Brevet FR3131001A1 — publié le 20230623

Procédé de filtrage du bruit, destiné à être mis en œuvre sur un ensemble de signaux d’amplitude élémentaires provenant chacun d’un capteur (2), où le capteur (2) est configuré pour émettre des impulsions radiofréquence émises (Tx(k)) et recevoir des signaux élémentaires reçus (Rx(k)) provenant de la réflexion, sur une cible, des impulsions radiofréquence émises (Tx(k)). Le procédé selon l’invention comprend : la sélection d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires, associés chacun à l’un des signaux d’amplitude élémentaires, le calcul d’un indicateur de variation des signaux d’amplitude élémentaires sélectionnés, lorsque l’indicateurs de variation est inférieur à un seuil prédéterminé, la mise à jour d’un vecteur de bruit , et le calcul d’un signal élémentaire corrigé, en soustrayant le vecteur de bruit au signal d’amplitude élémentaire considéré. Figure de l’abrégé : Figure 1 Procédé de réduction de bruit de signaux RADAR et calculateur associé La présente divulgation relève du domaine de la réduction de bruit sur les signaux radiofréquence impulsionnels réfléchis par une cible, notamment lorsque la cible se déplace. Dans tout le texte, le terme « radiofréquence » se rapporte à un signal, ou une impulsion, dont la fréquence de la porteuse est comprise entre 3 kHz et 300 GHz. De préférence, la fréquence de la porteuse est comprise, dans l’invention, entre 5 GHz et 20 GHz, plus préférentiellement entre 5 GHz et 10 GHz. Les signaux radiofréquence impulsionnels sont couramment utilisés, notamment dans le domaine de l’automobile, pour détecter la présence d’un objet ou d’une personne dans un environnement. Pour ce faire, des signaux radiofréquence impulsionnels sont émis par un capteur en direction de l’environnement à étudier puis reçus par celui-ci après réflexion des signaux dans l’environnement. Il est ainsi possible, par exemple en évaluant la différence de temps entre l’émission du signal radiofréquence et la réception du signal réfléchi, d’évaluer la distance entre le capteur et une cible. Il est également possible de détecter et mesurer un mouvement de ladite cible, notamment un mouvement d’approche et/ou d’éloignement relativement au capteur. On parle alors de détection de geste. La détection de gestes à l’aide de signaux radiofréquence impulsionnels pose problème car les signaux radiofréquence à analyser comprennent, en plus du signal utile réfléchi par la cible, des signaux parasites. Ces signaux parasites comprennent notamment des réflexions provenant de l’environnement autour de la cible, ou encore une partie d’un signal radiofréquence émis vers la cible et circulant directement vers un élément de détection au sein du capteur, sans passer par la cible. Les signaux parasites peuvent masquer le signal utile et/ou être confondus avec ce dernier. Ainsi, les signaux délivrés par le capteur ne sont pas directement exploitables pour la détection de geste et doivent être nettoyés des signaux parasites gênant les mesures. Autrement dit, il est nécessaire de réaliser un filtrage du bruit, où le bruit correspond auxdits signaux parasites. Une solution consiste à utiliser un filtre passe-haut pour filtrer les signaux à basse fréquence, en considérant que le signal utile est associé à un mouvement rapide, haute fréquence, tandis que le bruit correspond à des variations lentes, basses fréquences. Cette solution nécessite donc de faire un compromis entre la capacité à détecteur un geste lent et le filtrage efficace du bruit. Une fréquence de coupure trop haute empêchera ainsi de détecter un geste lent, tandis qu’une fréquence de coupure trop basse ne filtrera pas suffisamment le bruit. Résumé La présente divulgation vise à remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur. Un but de l’invention est également de proposer une solution permettant de réduire le bruit dû aux signaux parasites sans filtrer une partie au moins d’un geste que l’on souhaite détecter. Il est proposé un procédé de filtrage du bruit, destiné à être mis en œuvre sur un ensemble de signaux d’amplitude élémentaires provenant chacun d’un capteur, ledit capteur étant configuré pour : - émettre des impulsions radiofréquence dites émises, en direction d’une cible, et de manière périodique avec une période d’émission d’impulsions prédéterminée, et ; - mesurer l’amplitude d’un signal radiofréquence reçu provenant notamment de la réflexion sur ladite cible des impulsions radiofréquence émises, le signal radiofréquence reçu étant constitué de signaux élémentaires reçus associés chacun à l’une respective des impulsions radiofréquence émises, l’amplitude de chacun des signaux élémentaires reçus étant mesurée pour une pluralité de fenêtres d’échantillonnage et sur une plage temporelle prédéterminée ayant pour origine un instant d’émission de l’impulsion radiofréquence émise correspondante, chaque fenêtre d’échantillonnage étant associée à un indice i qui se rapporte à un écart à l’origine de la plage temporelle correspondante. Le procédé selon l’invention est mis en œuvre par au moins un calculateur, et le procédé comprenant : la réception, par ledit calculateur, d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires, chaque signal d’amplitude élémentaire étant représentatif de l’amplitude d’un signal élémentaire reçu correspondant la sélection d’une pluralité de signaux parmi les signaux d’amplitude élémentaires, reçus à l’étape a., pour former un sous-ensemble prédéterminé de signaux d’amplitude élémentaires, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i , le calcul d’un indicateur de variation des signaux d’amplitude élémentaires dudit sous-ensemble, lorsque chacun parmi un nombre prédéterminé d’indicateurs de variation est inférieur à un seuil prédéterminé, la mise à jour d’un vecteur de bruit , ladite mise à jour comprenant : d1. le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i , d’une moyenne M(i) pour ledit sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires , et d2. la construction d’un nouveau vecteur de bruit, où chaque composante du vecteur de bruit est associée à l’une des fenêtres d’échantillonnage d’indice i , et où chaque composante du vecteur de bruit prend une valeur fonction de la moyenne M(i) calculée à l’étape d1 et associée à la même fenêtre d’échantillonnage d’indice i , et pour l’un au moins des signaux d’amplitude élémentaires, calcul d’un signal élémentaire corrigé en soustrayant audit signal d’amplitude élémentaire, et pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i , la composante correspondante du vecteur de bruit. Selon l’invention, on distingue deux cas. Dans un premier cas, le signal d’amplitude varie peu, d’un signal élémentaire à l’autre, ce qui indique que la cible n’est pas en déplacement. Puisque la cible n’est pas en déplacement, le signal d’amplitude correspond essentiellement à du bruit, de sorte que les valeurs moyennes d’amplitude de ce dernier sont utilisées pour mettre à jour le vecteur de bruit. Ce premier cas correspond à un nombre suffisant d’indicateurs de variation qui sont chacun inférieur au seuil prédéterminé, de préférence tous les indicateurs de variations sont chacun inférieur au seuil prédéterminé. Le seuil prédéterminé peut être le même, pour chaque fenêtre d’échantillonnage considérée. En variante, ce seuil peut varier en fonction de la fenêtre d’échantillonnage considérée. Dans un second cas, le signal d’amplitude varie fortement, d’un signal élémentaire à l’autre, et sur au moins une fenêtre d’échantillonnage. On en déduit que la cible est en déplacement, de sorte que le signal d’amplitude comporte à la fois du bruit, et du signal utile. Dans ce cas, le vecteur de bruit n’est pas mis à jour. Dans tous les cas, le vecteur de bruit est ensuite utilisé pour filtrer le signal parasite. Ainsi, dans le procédé selon l’invention, le filtrage utilise un vecteur de bruit dont les composantes sont mises à jour en temps réel. Cela permet d’adapter le filtrage à des évolutions de l’environnement extérieur et du signal parasite, au cours du temps. On s’assure ainsi d’offrir à chaque instant un compromis optimal entre la capacité à détecteur un geste lent et le filtrage efficace du bruit. Par conséquent, le procédé décrit ci-dessus permet d’améliorer significativement le rapport signal sur bruit des signaux radiofréquence destinés à être utilisés pour détecter des mouvements, notamment pour détecter des gestes d’un utilisateur destiné à piloter une ouverture d’un ouvrant de véhicule automobile. En outre, le procédé décrit ci-dessus propose de réaliser un filtrage, en retranchant au signal utile (ici un signal d’amplitude élémentaire) un vecteur de bruit dont chaque composante est associée à une fenêtre d’échantillonnage prédéterminée. L’utilisation d’un vecteur de bruit, permet d’affiner le filtrage en offrant un seuil de filtrage qui dépend d’un écart à l’instant d’émission de l’impulsion émise correspondante. On peut ainsi prendre en compte des caractéristiques propres à l’environnement, lequel peut être plus ou moins bruité selon l’emplacement considéré (c’est-à-dire selon la distance au capteur, laquelle se rapporte à un écart à l’instant d’émission d’une impulsion émise). Cela permet notamment de s’affranchir d’un signal parasite très haute intensité, correspondant à une partie du signal émis qui arrive directement sur la zone de détection du capteur sans avoir été réfléchi d’abord sur la cible, sans que cela n’affecte le signal utile. Enfin, dans l’art antérieur, le filtrage utilise un filtre de type circuit RLC ou filtre numérique. Un tel filtre n’est opérationnel qu’après un intervalle de temps prédéterminé, nommé temps de latence, lié à sa constante de temps τ. Dans l’invention, le filtrage utilise plutôt des soustractions sur un signal. On s’affranchit ainsi du temps de latence avant que le filtrage ne soit opérationnel. Dans un mode de réalisation, chacune des composantes Gi du vecteur de bruit est calculée comme suit : Gi=M(i) + C(i) avec M(i) la moyenne associée à la fenêtre d’échantillonnage d’indice i, pour le sous-ensemble prédéterminé de signaux de signaux d’amplitude élémentaires ; et C(i) une constante positive ou nulle. De préférence, la constante C(i) est non nulle. On rajoute ainsi une constante à chaque composante du vecteur de bruit afin de prendre en compte certaines au moins des variations des signaux en l’absence de mouvement. On améliore ainsi encore le rapport signal sur bruit des signaux corrigés. Dans un mode de réalisation, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indices i , l’indicateur de variation est un écart-type STDV(i) du sous-ensemble. Ainsi, l’écart-type du sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires est calculé sur chaque fenêtre d’échantillonnage pour définir un indicateur de variation propre à chaque fenêtre d’échantillonnage. Dans un mode de réalisation particulier, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indices i , C(i) est un multiple de l’écart-type STDV(i) . Ainsi, on prend en compte les variations du signal sur la fenêtre d’échantillonnage considérée pour déterminer le vecteur de bruit. On améliore encore ainsi le rapport signal sur bruit du signal corrigé. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de calibration comportant : - la réception d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires, formant des signaux élémentaires dits de référence provenant dudit capteur, - le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence, d’une moyenne de référence, et - l’initialisation, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, de la composante G(i) du vecteur de bruit à partir de la moyenne de référence Mref(i). Ainsi, les valeurs initiales des composantes du vecteur de bruit sont déterminées à partir de signaux réels, acquis dans des conditions préétablies de calibration, de préférence dans un environnement de référence, en l’absence de cible mouvante. Dans un mode de réalisation, l’étape de calibration comprend en outre : - le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence, d’un écart-type de référence, et - l’initialisation du seuil prédéterminé en fonction de l’un au moins desdits écarts-type de référence. Ainsi, la valeur du seuil prédéterminé est déterminée à partir de signaux réels acquis dans des conditions préétablies de calibration, de préférence dans un environnement de référence en l’absence de cible mouvante. Dans un mode de réalisation, la cible comprend une main ou un pied d’un opérateur humain, procédé comprenant en outre une étape de détection d’un geste prédéterminé de l’opérateur humain. Ainsi, il est également proposé un procédé de détection d’un geste prédéterminé de l’utilisateur effectué au regard du capteur. Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, sur détection d’un geste prédéterminé, une étape de formulation et émission d’une commande d’ouverture ou de fermeture d’un ouvrant motorisé de véhicule automobile. Ainsi, il est également proposé un procédé de commande d’ouverture ou de fermeture d’un ouvrant motorisé dans un véhicule automobile. L’ouvrant est de préférence un hayon arrière de véhicule automobile, voire une portière latérale. Dans un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comporte en outre les étapes suivantes, mises en œuvre plusieurs fois : f. nouvelle réception d’au moins un signal d’amplitude élémentaire ; g. la sélection d’une pluralité de signaux parmi les signaux d’amplitude élémentaires, reçus à l’étape a. ou à une étape f. précédente, pour former un nouveau sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires ; h. répétition des répétition des étapes c. à d., pour déterminer une nouvelle valeur courante du vecteur de bruit. De préférence, l’étape e. est mise en œuvre plusieurs fois, chaque fois en utilisant la valeur courante du vecteur de bruit. Ainsi, il est proposé de mettre en œuvre le filtrage du bruit selon l’invention, à l’aide d’une fenêtre glissantes de signaux d’amplitude élémentaires (décalage progressif du sous ensemble considéré). Les étapes de soustraction du vecteur de bruit et de détermination de la valeur courante du vecteur de bruit peuvent être mises en œuvre en parallèles. Selon un autre aspect, il est proposé un ensemble d’au moins un calculateur comprenant au moins une mémoire et au moins un processeur, l’au moins une mémoire comportant des instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’au moins un processeur, configurent ledit processeur pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention. L’au moins un calculateur comprendre un calculateur intégré au capteur du procédé selon l’invention et/ou un calculateur annexe. Ledit calculateur annexe peut être intégré sur une même carte électronique que calculateur du capteur. En variante, ledit calculateur annexe peut être situé dans un contrôleur en communication avec ledit capteur, par exemple un contrôleur situé dans l’habitacle du véhicule. Il est également proposé un système comportant le capteur du procédé selon l’invention, ainsi que ledit ensemble d’au moins un calculateur. L’invention couvre également un système comportant ledit capteur configuré pour émettre les impulsions radiofréquence émises et mesurer l’amplitude du signal radiofréquence reçu, ainsi que l’ensemble d’au moins un calculateur selon l’invention. Selon un autre aspect, il est proposé un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre de tout ou partie d’un procédé tel que défini dans les présentes lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Selon un autre aspect, il est proposé un support d’enregistrement non transitoire, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un tel programme. D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels : Fig. 1 montre un système selon l’invention, permettant de mettre en œuvre d’un procédé selon l’invention. Fig. 2 montre un exemple d’un ensemble de signaux d’amplitude élémentaires selon l’invention ; Fig. 3A montre un exemple d’un signal d’amplitude élémentaire selon l’invention. Fig. 3B montre le signal de la après mise en œuvre du procédé de filtrage du bruit selon l’invention. Fig. 4 illustre le procédé de filtrage du bruit selon un mode de réalisation de l’invention. Procédé de filtrage du bruit, destiné à être mis en œuvre sur un ensemble de signaux d’amplitude élémentaires provenant chacun d’un capteur (2), ledit capteur (2) étant configuré pour : - émettre des impulsions radiofréquence dites émises (Tx(k)), en direction d’une cible (3), et de manière périodique avec une période d’émission d’impulsions (Te) prédéterminée, et ; - mesurer l’amplitude d’un signal radiofréquence reçu (Rx) provenant notamment de la réflexion sur ladite cible (3) des impulsions radiofréquence émises (Tx(k)), le signal radiofréquence reçu (Rx) étant constitué de signaux élémentaires reçus (Rx(k)) associés chacun à l’une respective des impulsions radiofréquence émises (Tx(k)), l’amplitude de chacun des signaux élémentaires reçus (Rx(k)) étant mesurée pour une pluralité de fenêtres d’échantillonnage ( ∆t ) et sur une plage temporelle prédéterminée ayant pour origine un instant d’émission de l’impulsion radiofréquence émise correspondante, chaque fenêtre d’échantillonnage ( ∆t ) étant associée à un indice i se rapportant à un écart à l’origine de la plage temporelle correspondante ; le procédé étant mis en œuvre par au moins un calculateur (10), et le procédé comprenant : la réception (S100), par ledit calculateur (10), d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires ( S(k) , 1 1 ), chaque signal d’amplitude élémentaire étant représentatif de l’amplitude d’un signal élémentaire reçu (Rx(k)) correspondant la sélection d’une pluralité de signaux parmi les signaux d’amplitude élémentaires (S(k)), reçus à l’étape a., pour former un sous-ensemble prédéterminé de signaux d’amplitude élémentaires ( S(k), k 0 k k 0 + N 2 ) (S200), pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i , le calcul d’un indicateur de variation des signaux d’amplitude élémentaires dudit sous-ensemble (S300), lorsque chacun parmi un nombre prédéterminé d’indicateurs de variation est inférieur à un seuil prédéterminé ( Th) (S410), la mise à jour d’un vecteur de bruit ( G) , ladite mise à jour comprenant : d1. le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i , d’une moyenne M(i) pour ledit sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires (S(k, i), k 0 0 +N 2 ) (S310) , et d2. la construction d’un nouveau vecteur de bruit (G), où chaque composante G(i) du vecteur de bruit ( G ) est associée à l’une des fenêtres d’échantillonnage d’indice i , et où chaque composante G(i) du vecteur de bruit ( G ) prend une valeur fonction de la moyenne M(i) calculée à l’étape d1 et associée à la même fenêtre d’échantillonnage d’indice i (S420), et pour l’un au moins des signaux d’amplitude élémentaires (S(k)), calcul d’un signal élémentaire corrigé ( Scorr(k 1 ) ), en soustrayant audit signal d’amplitude élémentaire, et pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i , la composante correspondante G(i) du vecteur de bruit (S500). Procédé selon la revendication 1, dans lequel chacune des composantes Gi du vecteur de bruit est calculée comme suit : Gi=M(i) + C(i) avec M ( i ) la moyenne associée à la fenêtre d’échantillonnage d’indice i , pour le sous-ensemble prédéterminé de signaux de signaux d’amplitude élémentaires (S(k, i), k 0 0 +N 2 ) ; et C ( i ) une constante positive ou nulle. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indices i , l’indicateur de variation est un écart-type STDV(i) du sous-ensemble. Procédé selon l’une des revendications 2 à 3, dans lequel, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indices i , C(i) est un multiple de l’écart-type STDV(i) . Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le procédé comprend en outre une étape de calibration (S000) comportant : - la réception d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires, formant des signaux élémentaires dits de référence ( Sref(k), 1 3 ) provenant dudit capteur, - le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence ( Sref(k), 1 3 ), d’une moyenne de référence ( M ref(i )), et - l’initialisation, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i , de la composante G(i) du vecteur de bruit à partir de la moyenne de référence M ref( i ) . Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’étape de calibration (S000) comprend en outre : - le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence ( Sref(k), 1 3 ), d’un écart-type de référence ( STDVref(i) ) , et - l’initialisation du seuil prédéterminé ( Th ) en fonction de l’un au moins desdits écarts-type de référence ( STDVref(i) ) . Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la cible comprend une main ou un pied d’un opérateur humain, procédé comprenant en outre une étape de détection d’un geste prédéterminé de l’opérateur humain (S600). Procédé selon la revendication 1 à 7, dans lequel le procédé comprend en outre, sur détection d’un geste prédéterminé, une étape de formulation et émission d’une commande d’ouverture ou de fermeture d’un ouvrant motorisé de véhicule automobile (S700). Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes, mises en œuvre plusieurs fois : f. nouvelle réception d’au moins un signal d’amplitude élémentaire ( S(k) ); g. la sélection d’une pluralité de signaux parmi les signaux d’amplitude élémentaires (S(k)), reçus à l’étape a. ou à une étape f. précédente, pour former un nouveau sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires ; h. répétition des répétition des étapes c. à d., pour déterminer une nouvelle valeur courante du vecteur de bruit (G). Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’étape e. est mise en œuvre plusieurs fois, chaque fois en utilisant la valeur courante du vecteur de bruit. Ensemble d’au moins un calculateur (10) comprenant au moins une mémoire (11) et au moins un processeur (12), l’au moins une mémoire (11) comportant des instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’au moins un processeur (12), configurent ledit processeur pour mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 10. Système (30) comportant ledit capteur (2) configuré pour émettre les impulsions radiofréquence émises (Tx) et mesurer l’amplitude du signal radiofréquence reçu (Rx), ainsi que l’ensemble d’au moins un calculateur (10) selon la revendication 11. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 10 lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Support d’enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 10 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.