Brevet FR2982034A1 — publié le 20130503

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de détec- tion de l'environnement d'un véhicule par des ultrasons consistant à émettre des impulsions d'ultrasons et détecter les échos d'ultrasons ré- fléchis par les objets. L'invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Etat de la technique Les véhicules utilisent divers systèmes d'assistance pour aider le conducteur dans l'exécution de différentes manoeuvres de con- duite. Ces systèmes d'assistance de conduite sont par exemple l'aide au stationnement qui détecte automatiquement un emplacement de stationnement et permet de guider le véhicule dans celui-ci. Un autre exemple est celui de l'assistant de recul qui contrôle les obstacles sur le trajet pendant une marche arrière. Tous ces systèmes ont en commun d'utiliser différents capteurs pour avoir une image aussi précise que possible de l'environnement. Habituellement, on utilise des capteurs à ultrasons qui émettent un signal d'ultrasons réfléchi par l'obstacle et reçu par le récepteur du véhicule. A partir de la durée comprise entre l'émission et la réception du signal et en utilisant la vitesse connue du son, on calcule la distance entre le véhicule et l'objet réfléchissant. Le document DE 102 25 614 A 1 décrit un dispositif de gestion d'un capteur de distance consistant à déterminer la distance d'un objet mesuré à partir du temps de parcours d'une impulsion d'ul- trasons. Pour augmenter le taux de mesure, on émet des impulsions d'ultrasons successives mais à des fréquences différentes. De plus, on sélectionne l'intervalle de temps entre les différentes impulsions émises pour ne pas laisser de "zones mortes". Pour cela, on sélectionne l'instant d'émission des impulsions avec des fréquences différentes pour disposer d'au moins deux mesures sur la période totale pour chaque distance. Le document DE 199 01 847 A 1 décrit un procédé con- sistant à gérer des capteurs de distance avec une caractéristique variable dans le temps pour éviter l'influence d'autres sources sur la précision de la mesure. Pour imprimer une caractéristique variable dans le temps, on module le signal électrique gérant le capteur à ultrasons. La modulation peut être une modulation de fréquence sur plusieurs trains d'ondes. Pour la détection de l'environnement, il faut un taux de détection élevé et en même temps une portée importante. Le taux de détection détermine par exemple la précision de la mesure de la longueur de l'emplacement de stationnement pendant le passage devant l'emplacement de stationnement. A titre d'exemple, pour un taux de détection de 50 Hz, on aura un intervalle de temps de 20 ms entre deux impulsions d'ultrasons. Un véhicule circulant à une vitesse de 50 km/h, parcourt pendant ce temps, un trajet d'environ 28 cm ce qui limite la résolution de la mesure. La longueur de l'emplacement de stationnement ne pourra se faire avec une plus grande précision. La portée de l'installation de mesure limite la distance de perception des obstacles et/ou des objets délimitant un emplacement de stationnement. Les procédés connus de mesure de distance par des ultrasons consistant à émettre des impulsions d'ultrasons à des fréquences différentes, peuvent s'utiliser par rapport à des procédés qui ont une impulsion à une fréquence pour augmenter le taux de détection mais ce procédé ne permet pas d'augmenter la portée. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de détec- tion de l'environnement d'un véhicule par des ultrasons selon lequel on émet des impulsions d'ultrasons et on détecte les échos d'ultrasons ré- fléchis par les objets, le procédé étant caractérisé en ce qu' * on subdivise la plage de détection en au moins deux plages d'éloignement, * on émet de façon indépendante des impulsions d'ultrasons pour la détection dans chaque plage d'éloignement et on code avec des fréquences différentes. La plage de détection est la plage de l'environnement du véhicule couverte par une installation de mesure utilisant les ultrasons. Si cette plage de détection est par exemple subdivisée en deux plages d'éloignement, on utilisera des impulsions d'ultrasons à deux fré- quences différentes pour détecter l'environnement du véhicule. Les deux impulsions d'ultrasons correspondant à chacune des plages d'éloignement seront émises indépendamment l'une de l'autre. Il peut s'agir du même générateur d'ultrasons ou de deux générateurs d'ultrasons, différents, distincts, ou encore l'émission peut se faire simultanément ou successivement. Comme les deux impulsions d'ultrasons sont codées avec des fréquences différentes, les échos des deux impulsions d'ultrasons pourront être détectés par un récepteur et être associés de manière univoque. Pour augmenter la portée de la détection avec des ultrasons, on détecte la plage d'éloignement la plus dis- tante du véhicule avec des impulsions d'ultrasons d'énergie plus élevée que la plage d'éloignement plus proche du véhicule. Ainsi, on compense au moins partiellement la diminution de l'amplitude des impulsions d'ultrasons en fonction de l'éloignement par rapport au générateur d'ultrasons de façon à pouvoir détecter des échos d'objets distants. L'éner- gie d'une impulsion d'ultrasons peut être augmentée par l'augmentation de son amplitude et/ou par l'allongement de la durée de l'impulsion. Une augmentation de la fréquence permet également d'augmenter l'énergie de l'impulsion d'ultrasons mais l'amortissement de l'impulsion dans son développement dans l'air, augmente avec la fré- quence de sorte qu'il n'est pas intéressant dans chaque cas, d'augmen- ter la fréquence de l'impulsion d'ultrasons. De plus, il n'est pas intéressant d'allonger la durée de l'impulsion et/ou d'augmenter son amplitude pour augmenter la puissance de toutes les impulsions d'ultrasons sans tenir compte de la plage d'éloignement car cette augmen- tation a des inconvénients pour le taux de détection réalisable. C'est ainsi que dans la durée d'émission d'une impulsion d'ultrasons, on ne peut détecter d'échos d'ultrasons à proximité du générateur d'ultrasons car l'amplitude de l'impulsion d'ultrasons directement reçue est beaucoup plus grande que celle d'un écho. Augmenter la durée de l'impul- sion augmente ainsi le temps pendant lequel le système de mesure ne peut pas recevoir d'écho. L'augmentation de l'amplitude de l'impulsion d'ultrasons présente également des inconvénients. Des membranes du générateur d'ultrasons et du récepteur vibrent un certain temps après l'émission d'une impulsion d'ultrasons. Pendant que les membranes continuent de vibrer, il est certes possible de recevoir un écho d'ultra- sons mais l'exploitation de cet écho est compliquée voire impossible à cause de l'oscillation propre de la membrane. Au lieu de subdiviser la plage de détection en deux plages d'éloignement, on subdivise en n'importe quel autre nombre de plages d'éloignement. L'utilisation du procédé selon l'invention permet de ré- gler l'énergie de l'impulsion d'ultrasons suivant la portée nécessaire. Comme cela est fait séparément pour chaque plage d'éloignement, on minimise les temps morts, c'est-à-dire les périodes dans lesquelles on ne peut recevoir d'échos d'ultrasons, ce qui permet d'augmenter le taux de détection. Selon un développement du procédé, on règle les taux de détection indépendamment des autres plages d'éloignement dans au moins deux plages d'éloignement. Pour que la détermination de l'éloignement par la détec- tion d'un écho d'ultrasons soit univoque, il faut, après l'émission d'une impulsion d'ultrasons attendre un certain temps avant d'émettre l'impulsion suivante. Les impulsions d'ultrasons se déploient à la vitesse du son qui est de l'ordre de 343 m/s à 20°C. Pour pouvoir associer de manière univoque un éloignement d'objet par exemple à 5 m, il faut que l'émission de deux impulsions soit séparée de la durée nécessaire à l'impulsion pour aller de la source à l'objet et revenir au récepteur. Pour un éloignement maximum de l'objet de 5 m, il faut ainsi que le son parcourt 10 m de sorte qu'à une vitesse de 343 m/s, il faut 29 ms. Pour un éloignement maximum de l'objet de 1 m, l'impul- sion sonore doit parcourir 2 m ce qui correspond à une durée d'environ 6 ms. De ce fait, il est préférable de détecter les plages d'éloignement les plus proches du véhicule avec un taux de détection plus élevé que les plages d'éloignement plus distantes du véhicule. Selon un développement du procédé, on sélectionne la longueur de l'impulsion pour au moins chacune des deux plages d'éloi- gnement, indépendamment des autres plages d'éloignement. Comme déjà développé, on peut augmenter la longueur de l'impulsion pour augmenter la puissance de l'impulsion d'ultrasons ce qui permet de détecter de manière plus fiable un écho d'ultrasons pour un éloignement important de l'objet. Mais comme on allonge ainsi le temps mort dans lequel on ne peut recevoir d'écho d'ultrasons, il est préférable de détecter les plages d'éloignement plus proches du véhicule avec des impulsions plus courtes que les plages d'éloignement plus distantes du véhicule. Selon un autre développement du procédé, les plages d'éloignement proches du véhicule sont détectées avec des impulsions d'ultrasons de fréquence plus basse que les plages plus éloignées du véhicule, ce qui permet de détecter les plages plus éloignées avec des impulsions de fréquence plus élevée et ainsi avec une plus forte énergie. Comme toutefois l'amortissement des impulsions d'ultrasons dans l'air augmente avec la fréquence, il est préférable pour les procédés de mesure par ultrasons qui utilisent généralement des fréquences plus élevées, de procéder de façon inverse et de détecter avec des impulsions de fréquence plus élevée les plages d'éloignement les plus proches du véhi- cule. Selon un autre développement du procédé, les amplitudes des impulsions pour chacune d'au moins deux plages d'éloignement, sont réglables indépendamment des autres plages d'éloignement. Comme déjà développé ci-dessus, du fait des temps morts et de l'ampli- tude décroissante en fonction du trajet parcouru par l'impulsion d'ul- trasons, on détecte les plages d'éloignement les plus proches du véhicule avec des impulsions d'amplitude plus faible que les plages d'éloignement plus distantes du véhicule. L'invention a également pour objet un dispositif de détec- tion de l'environnement du véhicule appliquant le procédé développé ci- dessus. Le dispositif comporte un appareil de commande, au moins un générateur d'ultrasons et au moins un récepteur d'ultrasons et le générateur d'ultrasons génère au moins deux impulsions différentes simultanément et/ou successivement avec des fréquences différentes et au moins un récepteur qui détecte simultanément et/ou successivement les échos d'ultrasons à des fréquences différentes. De manière préférentielle au moins un générateur d'ul- trasons émet chaque impulsion d'ultrasons avec une amplitude, une fréquence et une longueur d'impulsion choisies différemment. L'invention, en subdivisant la plage de détection d'un dispositif de détection de l'environnement d'un véhicule en au moins deux plages d'éloignement, permet d'optimiser les impulsions d'ultrasons utilisées pour la détection, de façon à pouvoir détecter l'éloigne- ment maximum des objets avec un écho d'ultrasons que l'on augmente sans détériorer le taux de détection de plages plus proches du véhicule. En général, le procédé selon l'invention ne nécessite en général que des composants comme ceux utilisés pour les procédés habituels de détection de l'environnement d'un véhicule par des ultrasons. Améliorer la portée du procédé de mesure se fait sans détériorer la dé- tection dans la zone proche, ce qui peut être intégré dans les systèmes existants par une mise à jour du programme de l'appareil de commande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation du procédé de détection de l'environnement d'un véhicule ainsi qu'un dispositif pour sa mise en oeuvre à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un mode de réalisation du dispositif selon l'inven- tion détectant l'environnement d'un véhicule avec des impulsions d'ultrasons, - la figure 2 montre un diagramme représentant les impulsions d'ultrasons utilisées pour la détection d'une plage de détection subdivisée en deux plages d'éloignement. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un véhicule détectant son environnement avec le dispositif et le procédé de l'invention. L'avant du véhicule 1 est équipé d'un générateur d'ultra- sons 4 et d'un récepteur d'ultrasons 6. Le générateur d'ultrasons 4 et le récepteur d'ultrasons 6 sont reliés à un appareil de commande 2. Le générateur d'ultrasons 4 et le récepteur d'ultrasons 6 détectent la plage de saisie ou de détection 10 devant le véhicule 1. Selon le mode de réalisation présenté, la plage de détection 10 est subdivisée en deux plages d'éloignement, à savoir une plage proche 14 et une plage distante 12. L'appareil de commande 2 génère des impulsions d'ultrasons 20, 30 émises par le générateur d'ultrasons 4. Lorsque les impulsions d'ultrasons 20, 30 rencontrent un obstacle 16, 18, celui-ci génère un écho d'ultrasons 24, 34 reçu par le récepteur d'ultrasons 6 pour être traité dans l'appareil de commande 2. Les impulsions 20 détectent la plage éloignée 12 avec des impulsions d'énergie plus forte et à taux de répéti- tion plus faible que les impulsions 30 qui détectent la plage proche 14. Les impulsions 20 pour la plage éloignée (plage distante) 12, sont émises à une autre fréquence que les impulsions 30 de la plage proche (plage proche) 14. Ainsi, les échos 24 en retour de l'obstacle éloigné 18 réfléchissant l'impulsion d'ultrasons 20, pourront être séparés des échos d'ultrasons 34 de l'impulsion d'ultrasons 30 réfléchis par un obstacle proche 16. A côté du mode de réalisation représenté à la figure 1 dans lequel le générateur d'ultrasons 4 et le récepteur d'ultrasons 6 sont des composants distincts, on peut également envisager des formes de réalisation dans lesquelles le générateur d'ultrasons et le récepteur d'ultrasons ne constituent qu'un composant. Selon d'autres modes de réalisation de l'invention, plusieurs générateurs d'ultrasons 4 et plusieurs récepteurs d'ultrasons 6 ou des générateurs et récepteurs d'ul- trasons, combinés, peuvent être installés sur le véhicule 1 pour détecter l'environnement derrière le véhicule 1 et/ou sur les côtés. La figure 2 présente un diagramme dans lequel sont es- quissées des impulsions d'ultrasons de détection d'une plage de détection subdivisée en deux plages d'éloignement. L'axe vertical du diagramme représente l'amplitude (A) de l'impulsion et l'axe horizontal représente le temps (t). Les impulsions d'ultrasons 20 destinées à la plage de détection éloignée, sont émises selon le diagramme à la fréquence fl et les impulsions d'ultrasons 30 pour la plage proche, sont émises à la fréquence f2. Les impulsions 20 et 30 sont émises à la même amplitude selon le mode de réalisation présenté dans le diagramme de la figure 2 ; les impulsions sont simplement représentées de manière décalée sur l'axe vertical pour améliorer la lisibilité du diagramme. Comme le montre le diagramme de la figure 2, les impulsions d'ultrasons 20 ont une durée 22 supérieure à la durée 32 des impulsions 30. La figure montre également que l'intervalle de temps 21 entre l'émission de deux impulsions 20, est plus grand que l'intervalle de temps 31 entre l'émission de deux impulsions 30. Comme l'énergie d'une impulsion augmente avec la durée de l'impulsion, il découle de la figure 2 que l'impulsion 20 est destinée pour la plage d'éloignement distante pour être émise avec une plus forte énergie que l'impulsion 30 destinée à la plage d'éloignement proche. Il découle également de la figure 2 que le taux de répétition des impulsions et ainsi le taux de détection des impulsions 30, est supérieur à celui des impulsions 20. Ainsi, la plage proche est détectée avec un taux plus élevé que la plage distante. L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et permet de nombreuses variantes.15 NOMENCLATURE 1 véhicule 2 appareil de commande 4 générateur d'ultrasons 6 récepteur d'ultrasons plage de détection 12 plage d'éloignement distante (plage éloignée) 14 plage d'éloignement proche (plage proche) 10 16 obstacle 18 obstacle 20 impulsion d'ultrasons 24 écho d'ultrasons 30 impulsion d'ultrasons 34 écho d'ultrasons REVENDICATIONS1°) Procédé de détection de l'environnement d'un véhicule (1) par des ultrasons selon lequel : - on émet des impulsions d'ultrasons (20, 30) et on détecte les échos d'ultrasons (24, 34) réfléchis par les objets (16, 18), procédé caractérisé en ce qu' * on subdivise la plage de détection (10) en au moins deux plages d'éloignement (12, 14), * on émet de façon indépendante des impulsions d'ultrasons (20, 30) pour la détection dans chaque plage d'éloignement et on code avec des fréquences différentes. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte les plages d'éloignement (12, 14) proches du véhicule avec des impulsions d'ultrasons (20, 30) d'énergie plus faible que les plages d'éloignement (12, 14) distantes du véhicule (1). 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on sélectionne les taux de détection pour au moins deux plages d'éloignement (12, 14) indépendantes des autres plages d'éloignement (12, 14). 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu' on détecte les plages d'éloignement (12, 14) proches du véhicule (1) avec un taux plus élevé que les plages d'éloignement (12, 14) distantes du véhicule (1). 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on sélectionne la longueur d'impulsions (22, 32) pour chacune des deux plages d'éloignement (12, 14) indépendamment des autres plages d'éloi- gnement (12, 14).6°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on détecte les plages d'éloignement (12, 14) proches du véhicule (1) avec des impulsions d'ultrasons de longueur plus courte (22, 32) que des plages d'éloignement (12, 14) plus distantes du véhicule (1). 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détecte les plages d'éloignement (12, 14) proches du véhicule (1) avec des impulsions d'ultrasons d'une fréquence différente de celles des plages d'éloignement (12, 14) plus distantes du véhicule (1). 8°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on sélectionne l'amplitude de l'impulsion (A) pour chacune des deux plages d'éloignement (12, 14) indépendamment des autres plages d'éloignement (12, 14). 9°) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' on détecte les plages d'éloignement (12, 14) proches du véhicule (1) avec des impulsions d'ultrasons d'amplitude (A) plus faible que les plages d'éloignement (12, 14) distantes du véhicule (1). 10°) Dispositif de détection de l'environnement d'un véhicule (1) selon l'une des revendications 1 à 9, comprenant un appareil de commande (2), au moins un générateur d'ultrasons (4) et au moins un récepteur d'ultrasons (6), au moins un générateur d'ultrasons (4) émettant au moins deux impul- sions d'ultrasons (20, 30) différentes, simultanément et/ou successive- ment à deux fréquences différentes et au moins un récepteur d'ultrasons (6) détecte simultanément et/ou successivement les impulsions d'ultrasons (20, 30) à des fréquences différentes.3511°) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le générateur d'ultrasons (4) émet chaque impulsion d'ultrasons (20, 30) avec une amplitude, une fréquence et une longueur d'impulsions diffé- rente, sélectionnée.