Brevet FR3149993A1 — publié le 20241220

L’invention concerne un procédé d’estimation de la distance (D) d’un élément (5) par rapport à un véhicule (1) à partir d’un module de détection (10), ledit procédé comprenant notamment les étapes, mises en œuvre par ledit module de détection (10) de détermination (E4) de l’écart-type (σ) de la phase (φ) de signaux réfléchis sur l’élément pour chaque index de distance d’une série d’index de distance, de détermination (E5) dans l’ordre de la série, de premier index (ISD) pour lequel l’écart-type (σ) est inférieur à un seuil prédéterminé (S) pendant au moins une durée prédéterminée (Δt) et d’estimation (E6) de la distance (D) de l’élément (5) par rapport au module de détection (10) à partir de l’index (ISD) déterminé, la distance (D) estimée correspondant à la distance prédéterminée associée à l’index (ISD) déterminé. Figure pour l’abrégé : Figure 2 Procédé d’estimation de la distance d’un élément par rapport à un véhicule La présente invention se rapporte au domaine de l’automobile et concerne plus particulièrement un procédé d’estimation de la distance d’un élément par rapport à un véhicule ainsi qu’un module de détection mettant en œuvre ledit procédé. Dans un véhicule automobile, il est connu de proposer des fonctions basées sur la distance de l’utilisateur dudit véhicule, par exemple pour déverrouiller les ouvrants, à l’aide d’une clé, d’un badge ou d’un smartphone. Historiquement, la technologie utilisée était basée soit sur des communications radiofréquences (RF) et basses fréquences (LF) entre le véhicule et une clé ou un badge, soit sur un capteur capacitif situé au niveau des poignées des ouvrants. Toutefois, ces technologies ne permettent pas aujourd’hui d’offrir de nouvelles fonctions liées à la localisation, notamment par manque de précision. De plus, la technologie de capteur capacitif présente des défauts de fonctionnement liés à l’humidité, au gel ou aux interférences électriques. Afin de pallier en partie ces inconvénients, la technologie Bluetooth® a été utilisée pour communiquer entre le véhicule et le smartphone de l’utilisateur. La technologie Bluetooth® présente cependant des inconvénients en termes de sécurité et de précision. Une solution simple, fiable et efficace permettant de remédier au moins en partie à ces inconvénients serait donc avantageuse. A cette fin, l’invention a tout d’abord pour objet un procédé d’estimation de la distance d’un élément par rapport à un véhicule à partir d’un module de détection, ledit procédé comprenant les étapes, mises en œuvre par ledit module de détection : - d’émission d’au moins un signal sur un canal ultra-large bande en direction dudit élément, - de réception d’au moins un signal réfléchi sur ledit élément, - de détermination de la phase de l’au moins un signal réfléchi reçu pour différents index de distance d’une série d’index de distance, chaque index correspondant à une distance prédéterminée par rapport au module de détection ou à une plage de distances prédéterminée par rapport au module de détection, - de détermination de l’écart-type de la phase pour chaque index de distance de la série d’index de distance, - de détermination dans l’ordre de la série, de premier index pour lequel l’écart-type est inférieur à un seuil prédéterminé pendant au moins une durée prédéterminée, - d’estimation de la distance de l’élément par rapport au module de détection à partir de l’index déterminé, la distance estimée correspondant à la distance prédéterminée associée à l’index déterminé. Par « ultra large bande », on entend dans la présente demande la technologie UWB (Ultra Wide Band) connue en soi. Le procédé selon l’invention utilisant le mode « réflectif » ou « radar » (« reflective mode ») de ladite technologie UWB. L’utilisation de la phase du signal réfléchi permet de matérialiser la signature d’un utilisateur ou d’un mouvement de l’utilisateur. Cependant, l’utilisation de la seule phase n’est pas suffisante car la phase est mesurée à l’aide d’une boucle à verrouillage de phase qui peut entrainer un bruit dit « de phase » du fait des variations de l’oscillateur de fréquences de ladite boucle. Aussi, lors des changements de phase du signal représentant l’utilisateur ou ses mouvements à une distance donnée associée à l’un des index, l’écart-type diminue en-dessous du seuil prédéterminé, confirmant ainsi la réelle présence de l’utilisateur à la distance correspondant audit index. L’utilisation de la phase et de l’écart-type ne nécessitent pas de capacités de traitement informatique significativement importantes au niveau du module de détection, rendant ainsi le procédé rapide, simple, fiable et efficace tout en limitant les coûts. De préférence, le procédé comprend une étape de filtrage du signal de phase afin d’obtenir un signal rectangulaire pour améliorer le calcul de l’écart-type. De préférence, le procédé comprend une étape de filtrage du signal d’écart-type afin d’obtenir un signal rectangulaire pour faciliter la détermination dans l’ordre de la série, de premier index pour lequel l’écart-type est inférieur à un seuil prédéterminé pendant au moins une durée prédéterminée. Avantageusement, le procédé comprend une étape de détermination de la réponse impulsionnelle du canal, la phase étant déterminée à partir de ladite réponse impulsionnelle du canal. L’utilisation de la réponse impulsionnelle du canal (Channel Impulse Response ou CIR) permet de déterminer aisément l’amplitude et la phase de l’au moins un signal réfléchi reçu. L’invention concerne également un produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé tel que présenté précédemment. L’invention concerne également un module de détection pour l’estimation de la distance d’un élément par rapport à un véhicule automobile, ledit module de détection étant adapté pour être monté dans ledit véhicule et pour émettre et recevoir des signaux ultra large bande, ledit module de détection étant configuré pour : - émettre au moins un signal sur un canal ultra-large bande en direction dudit élément, - recevoir au moins un signal réfléchi sur ledit élément, - déterminer la phase de l’au moins un signal réfléchi reçu pour différents index de distance d’une série d’index de distance, chaque index correspondant à une distance prédéterminée par rapport au module de détection, - déterminer l’écart-type de la phase pour chaque index de distance de la série d’index de distance, - déterminer dans l’ordre de la série, le premier index pour lequel l’écart-type est inférieur à un seuil prédéterminé pendant au moins une durée prédéterminée, - estimer la distance de l’élément par rapport au module de détection à partir de l’index déterminé, la distance estimée correspondant à la distance prédéterminée associée à l’index déterminé. De préférence, le module de détection est configuré pour filtrer le signal de phase afin d’obtenir un signal rectangulaire et/ou pour filtrer le signal d’écart-type afin d’obtenir un signal rectangulaire. De préférence, le module de détection est configuré pour déterminer la réponse impulsionnelle du canal et pour déterminer la phase à partir de ladite réponse impulsionnelle du canal. L’invention concerne également un véhicule automobile comprenant au moins un module de détection tel que présenté précédemment. Dans une forme de réalisation, le véhicule comprend une pluralité de modules de détection tels que présentés précédemment et une unité de contrôle électronique, chaque module de détection étant configuré pour envoyer l’index déterminé ou la distance estimée à l’unité de contrôle électronique à un instant donné, l’unité de contrôle électronique étant configurée pour localiser l’élément à partir des index reçus ou des distances reçues. D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La illustre schématiquement une forme de réalisation du système selon l’invention. La illustre schématiquement un mode de réalisation du procédé selon l’invention. : la comprend six graphes représentant de phase φ et d’écart-type σ pour les index 1, 7, 9, 10, 11 et 13, pour un seuil S prédéterminé d’écart-type σ de 0,8 et pour une durée Δt prédéterminée, par exemple 200 ms ainsi pour chaque graphe, l’enveloppe des signaux réfléchis.. La illustre un exemple de véhicule 1 selon l’invention. Véhicule 1 Dans cet exemple, le véhicule 1 comprend six modules de détection 10 et une unité de contrôle électronique 20. Module de détection 10 Chaque module de détection 10 permet l’estimation de la distance d’un élément par rapport au véhicule 1. Cet élément peut être une personne ou un objet. Dans l’exemple de la , l’élément est un utilisateur 5 du véhicule 1. Les modules de détection 10 sont montés à différents endroits du véhicule 1 afin que chaque module de détection 10 puisse mesurer la distance entre lui et l’utilisateur 5 selon sa localisation autour du véhicule 1 ou dans le véhicule 1. Chaque module de détection 10 est configuré pour émettre et recevoir des signaux ultra large bande. Notamment, chaque module de détection 10 est configuré pour émettre au moins un signal sur un canal ultra-large bande en direction de l’utilisateur 5 et pour recevoir un ou plusieurs signaux réfléchis sur l’utilisateur 5, issus des signaux émis. Chaque module de détection 10 est configuré pour déterminer la phase de l’au moins un signal réfléchi reçu pour différents index de distance d’une série d’index de distance, où chaque index correspond à une distance prédéterminée par rapport audit module de détection 10 ou à une plage de distances prédéterminée. Le nombre d’index de distance pour chacun desquels sont déterminés la phase et l’écart-type est choisi de préférence de sorte à limiter le nombre de calculs par chaque module de détection 10. Par exemple, les calculs peuvent être réalisés pour moins de 64 index, par exemple 16 ou 32 index. Chaque index peut par exemple correspondre à l’index « tap » de la norme UWB qui correspond à un incrément de distance de 15 cm (index 1 = 15 cm, index 2 = 30 cm, index 3 = 45 cm, …, index 10 = 150 cm, … etc.). De préférence, chaque module de détection 10 est configuré pour déterminer la réponse impulsionnelle du canal et pour déterminer la phase à partir de ladite réponse impulsionnelle du canal. Chaque module de détection 10 est configuré pour déterminer l’écart-type de la phase pour chaque index de distance de la série d’index de distance. De préférence, chaque module de détection 10 est configuré pour filtrer le signal de phase afin d’obtenir un signal rectangulaire et/ou pour filtrer le signal d’écart-type afin d’obtenir un signal rectangulaire. Chaque module de détection 10 est configuré pour déterminer dans l’ordre de la série, le premier index pour lequel l’écart-type est inférieur à un seuil prédéterminé pendant au moins une durée prédéterminée. Ce seuil peut par exemple être prédéterminé comme étant une fraction de la plage d’écart-types mesurée en l’absence de l’utilisateur 5, par exemple entre 0 et 50 %. La durée prédéterminée est par exemple avantageusement supérieure à 50 ou 100 ms pour la localisation de la position d’un utilisateur 5 en dynamique ou bien 1 seconde dans le contexte de la détection de mouvement (par exemple de la jambe pour ouvrir le coffre). Chaque module de détection 10 est configuré pour estimer la distance de l’utilisateur 5 par rapport au module de détection 10 à partir de l’index déterminé. La distance estimée correspond alors à la distance prédéterminée ou à la plage de distances prédéterminée (par exemple sa médiane ou moyenne) associée à l’index déterminé. De préférence, chaque module de détection 10 est configuré pour envoyer l’index déterminé à un instant donné ou la distance estimée à un instant donné à l’unité de contrôle électronique 20. Chaque module de détection 10 comprend un processeur ou un microcontrôleur apte à mettre en œuvre un ensemble d’instructions permettant de réaliser ces fonctions. Unité de contrôle électronique 20 L’unité de contrôle électronique 20 est configurée pour localiser l’utilisateur 5 à partir des index reçus ou des distances reçues, envoyées par plusieurs modules de détection 10. Exemple de mise en œuvre Dans cet exemple, en référence à la , l’utilisateur 5 est localisé à proximité du véhicule 1 en se trouvant dans la portée des signaux de trois des modules de détection 10. Toujours dans cet exemple non-limitatif, en référence à la , le nombre d’index I1,…,I16 de distance pour chacun desquels sont déterminés la phase et l’écart-type est choisi comme étant égal 16. Toujours en référence à la , chaque module de détection 10 émet dans une étape E1 un signal sur un canal ultra-large bande autour de lui-même, notamment en direction de l’utilisateur 5. De préférence, les canaux sont les mêmes pour tous les modules de détection 10 et les signaux sont envoyés de façon séquentielle (à tour de rôle en suivant). Pour ce qui est de l’émission en mode réflectif UWB, la fréquence est la même mais le format de la trame est différent (le préambule par exemple). En mode réflectif UWB, le module de détection 10 bascule immédiatement en mode réception avec comme filtre (masque) son propre signal émis. Certains des signaux émis par les modules de réception se réfléchissent sur l’utilisateur 5 puis retournent directement ou indirectement vers les modules de détection 10 qui les ont émis. Dans cet exemple, trois modules de réception 10 reçoivent dans une étape E2 les signaux réfléchis sur l’utilisateur 5. Chaque module de réception 10 ayant reçu au moins un signal réfléchi sur l’utilisateur 5 détermine ensuite dans une étape E3 la phase φ de l’au moins un signal réfléchi reçu pour les différents index I1,…,I16 de distance de la série d’index I1,…,I16 de distance, soit pour 16 valeurs d’index I1,…,I16 dans cet exemple. Chaque module de réception 10 ayant déterminé la phase φ détermine ensuite dans une étape E4 l’écart-type σ de la phase pour chaque index I1,…,I16 de la série. Une étape optionnelle de filtrage peut être réalisée sur le signal de phase et/ou sur le signal d’écart-type afin d’améliorer la détermination de l’index à l’étape E5 suivante. Chaque module de réception 10 ayant déterminé l’écart-type σ détermine ensuite dans une étape E5, dans l’ordre de la série, le premier index ISD pour lequel ledit écart-type σ est inférieur au seuil prédéterminé pendant au moins la durée Δt prédéterminée. La illustre six graphiques de phase φ et d’écart-type σ pour les index 1, 7, 9, 10, 11 et 13, pour un seuil S prédéterminé d’écart-type σ de 0,8 et pour une durée Δt prédéterminée, par exemple 200 ms. Chaque graphe comprend également l’enveloppe des signaux réfléchis. Par soucis de clarté dans les figures, il n’a pas été possible de représenter chaque signal réfléchi. Dans cet exemple, pour le premier index I1, la phase φ semble matérialiser l’utilisateur 5 ou un mouvement de l’utilisateur 5 (série de pics), toutefois l’écart-type σ ne descend pas en-dessous du seuil S prédéterminé de 0,8. Il en va de même pour les index I2 à I6 (non représentés). Cependant, pour l’index I7, la phase φ semble matérialiser l’utilisateur 5 ou un mouvement de l’utilisateur 5 (série de pics) et l’écart-type σ descend en-dessous du seuil S prédéterminé de 0,8 pendant une durée dt supérieure à la durée Δt prédéterminée de 200 ms. L’index I7 est donc le premier index ISD de la série remplissant les conditions de détection de l’utilisateur 5. On notera que pour les index I9 et I10, la détection est confirmée, pouvant ainsi permettre de déterminer l’épaisseur de l’utilisateur 5. En revanche, les conditions de détection (écart-type σ descend en-dessous du seuil S prédéterminé de 0,8 pendant une durée dt supérieure à la durée Δt prédéterminée de 200 ms) ne sont plus réunies pour les index suivants à partir de l’index I11. Chaque module de réception 10 estime ensuite dans une étape E6 la distance D de l’utilisateur 5 par rapport audit module de détection 10 à partir de l’index ISD déterminé par ledit module de détection 10, la distance D estimée correspondant à la distance prédéterminée associée à l’index ISD déterminé. Dans l’exemple de la , la différence entre chaque index étant de 15 cm, l’index I7 correspondant à une distance de 105 cm, qui correspond ainsi à la distance D estimée. Ensuite, dans l’exemple de mise en œuvre, chaque module de réception 10 envoie ensuite dans une étape E7 soit l’index ISD déterminé, soit la distance D estimée à l’unité de contrôle électronique 20. Dans l’exemple de la , les trois modules de détection 10 ayant reçu des signaux réfléchis sur l’utilisateur 5 impliquent l’estimation de trois distances D1, D2, D3 par rapport à chacun d’eux. Plus généralement, lorsque l’unité de contrôle électronique 20 reçoit des index I1,…,I16, elle peut estimer elle-même la distance D entre chaque module de détection 10 et l’utilisateur 5, par exemple à l’aide d’une table de correspondance. Lorsque l’unité de contrôle électronique 20 connaît la distance (déterminée ou reçue) entre chaque module de détection 10 (ayant envoyé un index ou une distance) et l’utilisateur 5, l’unité de contrôle électronique 20 détermine dans une étape E8 la localisation L de l’utilisateur 5 en croisant les distances D estimées. Autrement dit, chaque distance D estimé par chaque module de détection 10 définit un cercle autour dudit module de détection 10, l’utilisateur 5 étant localisé au croisement desdits cercles (pour au moins trois modules de détection 10 comme dans l’exemple de la ) ou à l’un des deux croisements desdits cercles (pour deux modules de détection 10). L’utilisation de l’écart-type σ pour déterminer l’index I1,…,I16 est peu coûteuse en ressource de traitement informatique. Ainsi, l’invention permet donc de localiser précisément, rapidement, efficacement et de manière fiable un élément autour ou dans le véhicule 1. Procédé d’estimation de la distance (D) d’un élément (5) par rapport à un véhicule (1) à partir d’un module de détection (10), ledit procédé comprenant les étapes, mises en œuvre par ledit module de détection (10) : - d’émission (E1) d’au moins un signal sur un canal ultra-large bande en direction dudit élément (5), - de réception (E2) d’au moins un signal réfléchi sur ledit élément (5), - de détermination (E3) de la phase (φ) de l’au moins un signal réfléchi reçu pour différents index (I1,…,I16) de distance d’une série d’index (I1,…,I16) de distance, chaque index (I1,…,I16) correspondant à une distance prédéterminée par rapport au module de détection (10), - de détermination (E4) de l’écart-type (σ) de la phase (φ) pour chaque index (I1,…,I16) de distance de la série d’index (I1,…,I16) de distance, - de détermination (E5) dans l’ordre de la série, de premier index (ISD) pour lequel l’écart-type (σ) est inférieur à un seuil prédéterminé (S) pendant au moins une durée prédéterminée (Δt), - d’estimation (E6) de la distance (D) de l’élément (5) par rapport au module de détection (10) à partir de l’index (ISD) déterminé, la distance (D) estimée correspondant à la distance prédéterminée associée à l’index (ISD) déterminé. Procédé selon la revendication 1, comprenant une étape de filtrage du signal de phase (φ) afin d’obtenir un signal rectangulaire. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant une étape de filtrage du signal d’écart-type (σ) afin d’obtenir un signal rectangulaire. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape de détermination de la réponse impulsionnelle du canal, la phase (φ) étant déterminée à partir de ladite réponse impulsionnelle du canal. Produit programme d’ordinateur caractérisé en ce qu’il comporte un ensemble d’instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par un ou plusieurs processeurs, configurent le ou les processeurs pour mettre en œuvre un procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes. Module de détection (10) pour l’estimation de la distance (D) d’un élément (5) par rapport à un véhicule (1) automobile, ledit module de détection (10) étant adapté pour être monté dans ledit véhicule (1) et pour émettre et recevoir des signaux ultra-large bande, ledit module de détection (10) étant configuré pour : - émettre au moins un signal sur un canal ultra-large bande en direction dudit élément (5), - recevoir au moins un signal réfléchi sur ledit élément (5), - déterminer la phase (φ) de l’au moins un signal réfléchi reçu pour différents index (I1,…,I16) de distance d’une série d’index (I1,…,I16) de distance, chaque index (I1,…,I16) correspondant à une distance prédéterminée par rapport au module de détection (10), - déterminer l’écart-type (σ) de la phase (φ) pour chaque index (I1,…,I16) de distance de la série d’index (I1,…,I16) de distance, - déterminer dans l’ordre de la série, le premier index (ISD) pour lequel l’écart-type (σ) est inférieur à un seuil (S) prédéterminé pendant au moins une durée (Δt) prédéterminée, - estimer la distance (D) de l’élément (5) par rapport au module de détection (10) à partir de l’index (ISD) déterminé, la distance (D) estimée correspondant à la distance prédéterminée associée à l’index (ISD) déterminé. Module de détection (10) selon la revendication précédente, ledit module de détection (10) étant configuré pour filtrer le signal de phase (φ) afin d’obtenir un signal rectangulaire et/ou pour filtrer le signal d’écart-type (σ) afin d’obtenir un signal rectangulaire. Module de détection (10) selon l’une quelconque des revendications 6 ou 7, ledit module de détection (10) étant configuré pour déterminer la réponse impulsionnelle du canal et pour déterminer la phase (φ) à partir de ladite réponse impulsionnelle du canal. Véhicule (1) automobile comprenant au moins un module de détection (10) selon la revendication précédente. Véhicule (1) selon la revendication précédente, ledit véhicule (1) comprenant une pluralité de modules de détection (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8 et une unité de contrôle électronique (20), chaque module de détection (10) étant configuré pour envoyer l’index (ISD) déterminé ou la distance (D) estimée à l’unité de contrôle électronique (20) à un instant donné, l’unité de contrôle électronique (20) étant configurée pour localiser l’élément (5) à partir des index (I1,…,I16) reçus ou des distances (D) reçues.