Brevet FR3066306A1 — publié le 20181116

AVERTISSEUR LASER ANTI-COLLISION ADAPTATIF Domaine technique [1] La présente invention concerne un système avertisseur anticollision pour véhicule automobile. Etat de la technique [2] Lorsque le temps est brumeux, la visibilité diminue et il peut alors être difficile pour un conducteur automobile de voir le véhicule roulant devant lui. En effet, la visibilité de l'arrière d'un véhicule en mouvement est directement proportionnelle à la densité du brouillard et à la vitesse du véhicule. [3] La conduite en présence de brouillard est connue pour être très dangereuse notamment à vitesse élevée et lorsque la visibilité est inférieure à 10 mètres. [4] La réglementation actuelle [R1] impose que les feux antibrouillard arrières aient une intensité lumineuse de 300 candelas (cd) à une distance de 25 mètres. [5] Cette réglementation [R1] précise notamment que : « 6.1.2. Pour mesurer l'intensité lumineuse produite par le projecteur, on se sert d'une cellule photoélectrique ayant une surface utile inscrite dans un carré de 65 mm de côté et placée à une distance de 25 m. Le point HV est le point central du système de coordonnées avec un axe polaire vertical. La ligne h est l'horizontale qui passe par HV (voir l'annexe 3 du présent règlement). » [6] Et l'Annexe 4 de la réglementation [R1] décrit les différents essais de stabilité du comportement photométrique des projecteurs en fonctionnement ainsi que les conditions dans lesquelles réaliser ces essais. [7] Comme indiqué précédemment, l'intensité lumineuse ainsi que la visibilité décroissent par temps brumeux. Or, en raison de contraintes techniques relatives à la construction automobile et à la réglementation, qui 3066306 2 doit être strictement respectée, les feux antibrouillard arrières ne peuvent être adaptés pour être plus visibles à grande distance. [8] Il existe donc un besoin pour un nouveau système d'éclairage améliorant la sécurité des conducteurs qui fonctionnerait en même temps 5 que les feux de brouillard arrières actuels. [9] Certains constructeurs automobiles ont mis sur le marché des systèmes de projection, sur la route, d'une diode laser à une distance préréglée. [10] Ces systèmes ont la même fonction que les phares antibrouillard, à 10 savoir rendre visible, à une distance minimale de sécurité, la présence d'un véhicule avant, au conducteur d'un véhicule roulant derrière (ou véhicule suiveur). [11] L'avantage d'utiliser des diodes laser est que leur puissance lumineuse, de l'ordre de 3000 lumens (lm), les rend visible à grande 15 distance. [12] Un tel système est connu de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document de l'état de la technique antérieure CN102765348. Ce document enseigne l'utilisation d'un laser en complément des phares antibrouillard pour instaurer une distance de 20 sécurité avec le véhicule suiveur. Le laser projette un triangle de lumière rouge sur la route et, l'angle de projection permettant de créer une certaine distance est ajusté selon la vitesse du véhicule équipé et la distance de freinage nécessaire avant arrêt complet du véhicule. [13] Il existe aussi des systèmes anticollisions qui mesurent la distance du 25 véhicule situé devant et non derrière, et qui réduisent la vitesse ou actionnent le frein lorsque les distances de sécurité ne sont pas respectées. Dans ce cas-là, ces systèmes sont placés à l'avant et non à l'arrière des véhicules. [14] Toutefois, certains paramètres pouvant modifier le fonctionnement du 30 système et impacter la sécurité des conducteurs ne sont pas pris en compte (exemples : charge du véhicule, conditions de route, etc.). Il existe donc un 3066306 3 réel besoin de système avertisseur anticollision palliant les défauts, inconvénients et obstacles de l'art antérieur. Description de l'invention [15] Pour résoudre les inconvénients de l'art antérieur cités précédemment, 5 l'invention a pour objet un système avertisseur anticollision pour véhicule automobile comprenant un laser adapté pour projeter un faisceau lumineux à l'arrière du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend également : - des moyens de mesures inertielles adaptés pour déterminer la vitesse et l'orientation du véhicule en fonction des conditions de route et du poids 10 du véhicule ; - des moyens de mesure de distance adaptés pour détecter la présence d'un second véhicule à l'arrière du véhicule équipé du système et adaptés pour déterminer la distance entre les deux véhicules ; - une unité de traitement reliée aux moyens de mesures inertielles et de 15 mesures de distance, et adaptée pour calculer, en fonction des données mesurées, l'orientation à donner au laser pour que le faisceau lumineux soit visible par le second conducteur ; - des moyens d'orientation reliés à l'unité de traitement et adaptés pour orienter le laser en fonction des données envoyées par l'unité de 20 traitement. [16] Des caractéristiques ou des modes de réalisation particuliers, utilisables seuls ou en combinaison, sont : - le faisceau lumineux émis par le laser est une ligne projetée sur le sol ; - les moyens de mesure de distance comprennent un LIDAR (Light 25 Detection And Ranging) ; - les moyens d'orientation permettent de projeter le faisceau laser à au moins 5 mètres à l'arrière du véhicule ; - le système anticollision est relié aux commandes de la voiture et est adapté pour s'activer ou se désactiver en fonction de ces commandes ; 30 - le laser utilisé est une diode laser. 3066306 4 Brève description des figures [17] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, faite uniquement à titre d'exemple, et en référence aux figures en annexe dans lesquelles : 5 - La figure 1 représente le schéma d'un système avertisseur anticollision adaptatif selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 2 représente la comparaison entre le système actuel de feux antibrouillard arrières composé d'une ampoule halogène et le système anticollision adaptatif selon un mode de réalisation de l'invention ; 10 - La figure 3 représente le fonctionnement d'un système avertisseur anticollision adaptatif selon ce mode de réalisation de l'invention ; et - Les figures 4A et 4B représentent la projection d'un faisceau lumineux dont l'orientation est fixe, pour des conditions de charge et de route différentes. 15 Modes de réalisation [18] En référence à la figure 1 et selon un mode de réalisation général de l'invention, le système avertisseur anticollision adaptatif 100 pour véhicule automobile 1 comprend : - un laser 10 adapté pour projeter un faisceau lumineux à l'arrière du 20 véhicule 1 ; - des moyens de mesures inertielles 20 adaptés pour déterminer la vitesse et l'orientation du véhicule 1 en fonction des conditions de route et du poids du véhicule 1 ; - des moyens de mesure de distance 30 adaptés pour détecter la 25 présence d'un second véhicule 2 (ou véhicule suiveur) situé à l'arrière du véhicule 1 équipé du système 100 et adaptés pour déterminer la distance entre les deux véhicules ; - une unité de traitement 40 reliée aux moyens de mesures inertielles 20 et de mesures de distance 30, et adaptée pour calculer, en 30 fonction des données mesurées, l'orientation à donner au laser 10 pour que le faisceau lumineux soit visible par le second conducteur ; 3066306 5 - des moyens d'orientation 50, 51, 52, reliés à l'unité de traitement 40 et adaptés pour orienter le laser en fonction des données envoyées par l'unité de traitement 40. [19] Le laser 10, qui, pour des raisons d'encombrement peut être une diode 5 laser, émet un faisceau lumineux qui va être projeté sur le sol par le système 100. [20] En référence à la Figure 2, et selon une option compatible du mode général de réalisation de l'invention, le faisceau lumineux projeté par le laser (10) (ou une diode laser) est de forme linéaire. 10 [21] Comme défini dans la réglementation [R1], l'intensité lumineuse des lampes halogènes équipant actuellement les feux de brouillard arrières des voitures est de 300 cd, ce qui est bien inférieur à l'intensité d'une diode laser classique qui est plutôt de l'ordre de 1000 cd. [22] L'intensité étant plus importante sur la diode laser, celle-ci peut être 15 visible de plus loin comme le montre la Figure 2. Ainsi, plutôt que d'être visible à 25m comme la lumière de la lampe halogène, le trait projeté sur la route par le laser, peut être visible à une centaine de mètres derrière le véhicule 1 équipé du système 100 qui le projette. [23] En référence à la Figure 3, la ligne projetée par le laser peut être 20 projetée à une distance qui varie en fonction des paramètres mesurés par le système avertisseur anticollision 100. [24] Les moyens de mesures inertielles 20 permettent de déterminer la vitesse et l'orientation du véhicule 1 (et donc aussi l'orientation du système avertisseur anticollision) en fonction des conditions de route et du poids du 25 véhicule 1. [25] Avantageusement, les moyens de mesures inertielles 20 sont fixés sur l'essieu arrière du véhicule équipé 1 et peuvent comprendre un ensemble de gyroscopes aptes à mesurer la vitesse et l'orientation du véhicule 1. [26] Les données mesurées par les moyens de mesures inertielles 20 30 (vitesse et orientation du véhicule 1) sont ensuite envoyées dans l'unité de 3066306 6 traitement 40, qui peut être un microprocesseur, pour être converties en angle. [27] Avantageusement, les moyens de mesures inertielles 20 et l'unité de traitement 40 sont reliés par une liaison de type I2C (Inter-Integrated Circuit). 5 [28] En référence à la Figure 4A, lorsque le véhicule 1 est chargé, l'arrière du véhicule 1 a tendance à s'affaisser plus ou moins en fonction des amortisseurs. Cela a pour conséquence de modifier l'angle de projection sur le sol du faisceau lumineux et donc la distance à laquelle le trait lumineux est visible. 10 [29] Il en est de même si le véhicule 1 roule sur une surface non plane, comme c'est le cas en montagne. Si le véhicule 1 remonte une pente, le faisceau laser aura tendance à ne pas être projeté à la distance souhaitée comme le montre la Figure 4B. [30] Un des avantages du système avertisseur anticollision adaptatif 100 15 est donc d'adapter l'orientation du faisceau laser en fonction des données mesurées par les moyens de mesures inertielles 20 et traitées par l'unité de traitement 40, afin de projeter le laser 10, dans le cas présent un trait lumineux, à la bonne distance. [31] En référence aux figures 1 et 3, les moyens de mesure de distance 30 20 permettent quant à eux de détecter la présence d'un second véhicule 2 (ou véhicule suiveur) situé à l'arrière du véhicule 1 équipé du système 100 et de déterminer la distance entre les deux véhicules. [32] Ces moyens de mesure de distance 30 peuvent être, selon une option compatible du mode de réalisation général de l'invention, un système LIDAR 25 (Light Detection And Ranging) ou un télémètre laser. [33] Des impulsions laser sont envoyées par le LIDAR à l'arrière du véhicule. En présence d'un véhicule suiveur, les impulsions se réfléchissent sur le véhicule suiveur et sont réémises en direction du LIDAR. La distance entre les deux véhicules est alors donnée par la mesure du délai entre 30 l'émission d'une impulsion et la détection de l'impulsion réfléchie, cela en connaissant la vitesse de la lumière. 3066306 7 [34] Selon le type de LIDAR utilisé, il peut aussi être possible de mesurer la vitesse du véhicule suiveur. Ce type de LIDAR utilise pour cela un laser à spectre d'émission très fin (exemple : une fréquence bien déterminée). L'effet Doppler-Fizeau, c'est-à-dire le décalage de fréquence de l'onde 5 réfléchie et reçue permet de remonter à la vitesse de l'objet sur lequel l'impulsion s'est réfléchie, ici, le véhicule suiveur. [35] De la même manière, les moyens de mesure de distance 30 sont reliés à l'unité de traitement 40, de préférence via une liaison de type I2C. Ils fournissent à celui-ci deux informations mesurées en continue : la présence 10 ou non d'un véhicule suiveur 2, et s'il est présent (c'est-à-dire s'il est dans la plage de détection du LIDAR) la distance entre le système 100 et le véhicule suiveur 2, soit la distance entre les deux véhicules. Cette distance est alors convertie en mètres. [36] En fonction de l'angle et de la distance mesurés, l'unité de traitement 15 40 calcule l'orientation à donner au faisceau laser pour que la projection de celui-ci se fasse à la bonne distance. Puis il envoie les commandes de positionnement aux moyens d'orientation 50, 51, 52, sur lesquels est monté le laser ou la diode laser 10, qui orientent le faisceau en conséquence grâce à un système d'asservissement composé d'un moteur d'entraînement 50, 20 d'un servomoteur 51 et d'un codeur de position 52. Le servomoteur 51 reçoit la commande de position de l'unité de traitement 40 et adapte en continue la position de la diode laser en fonction de l'inclinaison du véhicule 1, pour que celui-ci soit visible par le second conducteur comme le montre la figure 3. 25 [37] Ainsi, le principal avantage du présent système avertisseur anticollision adaptatif 100 est que le conducteur du véhicule suiveur peut voir à une grande distance, par temps brumeux, une ligne lumineuse rouge sur la route et réduire sa vitesse pour éviter la collision. [38] En effet, le réflexe physiologique lorsqu'une personne voit quelque 30 chose telle qu'une ligne lumineuse rouge sur le sol devant sa voiture, est d'actionner la pédale de frein. 3066306 8 [39] Un autre avantage du présent système est de détecter et de mesurer en continue la distance du véhicule suiveur pour adapter ensuite l'angle du faisceau laser et donc la position de la ligne projetée sur la route afin que le conducteur du véhicule suiveur n'ait pas à freiner de manière brutale. Celui- 5 ci pourra ainsi adapter sa vitesse en se repérant à l'aide la ligne lumineuse jusqu'à ce qu'il aperçoive l'arrière du véhicule équipé du système avertisseur anticollision adaptatif 100. [40] Par exemple, lorsque le système détecte un véhicule suiveur situé à plus de 100 mètre, celui-ci envoie une commande aux moyens d'orientation 10 pour qu'ils dirigent le faisceau laser de sorte à ce que la ligne lumineuse soit projetée à 100 mètres. Puis si le véhicule se rapproche et se trouve à moins de 100 mètres, le système commande aux moyens d'orientation de projeter le faisceau à 75 mètres puis 50 mètres jusqu'à 25 mètres, qui correspond à la distance à laquelle les feux antibrouillards du véhicule équipé du dispositif 15 sont alors visibles et ainsi de suite. [41] Lorsque la distance et la vitesse entre les deux véhicules seront suffisantes pour assurer la sécurité (distance de freinage par rapport à la vitesse du véhicule suiveur au moins égale à la distance entre les deux véhicules), le système de projection du faisceau laser projettera le faisceau 20 laser sur la route à une distance minimale de 5 mètres. [42] L'unité de traitement 40 possède donc de nombreuses fonctions : calculer automatiquement les positions de la diode laser, convertir la distance mesurée par le LIDAR en mètres, lire les données envoyées par les moyens de mesures inertielles, envoyer en continue les commandes de 25 pilotage au servomoteur 51 et réaliser l'asservissement des moyens d'orientation 50, 51, 52. [43] Selon une option du système avertisseur anticollision, celui-ci peut fonctionner en mode « automatique » comme décrit précédemment, à savoir que le système ajuste l'angle de projection du faisceau laser en fonction de 30 l'ensemble des données mesurées, mais celui-ci peut aussi fonctionner en mode « manuel » à savoir que le conducteur du véhicule 1 équipé du 3066306 9 système anticollision, ou le constructeur du système ou du véhicule équipé 1, peut définir manuellement la distance à laquelle projeter le faisceau laser. Cette commande est alors envoyée à l'unité de traitement 40 qui va alors régler l'angle de projection du faisceau laser de sorte à respecter la consigne 5 de distance reçue. [44] De plus, il peut aussi selon une option compatible des précédents modes de réalisation de l'invention, relever le statut des commandes de la voiture équipée du système avertisseur anticollision adaptatif 100, comme l'activation ou non des feux antibrouillard avant et/ou arrière. 10 [45] Ainsi, si les feux de brouillard arrières ne sont pas activés (via l'envoi d'un signal correspondant au travers d'une interface 60), le système avertisseur anticollision adaptatif 100 peut fonctionner dans un mode veille pour des questions d'économie d'énergie. Dans ce mode veille, seul l'unité de traitement 40 est active pour le contrôle des commandes de la voiture 15 (surveillance des signaux envoyés via l'interface 60). [46] Puis à l'activation des feux antibrouillard arrières, les autres éléments du système avertisseur anticollision adaptatif 100 sont activées, à savoir : les moyens de mesure de distance 30 pour la détection d'un véhicule suiveur et la mesure de distance avec celui-ci, ainsi que les moyens de mesures 20 inertielles 20. Puis en présence d'un véhicule 2, l'unité de traitement 40 peut activer la diode laser 10 (via un système de commande 70) et les moyens d'orientation 50, 51, 52, pilotés en fonction des données mesurées par les moyens de mesures inertielles 20 et de mesure de distance comme le L I DAR 30. 25 [47] En référence à la figure 1, l'ensemble du système est alimentée par une source d'alimentation 80 qui provient de la batterie du véhicule. [48] L'invention a été illustrée et décrite en détail dans les dessins et la description précédente. Celle-ci doit être considérée comme illustrative et donnée à titre d'exemple et non comme limitant l'invention a cette seule 30 description. De nombreuses variantes de réalisation sont possibles. 3066306 10 [49] Dans les revendications, le mot « comprenant » n'exclue pas d'autres éléments et l'article indéfini « un/une » n'exclue pas une pluralité. 5 LISTE DES REFERENCES [RI] Règlement n o 98 de la Commission économique pour l'Europe des Nations unies (CEE-ONU) - Prescriptions uniformes relatives 10 à l'homologation des projecteurs de véhicules à moteur munis de sources lumineuses à décharge Comprenant tout le texte valide jusqu'à: Complément 4 à la série 01 d'amendements - Date d'entrée en vigueur: 15 juillet 2013 15 REVENDICATIONS1. Système avertisseur anticollision pour véhicule automobile comprenant un laser adapté pour projeter un faisceau lumineux à l'arrière du véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend également : - des moyens de mesures inertielles adaptés pour déterminer la vitesse et l'orientation du véhicule en fonction des conditions de route et du poids du véhicule ; - des moyens de mesure de distance adaptés pour détecter la présence d'un second véhicule à l'arrière du véhicule équipé du système et adaptés pour déterminer la distance entre les deux véhicules ; - une unité de traitement reliée aux moyens de mesures inertielles et de mesures de distance, et adaptée pour calculer, en fonction des données mesurées, l'orientation à donner au laser pour que le faisceau lumineux soit visible par le second conducteur ; - des moyens d'orientation reliés à l'unité de traitement et adaptés pour orienter le laser en fonction des données envoyées par l'unité de traitement. 2. Système avertisseur anticollision selon la revendication 1 caractérisé en ce que le faisceau lumineux émis par le laser est une ligne projetée sur le sol. 3. Système avertisseur anticollision selon l'une des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que les moyens de mesure de distance comprennent un LIDAR (Light Detection And Ranging). 4. Système avertisseur anticollision selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les moyens d'orientation permettent de projeter le faisceau laser à au moins 5 mètres à l'arrière du véhicule. 3066306 12 5. Système avertisseur anticollision selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le système anticollision est relié aux commandes de la voiture et est adapté pour s'activer ou se désactiver en fonction de ces commandes. 6. Système avertisseur anticollision selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le laser utilisé est une diode laser. 5 10