Brevet FR2987137A1 — publié le 20130823

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de détec- tion de l'environnement, notamment pour détecter ou saisir l'environnement d'un véhicule, la saisie utilisant au moins deux cap- teurs et chaque capteur ayant au moins un émetteur et au moins un récepteur. L'invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Etat de la technique Les procédés de saisie de l'environnement, notamment pour saisir ou capter l'environnement d'un véhicule, s'utilisent souvent dans les systèmes d'assistance du conducteur du véhicule. Pour par exemple assister le conducteur pour une manoeuvre de rangement dans un environnement étroit, il est nécessaire de saisir l'environnement du véhicule pour déterminer les obstacles. Pour la saisie générale de l'environnement, on utilise des capteurs de distance détectant la distance entre le véhicule et les objets situés dans son environnement. En même temps, on saisit également la direction de l'objet, ce qui permet d'obtenir une image de l'environnement du véhicule et permet d'assister le conducteur dans sa manoeuvre à l'aide de cette image. Comme capteur de distance pour détecter l'environnement du véhicule, on utilise habituellement des capteurs fonctionnant selon le procédé de l'écho impulsionnel. Cela signifie que l'on émet un signal et que l'on reçoit l'écho réfléchi du signal et à partir du temps de parcours entre l'émission du signal et la réception de l'écho, on détermine la distance de l'objet. Si deux capteurs saisissent l'objet, on peut également déterminer la direction de l'objet à partir du point d'intersection des distances saisies par les deux capteurs. A titre d'exemple, le document DE 102 31 362 A 1 décrit un dispositif de surveillance de l'environnement dans un véhicule. Ce dispositif détecte des objets dans l'environnement du véhicule et dans ces objets, on sélectionne ceux qui sont caractéristiques. Les objets caractéristiques sont ceux qui risquent d'entrer en collision avec le véhicule. Dès que des objets caractéristiques ont été sélectionnés, on poursuit seulement sur les objets caractéristiques pour concentrer la capacité de calcul d'une unité de commande utilisée pour la surveillance de l'environnement sur les objets caractéristiques. Le document DE 103 26 431 A 1 décrit un procédé pour déterminer les objets dans l'environnement d'un véhicule. Selon ce pro- cédé, on déduit des informations de position des objets dans l'environnement du véhicule en comparant les valeurs d'entrée au jeu de données enregistrées dans une unité de mémoire. En outre, selon le document DE 103 26 341 A 1 sur la base des grandeurs obtenues, on fixe une zone délimitée dans laquelle se trouvent les objets à observer, ce qui permet une économie de temps de calcul. L'inconvénient des procédés connus selon l'état de la technique, est que par la poursuite de la surveillance des objets saisis et des limitations relatives à la saisie d'autres objets, qui pénètrent par exemple dans la zone de danger du véhicule au cours de la manoeuvre de rangement, ne risque pas de se produire. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour objet un procédé de saisie de l'environnement, notamment celui d'un véhicule automobile, utilisant au moins deux capteurs et chaque capteur comportant au moins un émetteur et au moins un récepteur, comprenant les étapes sui- vantes : (a) émission d'un signal impulsionnel par tous les émetteurs, (b) réception de l'écho des signaux réfléchis sur un objet, par le récepteur associé à l'émetteur respectif, et (c) émettre un signal seulement par les capteurs dont le récepteur a saisi un objet. En se limitant à l'émission d'un signal par les seuls cap- teurs dont le récepteur a saisi l'objet, il est possible de détecter l'environnement de manière ciblée dans les zones dans lesquelles des objets ont été détectés. Cela permet notamment de suivre plus précisé- ment les objets saisis, car en particulier dans le cas de l'émission séquentielle de signaux, il n'y a pas lieu d'attendre que l'émission de tous les signaux soit terminée pour recevoir ensuite les échos réfléchis mais on n'utilise que les capteurs qui ont saisi un objet. Cela permet d'émettre dans un intervalle très rapproché, des signaux des capteurs respectifs. De plus, l'intervalle entre l'émission de signaux pourra être réduit car indirectement après la réception d'un écho, l'aptitude à la réception du capteur est arrêtée et un nouveau signal est envoyé. Pour saisir l'environnement, selon le mode de réalisation, dans une première étape (a), on émet par tous les capteurs, simultané- ment ou séquentiellement un signal impulsionnel. L'émission simultanée d'un signal impulsionnel par tous les capteurs est par exemple possible si les signaux impulsionnels des différents capteurs sont différents de sorte que les signaux impulsionnels respectifs pourront être associés aux capteurs. Ainsi, il est possible que tous les capteurs émet- tent un signal impulsionnel à des fréquences différentes. Si la fréquence des signaux impulsionnels est identique, il faut que les émetteurs émettent séquentiellement l'un après l'autre leur impulsion de signal. Pour éviter qu'un capteur ne saisisse l'écho du signal d'un capteur voisin, il est nécessaire d'attendre entre l'émission des signaux par les deux cap- teurs voisins pendant la période nécessaire à l'atténuation du signal et pour qu'il n'y ait pas d'écho à un signal envoyé précédemment. Comme l'intensité du signal diminue avec la distance du capteur, il est également possible de prévoir un seuil et on pourra encore saisir un état jus- qu'à ce qu'il soit atteint. Dès que l'écho reçu est plus faible que le seuil, les données sont rejetées. Si en revanche, on peut régler une distance prédéfinie par rapport aux capteurs à l'intérieur de laquelle les objets seront détectés. Les capteurs utilisés selon l'invention pour la saisie de l'environnement sont des capteurs fonctionnant selon le procédé de l'écho impulsionnel. Cela signifie que les capteurs envoient un signal et reçoivent l'écho réfléchi par un objet pour déterminer la distance à partir du temps de parcours du signal entre l'émission du signal impulsionnel jusqu'à la réception de l'écho. Des capteurs appropriés qui fonctionnent selon le principe de l'écho impulsionnel sont par exemple les capteurs à ultrasons, les capteurs radar ou les capteurs de champ magnétique. En particulier, le procédé convient pour des capteurs qui mesurent des milieux relativement lents comme par exemple des capteurs à ultrasons. L'émetteur et le récepteur des capteurs utilisés peuvent être des composants distincts. Mais il est préférable que l'émetteur et le récepteur d'un capteur soient identiques. Dans ce cas, le capteur fonctionne d'abord comme émetteur en émettant un signal. Après émission du signal, le capteur devient récepteur. Dans le cas d'un capteur à ul- trasons dont le signal d'ultrasons est généré par un élément piézoélectrique, on fait par exemple osciller une membrane à l'aide d'un élément piézoélectrique et on envoie un signal d'ultrasons. Après l'émission du signal, la membrane termine d'osciller et pour amortir, on utilise un matériau d'amortissement approprié pour accélérer l'amortissement. Dès que la membrane a terminé d'osciller, elle est prête pour recevoir un écho entrant du signal. L'écho entrant fait vibrer la membrane et ces vibrations sont transmises à l'élément piézoélectrique qui les transforme en une tension. Comme l'émission d'un signal est limitée aux seuls cap- teurs dont le récepteur a saisi un objet, on surveille les zones autour du véhicule dans lesquelles un objet a été détecté de sorte qu'il est possible dans ces zones qui n'ont pas été surveillées pendant la mise en oeuvre de l'étape (c), de déterminer le mouvement du véhicule ou un objet en mouvement. Pour éviter que ces objets ne constituent un risque pour le véhicule automobile, il est préférable qu'après quelques cycles de mesure, on parcourt de nouveau l'étape (a). De façon préférentielle, si à la saisie d'un objet par un capteur, on a effectué une étape (a) tous les 10 à 20 cycles de mesure on saisit tout l'environnement du véhicule, pour permettre de détecter suffisamment à temps des objets qui pénètrent dans l'environnement. Aussi longtemps qu'aucun capteur n'a détecté d'objet, on poursuit par l'étape (a). Le nombre de cycles de mesure au cours desquels on ef- fectue l'étape (c) est choisi lors du renouvellement de l'exécution de l'étape (a) pour que les objets qui pénètrent dans l'environnement du véhicule soient saisis par le mouvement de l'objet lui-même ou par le mouvement du véhicule automobile, suffisamment à temps pour que le véhicule puisse s'arrêter et éviter une collision avec un objet qui pénètre ultérieurement dans sa zone. Si lors d'une nouvelle exécution de l'étape (a), on saisit de nouveaux objets, ceux-ci seront poursuivis comme dans l'étape (c) par les capteurs qui les ont détectés. Pour déterminer non seulement la distance d'un objet mais également la direction dans laquelle il se trouve, il est préférable qu'au moins un capteur voisin du capteur concerné par l'étape (c) émette également un signal. On choisira le capteur qui a précédemment détecté l'objet. A l'aide des signaux de distance des deux capteurs voisins, on pourra déterminer la direction dans laquelle se situe l'objet. Un lo autre avantage de la détermination de la direction est de permettre éga- lement la poursuite dans la direction dans laquelle l'objet saisi se déplace si bien que si par exemple l'un des capteurs ne reçoit plus de signal, on utilisera un autre capteur pour déterminer la direction de l'objet. 15 Si dans l'étape (a), le signal impulsionnel n'est pas envoyé simultanément par tous les émetteurs mais seulement par un groupe d'émetteurs, il est en outre avantageux que le groupe de capteurs sélectionné émette un signal et que successivement tous les groupes de capteurs émettent des signaux si bien que dans ce cas, tous les capteurs 20 auront émis un signal. L'avantage de l'émission par un groupe de cap- teurs est que pour saisir l'ensemble du champ autour du véhicule, il faut moins de temps que pour une émission séquentielle par tous les capteurs, l'un après l'autre, et par comparaison à la saisie de l'environnement pour lequel tous les capteurs envoient simultanément 25 un signal, il faut moins de signaux différents. Pour chaque groupe de capteurs qui émettent simultanément un signal, on pourra utiliser les signaux respectivement identiques. Ce n'est que dans un groupe émetteur qu'il est nécessaire d'attribuer un signal propre à chaque capteur ayant émis. Suivant le nombre de capteurs en tout, pour détecter 30 l'environnement, on peut avoir un groupe composé de deux, trois ou quatre capteurs. De façon préférentielle, un groupe se compose de deux ou trois capteurs qui fonctionnent simultanément. En particulier, un groupe se compose de deux capteurs. Un groupe réunit de préférence des capteurs qui ne s'influencent pas réciproquement grâce à la dis- 35 tance qui les sépare. Selon l'invention, il est possible de faire fonctionner simultanément plusieurs capteurs avec un même signal dans la mesure où les capteurs sont suffisamment éloignés pour exclure toute influence réciproque. Dans ce cas, la saisie de l'objet permet de déterminer la di- rection de l'objet à partir des distances mesurées, par exemple par triangulation ou trilatération. Suivant une autre caractéristique, par exemple un groupe de capteurs est prévu dans la zone frontale du véhicule et un autre groupe de capteurs dans sa zone arrière. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comportant au moins deux capteurs ayant au moins un émetteur et un récepteur ainsi qu'un dispositif de commande des capteurs, le dispositif de commande faisant émettre, au cours d'une première étape, une impulsion de signal par tous les émet- teurs, et dans une seconde étape, l'écho réfléchi sur un objet des si- gnaux est reçu par le récepteur associé à l'émetteur qui a émis et dans une troisième étape, on émet un signal seulement vers les capteurs dont les récepteurs ont saisi l'objet. Comme décrit ci-dessus, les capteurs sont de préférence des capteurs fonctionnant selon un procédé de l'écho impulsionnel, no- tamment des capteurs à ultrasons. Suivant une autre caractéristique préférentielle, on utilise des capteurs dont l'émetteur et le récepteur sont identiques. Le procédé et le dispositif selon l'invention permettent une détection plus rapide grâce à l'émission simultanée par plusieurs émetteurs ou l'émission séquentielle de tous les émetteurs successivement suivie de l'émission seulement par les récepteurs ayant détecté un signal. On aura également une saisie plus précise dans les zones dans lesquelles des objets ont été détectés. Le procédé selon l'invention per- met notamment de vérifier plus rapidement si effectivement un objet a été détecté et si dans l'étape (a) les données saisies ont indiqué un objet. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple d'un procédé selon l'invention repré- senté dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre la première étape du procédé de l'invention appliquée à l'exemple des capteurs frontaux d'un véhicule automobile, la figure 2 montre une seconde étape du procédé selon l'invention à l'aide des capteurs frontaux du véhicule automobile. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre une première étape du procédé selon l'invention appliquée à titre d'exemple aux capteurs frontaux d'un véhicule automobile. Un véhicule automobile 1 comporte des capteurs 5 dans sa zone frontale 3. Les capteurs détectent l'environnement du vé- hicule. A côté des capteurs 5 de la zone frontale 3, le véhicule 1 comporte habituellement aussi des capteurs dans la zone arrière. Mais ces capteurs ne sont pas représentés ici. Le nombre de capteurs 5 dans la zone frontale 3 et celui des capteurs dans la zone arrière peuvent être identiques ou différents. De façon générale, la zone frontale 3 est équi- pée de plus de capteurs 5 que la zone arrière. Ainsi, à titre d'exemple, la zone frontale 3 comporte habituellement jusqu'à six capteurs 5 et la zone arrière comporte jusqu'à quatre capteurs. Mais il est également possible de prévoir un nombre identique de capteurs dans la zone fron- tale et dans la zone arrière. Dans la zone frontale, on peut également plus de six capteurs et dans la zone arrière, plus de quatre capteurs. De façon générale, il suffit toutefois d'avoir six capteurs dans la zone frontale pour la saisie ou détection de l'environnement. Le procédé selon l'invention sera décrit ci-après à l'exemple des capteurs 5 de la zone frontale 3 du véhicule. Dans une première étape, tous les capteurs 5 émettent simultanément ou séquentiellement un signal pour saisir les objets présents le cas échéant dans la zone de détection des capteurs 5. A côté de l'émission simultanée par tous les capteurs 5 ou de l'émission séquentielle par les capteurs 5, il est également possible de réunir chaque fois au moins deux capteurs 5 en groupe et d'émettre simultanément un signal par les capteurs 5 d'un même groupe. L'émission séquentielle de signaux ou l'émission de signaux par un même groupe réunissant les capteurs 5 est combinée à l'émission du signal du capteur suivant ou des signaux des capteurs 5 du groupe suivant, suffisamment pour éviter les erreurs de mesure ré- sultant de la réception de l'écho d'un signal envoyé précédemment. Cela signifie qu'entre l'émission par les différents capteurs 5, qu'il s'agisse de l'émission séquentielle ou de groupes de capteurs 5, on laisse une période qui correspond à la durée de détection maximale possible d'un capteur. La durée de détection résulte de la portée de détection du cap- teur et de la vitesse du son. La portée du capteur dépend uniquement de la puissance du signal émis car cette puissance diminue avec la distance. Lorsqu'on dépasse une certaine distance, le signal est tellement faible que le capteur correspondant ne recevra plus de signal de retour (signal d'entrée). Ainsi, il est par exemple possible dans le cas des émissions séquentielles d'émettre un signal à la même fréquence sans provoquer d'erreur de mesure. Dans le cas de l'émission simultanée d'un signal par au moins deux capteurs, il faut que chaque capteur 5 émette un signal associé de manière univoque au capteur qui en assure l'émission. Il est ainsi par exemple possible d'émettre des signaux avec des fréquences différentes par les divers capteurs. Si un objet 7 se trouve dans la zone de détection ou de saisie des capteurs 5, le signal émis est réfléchi par l'objet 7 et l'écho (signal réfléchi) est reçu par le capteur 5. Pour émettre et recevoir des signaux, le capteur 5 comporte habituellement au moins un émetteur et au moins un récepteur. Mais il est également possible que l'émetteur et le récepteur soient constitués par les mêmes composants. Si l'émetteur et le récepteur sont constitués par le même composant, le capteur est prêt à recevoir le si- gnal entrant dans cette même unité. Ainsi, à titre d'exemple, dans le cas de capteurs à ultrasons, pour émettre un signal, on utilise une membrane que l'on fait osciller. Les oscillations sont générées par un élément piézoélectrique. Après l'émission d'un signal impulsionnel, la membrane termine d'osciller et après la fin des oscillations, elle peut recevoir les signaux entrants qui font vibrer la membrane et les vibrations sont transmises à l'élément piézoélectrique qui les transforme en tension. Pour accélérer la fin de la vibration de la membrane, un élément amortisseur amortit la membrane. Si au moins deux des capteurs utilisés sont regroupés et si tous les cinq capteurs du groupe émettent simultanément un signal, il est possible que les groupes comprennent chaque fois des capteurs voisins 5 ou des capteurs non voisins. Cela est par exemple le cas dans le mode de réalisation présenté qui comporte un premier groupe 9 formé de trois capteurs gauches et d'un second groupe 11 formé de trois capteurs droits. En variante, on peut également avoir trois groupes et chaque groupe aura chaque fois deux capteurs voisins 5. En variante, on peut également par exemple avoir un premier groupe avec les pre- mier et quatrième capteurs, un second groupe avec le second et le cin- quième capteur et un troisième groupe avec le troisième et le sixième capteur. Comme les capteurs de la zone arrière ne peuvent en gé- néral pas recevoir les signaux des capteurs 5 de la zone frontale 3 et réciproquement, il est possible en cas de fonctionnement séquentiel des capteurs 5 d'effectuer des mesures dans la zone avant et dans la zone arrière, en même temps. Si au moins l'un des capteurs 5 détecte un objet 7, dans une seconde étape, on ne continue de mesurer qu'avec les capteurs qui ont pu saisir l'objet 7. Cette situation est par exemple représentée à la figure 2. Dans le mode de réalisation ainsi présenté, l'objet 7 a été détecté par le second capteur 5 du côté droit. Pour économiser de la puissance de calcul et avoir une observation plus précise de l'objet 7, on met en oeuvre ci-après seulement les capteurs 5 qui pourront détecter l'objet. A titre d'exemple, on a présenté le second capteur à droite. En outre, notamment pour avoir une position précise de l'objet, on peut utiliser au moins un capteur voisin du capteur qui a saisi pour détecter l'objet 7. A partir des distances fournies par les deux capteurs voisins, on détermine la position précise de l'objet 7. Si l'objet 7 se trouve à une autre position, on poursuit la mesure avec un autre des capteurs 5. Pour détecter suffisamment à temps le cas échéant des objets qui pénètrent ultérieurement dans la plage de saisie, il est avan- tageux selon l'invention que tous les 10 à 20 cycles de mesure, tous les capteurs 5 émettent un signal pour pouvoir détecter d'autres objets qui ont pénétré à un instant ultérieur dans la plage de détection. Le procédé selon l'invention permet notamment lors de la réception d'un signal indiquant un objet, par l'émission du signal seu- 1 lement des capteurs qui ont reçu un signal, de vérifier plus rapidement s'il s'agit effectivement d'un objet ou s'il s'agit d'une erreur de mesure. Si une erreur de mesure a été faite et s'est laissé détecter par la mesure faite avec seulement les capteurs qui ont détecté un objet, indiquant que l'objet ne pouvait toutefois pas se trouver à cet endroit, on poursuit 10 de nouveau par la mesure utilisant tous les capteurs. REVENDICATIONS1°) Procédé de saisie de l'environnement, notamment pour la saisie de l'environnement d'un véhicule automobile (1), la saisie utilisant au moins deux capteurs (5) et chaque capteur (5) comportant au moins un émetteur et au moins un récepteur, procédé comprenant les étapes suivantes : (a) émission d'un signal impulsionnel par tous les émetteurs, (b) réception de l'écho des signaux réfléchis sur un objet, par le récepteur associé à l'émetteur respectif, et (c) émettre un signal seulement par les capteurs (5) dont le récepteur a saisi un objet (7). 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour émettre le signal impulsionnel dans l'étape (a), tous les émetteurs émettent simultanément un signal ou tous les émetteurs de tous les capteurs (5) émettent successivement un signal de manière séquentielle. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque fois au moins deux capteurs (5) d'un groupe (9, 11) sont réunis et chaque fois tous les émetteurs des capteurs (5) regroupés dans un groupe (9, 11) émettent simultanément un signal et les émetteurs des capteurs (5) des différents groupes (9, 11) émettent successivement et séquentiellement un signal. 4°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que tous les 10 à 20 cycles de mesure, on répète l'étape (a) pour détecter à temps des objets (7) pénétrant dans l'environnement. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un capteur (5) voisin du capteur (5) émettant en mode simple, émet également un signal pour définir la direction de l'objet (7). 6°) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape (a) chaque fois un groupe sélectionné (9, 11) de capteurs (5) qui émet un signal. 7°) Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, lo caractérisé en ce que l'émetteur et le récepteur d'un capteur (5) sont de même construction. 8°) Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que 15 les capteurs (5) sont des capteurs à ultrasons fonctionnant selon le pro- cédé de l'écho impulsionnel. 9°) Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 8 comportant au moins deux capteurs (5) ayant au moins 20 un émetteur et un récepteur ainsi qu'un dispositif de commande des capteurs (5), le dispositif de commande faisant émettre, au cours d'une première étape, une impulsion de signal par tous les émetteurs, dans une seconde étape, l'écho réfléchi sur un objet (7) des signaux est reçu par le récepteur associé à l'émetteur qui a émis et dans une troisième 25 étape, on émet un signal seulement par les capteurs (5) dont les récep- teurs ont saisi l'objet (7). 10°) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que 30 l'émetteur et le récepteur d'un capteur (5) sont constitués par le même composant. 11°) Dispositif selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce queles capteurs (5) sont des capteurs à ultrasons qui fonctionnent selon le procédé de l'écho impulsionnel.5