pas régulièrement espacées. La présente invention est plus particulièrement dédiée à un capteur de vitesse de rotation d'une roue d'un véhicule automobile, qui délivre des impulsions dont la fréquence dépend de la vitesse du véhicule, et pour lequel il est souhaité d'avoir une estimation de la vitesse à une fréquence fixe, en adéquation avec les contraintes du calculateur du véhicule. - 4 - La présente invention est atteinte à l'aide Méthode d'estimation d'une valeur y,(xJ) d'un signal y,(x,) asynchrone issu d'un capteur à l'instant xj, à partir de la connaissance des couples y,(x,) et y,,i(x,,i) respectivement immédiatement antérieur et postérieur à xj, les différentes valeurs de x, n'étant pas régulièrement espacées, les différentes valeurs de x, correspondent à un signal synchrone à pas Te, correspondant à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée, à l'aide de la méthode des moindre carrés récursive appliquée aux valeurs y,(x,) et y;+l(x;+i)- La présente invention trouve son application dans les signaux issus d'un capteur de vitesse de roue d'un véhicule. La présente invention vise également un dispositif de transformation d'un signal asynchrone issu d'un capteur en un signal synchrone, caractérisé en ce qu'il utilise une méthode d'estimation selon l'une des caractéristiques précédentes. Selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, le signal est issu d'un capteur de vitesse monté sur une roue, ledit capteur comportant une partie mobile liée à la roue, se présentant sous la forme d'une roue d'impulsions comportant des éléments spécifiques régulièrement répartis, ainsi qu'une partie fixe disposée en vis-à-vis desdits éléments spécifiques, ladite partie fixe délivrant un signal au passage des éléments spécifiques. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : la figure 1 est une vue schématisée d'un capteur de vitesse de roue, la figure 2 illustre la mise en oeuvre de l'invention sur un signal donné. - 5 - Selon un exemple de mise en oeuvre de l'invention, les capteurs de vitesse sont issus du dispositif ABS (pour « Anti-lock Braking System ») équipant les roues, ou certaines des roues, d'un véhicule automobile. Ces capteurs comportent une roue d'impulsion à 48 dents, ainsi qu'un élément fixe sensible, non représenté. Tout autre nombre de dents peut être envisagé dans le cadre de la présente invention. Comme il a été précisé précédemment, les signaux issus de tels capteurs présentent une période d'échantillonnage dépendant de la vitesse instantanée de rotation des roues, qui est donc très fluctuante en situation de roulage du véhicule. On observe donc une variation de la période d'échantillonnage. De tels signaux étant acheminés vers un calculateur 4 d'un microprocesseur, la présente invention se propose de transformer les données correspondant à un échantillonnage évènementiel en des données correspondant à un échantillonnage temporel selon un pas fixe d'échantillonnage Te. Le système étant supposé être implanté dans un microprocesseur automobile, l'usage de la mémoire sera limité autant que possible, tout comme la complexité informatique. Des compteurs ayant une période d'horloge Th assez faible, de l'ordre de 0,1 ms s'incrémentent périodiquement pour donner le temps qui s'est écoulé entre deux fronts montants. Les différents temps Atk écoulés entre deux fronts successifs, à l'instant k et à l'instant k+1 sont enregistrés. La vitesse est déduite à partir des Atk. La figure 2 illustre ces considérations. Elle représente le signal y de la vitesse aux différents instants tk, les Atk permettant d'estimer la vitesse instantanée. La courbe y représentée est la courbe réelle, pour faciliter la compréhension de l'invention. Par exemple 4t3 =t3-t2. Le graphe montre bien qu'un Atk faible correspond à une vitesse élevée, et que ces Atk sont irréguliers et ne correspondent pas à une fréquence régulière d'échantillonnage selon - 6 - un pas Te. Ces Atk ont été volontairement exagérés pour la compréhension de l'invention. Les Atk arrivant à une fréquence très élevée et variable, il faut donc essayer de réduire la complexité en utilisant une fréquence d'échantillonnage Te fixe et réduite. L'objectif est de trouver une routine d'interpolation efficace du point de vue calcul et qui répond à certaines spécifications particulières en termes de fréquence d'échantillonnage, de récursivité des calculs et de précision. L'idée consiste à écrire la vitesse aux instants k et k+1 selon : 1.--2k -91+921 1-)k+1 (tk+1 tk)01= 01(1+ Atk+1)±02. Soit, en écriture matricielle : Qk [ 1 1 01 [ k +1 + At k+1 1 92 1[ En considérant le pas fixe Te de la fréquence d'échantillonnage souhaitée, on cherche à déduire la valeur de la vitesse à un instant nTe (n étant entier), en connaissant les vitesses 0k et 0k+1, qui sont les valeurs encadrant temporellement la valeur de nTe. Concrètement, sur la figure 2, on cherche à déduire la valeur de vitesse à l'instant to + Te, en connaissant t5 et t6, puis à déduire la valeur de vitesse à l'instant to + 2Te, en connaissant t9 et t10. Soit 9 = 1 1 , alors d'après la méthode d'inversion par 1+ Atk+1 1 les moindres carrés, on peut écrire : 01 (99T )-19T 02 L'écriture de 01 et 02 étant déterminée, on calcule alors la vitesse nTe 0 l'instant nTe par la formule : - _7 RT =91[1+ (nTe - tk)]+ 02. Ainsi, la détermination de la vitesse à un instant nTe nécessite d'attendre une valeur obtenue immédiatement après cet instant, pour estimer la vitesse à un instant donc antérieur. Ce léger décalage temporel n'est toutefois pas significatif dans l'utilisation qui est faite de cette valeur de vitesse, et n'entraîne pas de conséquences pour les différentes lois de commande ou de contrôle du véhicule. Cette solution offre une meilleure robustesse que les méthodes d'interpolation, tout en restant moins complexe. Par extension, cette méthode pourrait être appliquée à toute chaîne d'estimation d'un signal à période fixe et constante, à partir d'un signal asynchrone. REVENDICATIONS1. Méthode d'estimation d'une valeur yi(xi) d'un signal yi(xi) asynchrone issu d'un capteur à l'instant xi, à partir de la connaissance des couples yi(xi) et yi±i(xi+i) respectivement immédiatement antérieur et postérieur à xi, les différentes valeurs de xi n'étant pas régulièrement espacées, les différentes valeurs de xi correspondent à un signal synchrone à pas Te, correspondant à une fréquence d'échantillonnage prédéterminée, à l'aide de la méthode des moindre carrés récursive appliquée aux valeurs yi(xi) et Yi+1(xi+1). 2. Méthode d'estimation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le signal est issu d'un capteur de vitesse de roue d'un véhicule. 3. Dispositif de transformation d'un signal asynchrone issu d'un capteur en un signal synchrone, caractérisé en ce qu'il utilise une méthode d'estimation selon l'une des revendications 1 ou 2. 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le signal est issu d'un capteur de vitesse monté sur une roue, ledit capteur comportant une partie mobile liée à la roue, se présentant sous la forme d'une roue d'impulsions (2) comportant des éléments spécifiques (1) régulièrement répartis, ainsi qu'une partie fixe (4) disposée en vis-à-vis desdits éléments spécifiques, ladite partie fixe (4) délivrant un signal au passage des éléments spécifiques (1).25