Brevet FR3084032A1 — publié le 20200124

SYSTEME DE CAPTEURS MUTUALISES POUR VEHICULE. [1] L'invention concerne, de façon générale, la connectivité de capteurs d'aide à la conduite de véhicule (Advanced driver-assistance systems ou ADAS en anglais) à des calculateurs au travers de liaisons de communication. [2] Lesdites liaisons de communication sont par exemple de type transmission différentielle basse-tension (Low Voltage Differential Signaling ou LVDS en anglais) ou ethernet, et sont embarquées au sein de véhicules automobiles. [3] L'invention porte plus particulièrement sur une mutualisation de capteurs ADAS et du traitement des flux des données qui leur sont associés. [4] De manière connue, l'amélioration de la qualité et du confort des véhicules automobiles entraîne un accroissement du nombre de capteurs embarqués dans le véhicule, tels que les caméras, les lidars, les radars, ainsi que du traitement des flux des données que ces capteurs procurent. Parallèlement à cela, les calculateurs s'orientent vers des architectures centralisées au détriment d'architectures distribuées, entraînant des difficultés par rapport au nombre de capteurs connectés à un même calculateur centralisé ainsi qu'au nombre de connexions associées, engendrant des difficultés d'intégration mécanique des à la multiplicité du nombre de connecteurs au sein du calculateur centralisé. [005] II existe des procédés de gestion de flux de données au sein d'un réseau multiplexé utilisant un agencement en chaîne où un capteur ajouté est relié à un capteur initialement présent, l'un des deux capteurs étant relié au calculateur. L'un des capteurs est alors défini comme capteur esclave, tandis que l'autre capteur est défini comme capteur maître. Le capteur maître communique avec le calculateur sur le réseau multiplexé tandis que le capteur esclave transmet son flux de données au capteur maître. Le capteur esclave est ainsi connecté au capteur maître qui est lui-même connecté au calculateur. Cet agencement permet notamment de connecter ensemble plusieurs appareils de différentes générations et de différentes versions en utilisant différents protocoles, commandés par le même calculateur. [006] On connaît par le document US20120277976, une architecture de réseau possédant des capteurs disposés selon un tel agencement en chaîne, avec un premier 2 groupe de capteurs agencés en chaîne et un deuxième groupe de capteurs agencés en une autre chaîne. [7] Cependant, une telle solution présente des inconvénients car elle ne tient pas compte de l'intégration de capteurs ADAS supplémentaires ni de règles de sécurité limitant la mutualisation de capteurs redondants sur une même liaison de communication. [8] II est précisé que l'on entend par « capteurs redondants » des capteurs générant de l'information ou des flux de données redondants, identiques ou similaires. [9] L'invention vise donc à résoudre ces inconvénients en proposant une 10 mutualisation de capteurs dans un agencement en chaîne, apte à intégrer des capteurs supplémentaires dans ladite chaîne tout en appliquant des règles de sécurité limitant le nombre de capteurs connectés entre eux sur une même liaison de communication au calculateur. [0010] Pour parvenir à ce résultat, la présente invention concerne un système 15 comprenant un calculateur de contrôle moteur d'un véhicule, une pluralité de capteurs connectés électriquement avec ledit calculateur dans un agencement en chaîne comprenant des capteurs maîtres et esclaves, de façon à ce que ladite pluralité de capteurs maîtres et esclaves soient connectés au calculateur par l'intermédiaire de connexions communes réalisées par lesdits capteurs maîtres, et des moyens de 20 traitement des flux de données issus des capteurs, lesdits capteurs maîtres comprenant par ailleurs des moyens de mutualisation des flux de données adaptés pour recevoir plusieurs flux de données et pour les agréger sur une liaison de communication unique, sous la forme d'un signal unique multiplexé, ladite liaison de communication unique étant connectée au calculateur de contrôle moteur, ledit 25 calculateur de contrôle moteur comprenant des moyens de démultiplexage aptes à recevoir le signal unique multiplexé et à reconstituer lesdits flux de données correspondants, ledit système étant configuré pour être apte à intégrer dans la chaîne de capteurs au moins un capteur supplémentaire en fonction d'au moins une règle de sécurité prédéterminée comprenant une limitation du nombre de capteurs redondants 30 mutualisés sur une même liaison de communication. [0011] Avantageusement, les moyens de mutualisation mutualisent des flux de données émis sur des interfaces physiques de communication identiques. 3 [0012] Avantageusement, les moyens de mutualisation mutualisent les flux de données émis sur des interfaces physiques de communication différentes. [0013] Avantageusement, les moyens de démultiplexage restituent des flux de données distincts à partir d'un flux de données mutualisé reçu, lesdits flux de données distincts étant émis sur des interfaces physiques de communication identiques. [0014] Avantageusement, les moyens de démultiplexage restituent des flux de données distincts à partir d'un flux de données mutualisé reçu, lesdits flux de données distincts étant émis sur des interfaces physiques de communication différentes. [0015] Avantageusement, ladite au moins une règle de sécurité comprend 10 l'interdiction de mutualiser la totalité d'un ensemble de capteurs redondants sur une même liaison de communication. [0016] Avantageusement, ladite au moins une règle de sécurité comprend l'interdiction de toute mutualisation de capteurs redondants sur une même liaison de communication. 15 [0017] L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un système tel que décrit précédemment. [0018] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement, et en référence aux dessins qui montrent : 20 - la figure 1, un schéma d'un exemple du nombre de capteurs à l'intérieur d'un véhicule automobile, - la figure 2, un schéma d'une approche centralisée sans l'invention montrant l'architecture centralisée résultante dans une configuration de type « étoile », - la figure 3, un diagramme montrant la mutualisation des capteurs selon 25 l'invention, - la figure 4A, un diagramme montrant un exemple de mutualisation de capteurs de deux caméras selon l'invention, - la figure 4B, un schéma d'une portion de la figure 4A, 4 - la figure 5A, un diagramme montrant un autre exemple de mutualisation de capteurs d'un lidar et d'une caméra selon l'invention, et - la figure 5B, un schéma d'une portion de la figure 5A. [0019] Dans ce qui va suivre, les modes de réalisation décrits s'attachent plus 5 particulièrement à une mise en oeuvre du système selon l'invention au sein d'un véhicule automobile. Cependant, toute mise en oeuvre dans un contexte différent, en particulier dans tout type de véhicule, est également visée par la présente invention. [0020] Les modes de réalisation décrivent notamment des moyens de mutualisation de flux de données issus de différents capteurs et provenant de liaisons de 10 communication identiques ou différentes, ainsi que des moyens de démultiplexage restituant lesdits flux de données sur des liaisons de communication identiques ou différentes, tout en suivant des règles de sécurité interdisant par exemple la mutualisation de capteurs redondants sur une même liaison de communication étant toujours respectées. 15 [0021] La figure 1 représente différents capteurs embarqués à l'intérieur d'un véhicule automobile 1 dans un but d'aide à la conduite : une caméra frontale à champ de vision large 2, un radar avant à longue portée 3, un lidar avant 4, un radar d'angle à portée moyenne 5, une caméra avant à portée étendue 6, des caméras latérales à portée étendue 7, des caméras gauche et droite à champ de vision large 8, un radar d'angle 20 à portée moyenne 9, une caméra de recul à champ de vision large 10, un radar arrière à longue portée 11, un lidar arrière 12, une ceinture à ultrasons 13. Ces capteurs ont différentes fonctions, consistant notamment à éviter l'apparition d'une situation dangereuse risquant d'aboutir à un accident, à libérer le conducteur d'un certain nombre de tâches qui pourraient atténuer sa vigilance, à l'assister dans sa perception 25 de l'environnement, à permettre au véhicule de percevoir un risque et de réagir de manière anticipée par rapport aux réflexes du conducteur. Le nombre de capteurs et le traitement associé à ces capteurs augmente avec le niveau d'autonomie du véhicule. [0022] La figure 2 représente une approche appartenant à l'état de l'art, selon laquelle l'architecture centralisée résultante est de type en étoile et montre un grand nombre de 30 capteurs : des radars à portée moyenne 14, une caméra frontale 15, des lidar avant et arrière 16, des caméras de contexte 17 (ou surround camera en anglais), des radars à longue portée avant et arrière 18, des caméras latérales 19, ces capteurs étant reliés 5 au calculateur central 21 par l'intermédiaire d'une multitude de liaisons de communication par exemple de type transmission différentielle basse-tension 41, ethernet 42 ou une combinaison des deux (ethernet ou transmission différentielle basse-tension) 43. [0023] Le nombre de liaison de communication entre la multitude de capteurs et le calculateur 21 est ainsi très élevé. [0024] La figure 3 représente un mode de réalisation du système selon l'invention, mettant en oeuvre quatre mutualisations de connexions, entourées en pointillés sur la figure. Les quatre mutualisations de connexions simplifient le câblage et la connectique 10 du calculateur central 21 en supprimant un nombre de liaisons supplémentaires qu'auraient nécessitées la connexion directe des nouveaux capteurs que sont en l'espèce, à titre illustratif, les caméras latérales 19 et les lidar avant et arrière 16. [0025] Ainsi, les caméras latérales 19, de part et d'autre du véhicule, mutualisent les deux flux de données vidéo qu'elles génèrent avec celui généré par la caméra de 15 contexte 17, sur une liaison de communication de type transmission différentielle basse-tension unique 41, à destination du calculateur central 21. Le calculateur central 21 démultiplexe ensuite les deux flux. [0026] De la même façon, chaque lidar (avant et arrière) 16 mutualise le flux de données qu'il génère avec un flux de données de nature différente, à savoir le flux vidéo 20 généré par la caméra de contexte 17. [0027] Le flux vidéo généré par la caméra de contexte 17 est par exemple émis sur une interface d'une liaison de communication de type transmission différentielle basse-tension 41 tandis que le flux de données généré par le lidar 16 est par exemple émis sur une interface ethernet 42. 25 [0028] L'agrégation des flux se fait sur une liaison de communication unique, par exemple du type transmission différentielle basse-tension 41 vers le calculateur central 21. [0029] Selon l'invention, la mutualisation des flux de données des capteurs, y compris lors de l'introduction de capteurs supplémentaires dans la chaîne, respecte des règles 30 de sécurité prédéfinies interdisant par exemple la mutualisation de la totalité d'un ensemble de capteurs redondants sur une même liaison de communication. 6 [0030] II apparaît également sur la figure 3 d'autres capteurs, en particulier des radars à portée moyenne 14 couplé à des radars d'angle 22, ainsi qu'un radar à longue portée avant 18 couplé à un radar frontal 23, et un radar à longue portée arrière 18 couplé à radar arrière 28, ainsi qu'un capteur à ultrason 26 connecté au module de traitement 25, lui-même relié au calculateur 21. [0031] Les figures 4A et 4B représentent dans le détail une mutualisation des flux de données issus des caméras latérales 31 et 32, ladite mutualisation étant représentée en pointillés sur la figure. Chacune des caméras latérales 31 et 32 intègre un capteur de transmission différentielle basse-tension, désigné sérialiseur 34, qui mutualise les 10 deux flux vidéos provenant des imageurs 33 sur un lien de transmission différentielle basse-tension unique 41 à destination du calculateur 21. [0032] Dans le cas présent, la caméra latérale 32 assure la fonction de capteur maître tandis que la caméra latérale 31 forme un capteur esclave. Ainsi, le flux de données généré par la caméra latérale 31 est acheminé au sérialiseur 34 de la caméra latérale 15 32. La caméra latérale 32, autrement dit le capteur maître vis-à-vis de la caméra latérale 31, mutualise, par l'intermédiaire du sérialiseur 34, les flux de données vidéo émis respectivement par les caméras latérales 31, 32. [0033] Le calculateur 21 intègre des moyens de démultiplexage, désigné désérialiseur 35, qui différencient les flux de données 36 de chaque caméra, par 20 exemple au moyen d'une analyse desdits flux de données vidées, ces derniers présentant un identifiant d'interface série de chaque caméra (ou CSI ID pour Camera Serial Interface Identity en anglais), et restitue lesdits flux de données vidéo sur une ou plusieurs interfaces physiques 44. [0034] Les figures 5A et 5B représente une mutualisation du lidar arrière 37 et de la 25 caméra arrière 38, ladite mutualisation étant représentée en pointillés sur la figure. Le capteur de transmission différentielle basse-tension - ou sérialiseur 34 -, intégré au moins au lidar arrière 37, mutualise le flux de données issu du capteur 40 du lidar arrière 37 et émis sur une interface physique de communication adaptée, et le flux de données vidéo issu l'imageur 33 de la caméra arrière 38 et émis une autre interface physique de 30 communication adaptée, sur une même liaison de communication du type transmission différentielle basse-tension 41, également désignées LVDS, à destination du calculateur 21. 7 [0035] Le lidar 16 assure ici le rôle de capteur maître tandis que la caméra arrière 38 assure le rôle de capteur esclave. [0036] Le flux de données issu du lidar arrière 37 et le flux de données vidéo issu de la caméra arrière 38, mutualisés sur une liaison de communication unique, sont acheminés jusqu'au calculateur 21 où des moyens de multiplexage permettent de reconstituer les deux flux de données distincts 39 sur une interface physique de communication de type CSI 44 et sur une interface physique de communication ethernet 42, restitués en sortie 39 des moyens de démultiplexage 35 intégrés au calculateur 21. 10 [0037] Ainsi, comme expliqué précédemment, la pluralité de capteur ADAS représentés sur les figures forment une chaîne de capteur, de type « daisy chain », comprenant des noeuds - capteurs maîtres et des noeuds - capteurs esclaves. [0038] Dans ce contexte, selon l'invention, il est prévu que le système d'aide à la conduite intégrant ladite pluralité de capteurs permette l'intégration de capteurs 15 supplémentaires dans la chaîne, de façon directe, sans nécessiter le déploiement de nouvelles liaisons de communication pour relier lesdits capteurs supplémentaires au calculateur 21. [0039] A cette fin, les capteurs supplémentaires sont simplement connectés respectivement à un capteur préexistant dans la chaîne et de préférence colocalisé. 20 [0040] Les capteurs étant dotés, conformément à l'invention, de moyens de mutualisation - sérialiseur 34, on relie un capteur supplémentaire à un capteur préexistant, ou inversement. Le capteur maître, au sérialiseur 34 duquel est acheminé le flux de données issus de l'autre capteur, est connecté au calculateur via une liaison de communication commune 41. 25 [0041] Ainsi donc, grâce au système de mutualisation selon l'invention, une diminution du nombre de câbles et des connecteurs au sein du calculateur centralisé est réalisée, ainsi qu'une réduction de la taille de l'architecture du réseau, tout en maintenant les règles de sécurité consistant en particulier à ne pas mutualiser la totalité d'un ensemble de capteurs redondants. De préférence, on mutualise des capteurs 30 colocalisés. 8 [0042] Selon les règles de sécurité mises en oeuvre par le système selon l'invention, plus généralement, REVENDICATIONS1. Système comprenant un calculateur (21) de contrôle moteur d'un véhicule (1), une pluralité de capteurs connectés électriquement avec ledit calculateur (21) dans un agencement en chaîne comprenant des capteurs maîtres et des capteurs esclaves de façon à ce que ladite pluralité de capteurs maîtres et esclaves soient connectés au calculateur (21) par l'intermédiaire de connexions communes réalisées par lesdits capteurs maîtres, et des moyens de traitement des flux de données issus des capteurs, caractérisé en ce que lesdits capteurs maîtres comprennent par ailleurs des moyens de mutualisation des flux de données adaptés pour recevoir plusieurs flux de données (36, 39) et pour les agréger sur une liaison de communication unique (41), sous la forme d'un signal unique multiplexé, ladite liaison de communication unique (41) étant connectée au calculateur (21) de contrôle moteur, ledit calculateur (21) de contrôle moteur comprenant des moyens de démultiplexage (35) aptes à recevoir le signal unique multiplexé et à reconstituer lesdits flux de données (36, 39) correspondants, ledit système étant configuré pour être apte à intégrer dans la chaîne de capteurs au moins un capteur supplémentaire en fonction d'au moins une règle de sécurité prédéterminée comprenant une limitation du nombre de capteurs redondants mutualisés sur une même liaison de communication (41). 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mutualisation mutualisent des flux de données émis sur des interfaces de communication identiques (41, 42, 43). 3. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de mutualisation mutualisent les flux de données émis sur des interfaces de communication différentes (41, 42, 43). 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de démultiplexage restituent des flux de données distincts à partir d'un flux de données mutualisé reçu, lesdits flux de données distincts étant émis sur des interfaces physiques de communication identiques. 5. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de démultiplexage restituent des flux de données distincts à partir d'un flux 10 de données mutualisé reçu, lesdits flux de données distincts étant émis sur des interfaces physiques de communication différentes. 6. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une règle de sécurité comprend l'interdiction de mutualiser la totalité d'un ensemble de capteurs redondants sur une même liaison de communication. 7. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite au moins une règle de sécurité comprend l'interdiction de toute mutualisation de capteurs redondants sur une même liaison de communication. 8. Véhicule automobile (1) comprenant un système selon l'une des revendications 10 précédentes.