Brevet FR3140444A1 — publié le 20240405

Procédé de modélisation de la pente d’une ligne de sol incliné (4) en avant d’un véhicule automobile et d’obtention des coordonnées de points particuliers (10), avec un capteur radar (2) d’un système avancé d’aide à la conduite, réalisant successivement une initialisation de la pente de la ligne de sol incliné (4) par une estimation, une sélection d’un sous-ensemble de points détectés (22) comme étant vraisemblablement des points de cette ligne de sol incliné (4), un affinage progressif des paramètres de la ligne de sol (4) par un filtrage pour obtenir une ligne filtrée, une détermination de l’axe de réflexion de la ligne filtrée de sol, puis pour les points symétriques faux (24) sous la ligne filtrée de sol un calcul des coordonnées du point de rebond (14) de l’onde de réflexion (12) sur la ligne de sol (4), puis de l'élévation inversée de ces points symétriques. Figure pour l’abrégé : Fig ure 1 PROCEDE DE MODELISATION D’UNE LIGNE DE SOL INCLINE AVEC UN RADAR DE VEHICULE AUTOMOBILE ET D’OBTENTION DE POINTS La présente invention concerne un procédé de modélisation de la pente du sol en avant d’un véhicule automobile sur sa trajectoire et d’obtention de coordonnées de points de l’environnement, avec une technologie radar d’un système avancé d’aide à la conduite. Les systèmes avancés d’assistance d’aide à la conduite, appelés « Advanced Driver Assistance Systems » en langue anglaise, « ADAS » en abrégé, utilisent différents moyens de détection de l’environnement pour donner des informations au conducteur, ou pour utiliser certaines commandes du véhicule afin d’assurer une conduite plus autonome et une meilleure sécurité. En particulier les systèmes d’assistance à la conduite peuvent utiliser les freins du véhicule en cas de risque de collision après la détection d’un obstacle, ou la direction du véhicule pour maintenir ce véhicule dans son couloir de circulation en suivant des indications données par un repérage de ce couloir ou pour éviter un obstacle. Les moyens de détection de l’environnement comportent des capteurs qui utilisent différentes technologies, des capteurs à ultrasons pour des détections d’obstacles proches, des caméras pour une vision, des capteurs utilisant la technologie laser donnant une bonne image des surfaces mais présentant un coût élevé, et des radars présentant un coût plus faible. L'émetteur d'un système radar envoie une impulsion radio, ou micro-onde, dans l'air, une partie de cette impulsion est réfléchie par les objets puis capturée par le récepteur du système radar. Le capteur réalisant l’émission et la réception de l’onde, est référencé par rapport à l’axe longitudinal du véhicule, les mesures angulaires effectuées sont calées par rapport à cet axe. La durée entre l’émission et la réception du signal est utilisée pour calculer par rapport au capteur la portée d’un point détecté, appelée aussi distance ou rayon. La vitesse radiale de variation de cette portée est calculée par l’effet Doppler, en comparant l’écart de fréquence de l’onde reçue par rapport à celle de l’onde émise. L’azimut du point, ou angle dans le plan horizontal par rapport à l’axe du véhicule, est calculée. On obtient une détection des points à trois dimensions 3D. En répétant des détections de points plusieurs dizaines de fois par seconde pour suivre les mouvements, et en éliminant les bruits par filtration, le calculateur de traitement finit par obtenir une image assez précise de l’objet en avant du véhicule ainsi que son mouvement pour anticiper des actions si nécessaire. L’innovation technologique permet désormais des détections dans quatre dimensions 4D en ajoutant l’angle d’élévation, ou angle dans le plan vertical par rapport à l’axe du véhicule, qui permet de modéliser l’environnement dans la troisième dimension de l’espace. Toutefois ces détections dans quatre dimensions sont confrontées à des problèmes de réflexion des ondes sur des surfaces environnantes fortement réfléchissantes, comme les garde-corps métalliques bordant les routes, avec des solutions technologiques qui ont été apportées. Par contre le sol forme une surface faiblement réfléchissante donnant un angle de l’onde de retour inversé par un effet miroir, et un mauvais positionnement du point détecté qui semble vu sous ce miroir. Pour les ondes retour arrivant après réflexion sur le sol, des solutions existantes permettent de les détecter et de rétablir la position du point au-dessus du miroir. Dans ce cas les solutions connues considèrent que la route en avant du véhicule reste constamment dans un même plan, ce véhicule se déplaçant suivant une droite parallèle à ce sol plat. Ces conditions permettent de repérer un point comme faux car venant d’une onde réfléchie sur le sol, s’il remplit la condition : zFaux Par ailleurs, ces procédés permettent d’estimer alors la véritable coordonnée zVrai de ces faux points, en calculant : zVrai = zFaux – (2 * h). Bien que satisfaisant dans des conditions nominales de sol qui reste effectivement plat en avant du véhicule, ces solutions ne prennent pas en compte des écarts pouvant provenir du véhicule lui-même, ou de la route. Pour la route à l’approche d’une pente changeante, montante ou descendante, on a une rupture de pente avec le sol immédiatement en avant du véhicule, l’inclinaison de cette route en avant du véhicule est faussée. Pour le véhicule lui-même, une charge différente par rapport à la charge nominale, par exemple un coffre chargé, change sa masse et déplace son centre de gravité. Ces caractéristiques peuvent être prises en compte au départ du trajet par un ajustement de la calibration des paramètres de fonctionnement du radar, mais l’angle de tangage du véhicule peut être modifié suivant les conditions de roulage, notamment lors d’accélérations ou de freinages prolongés, ce qui fausse les calculs d’altitude des points détectés. Dans ces deux cas on obtient pour une réflexion de l’onde retour sur une pente de la route mal estimée, une erreur de calcul de la hauteur du point détecté qui peut entraîner une mauvaise estimation de l’obstacle et des risques. La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur. Elle propose à cet effet un procédé de modélisation de la pente d’une ligne de sol incliné en avant d’un véhicule automobile, et d’obtention des coordonnées de points particuliers détectés de l’environnement venant d’un rebond de l’onde de réflexion sur le sol, ce véhicule comportant un capteur radar d’un système avancé d’aide à la conduite qui détecte la distance, l’azimut et l’angle d’élévation de ces points, ce procédé étant remarquable en ce qu’il réalise successivement les étapes suivantes : - il initialise la pente d’une ligne de sol incliné par une estimation prenant des points détectés de l’environnement ; - il sélectionne parmi les points détectés de l’environnement disponibles un sous-ensemble de points détectés comme étant vraisemblablement des points de la ligne de sol incliné ; - il affine progressivement les paramètres de la ligne de sol par un filtrage pour obtenir une ligne filtrée de sol ; - il détermine l’axe de réflexion de la ligne filtrée de sol ; - pour des points symétriques faux vus comme disposés sous la ligne filtrée de sol il calcule les coordonnées du point de rebond de l’onde de réflexion sur cette ligne filtrée ; et - il calcule l'élévation inversée de ces points symétriques faux pour obtenir celle des points particuliers correspondant. Un avantage de ce procédé de modélisation et de calcul est qu’il permet grâce à la détection de points vraisemblables de la ligne du sol suivi d’un filtrage pour obtenir une ligne filtrée de sol, de prendre en compte en avant du véhicule une pente variable différente de celle sous le véhicule, ou donnée par une inclinaison de tangage de ce véhicule par rapport à sa position nominale, ce qui permet de restituer précisément la distance et l’altitude de ces points. On ajoute ainsi des points détectés supplémentaires dans la détection d’obstacles en récupérant des points qui auraient pu être considérés comme étant sous la route et donc écartés. Le procédé de modélisation et de calcul selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le procédé déduit de la vélocité radiale d’un point particulier son état stationnaire ou non. Avantageusement, le procédé affine l’initialisation de la pente de ligne de sol incliné en utilisant un filtre passe-bas dynamique, avec les points détectés de l’environnement comme entrée de mesure, pour obtenir une information continue de la position ou de la vitesse de l’environnement en faisant appel à la dynamique de la cible suivie par son évolution dans le temps. Avantageusement, le procédé de modélisation sélectionne les points détectés avec une fonction utilisant une surface équivalente radar estimée d’objets « SER ». Avantageusement, en prenant la valeur h qui est la hauteur du capteur par rapport au sol du véhicule, et les valeurs de pente exprimées en pourcentage, kG qui est la pente de la ligne de sol incliné et kD qui est la pente de détection de l’onde de réflexion, le procédé obtient suivant l’axe longitudinal les coordonnées du point de rebond avec la formule : xR = h / (kD – kG). Dans ce cas, avantageusement le procédé obtient ensuite suivant l’axe vertical les coordonnées du point de rebond avec la formule : zR = kD * xR. De plus, avantageusement le procédé obtient la valeur z’ d’élévation du point particulier en prenant ρ qui est la distance ou rayon de détection de ce point particulier, αG qui est l’angle de la pente de la ligne de sol incliné, et αD qui est la pente de détection de l’onde de réflexion, avec la formule : z’ = zR + ((ρ - √ (xR² + zR²)) * sin (2αG – αD)). L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : est un schéma vu de côté d’un véhicule devant une pente, présentant les lignes de sol et les ondes ; et est un organigramme fonctionnel présentant le procédé. La présente un véhicule posé sur un sol horizontal, équipé d’un capteur radar 2 d’un système avancé d’aide à la conduite, tourné vers l’avant du véhicule suivant un axe X horizontal qui est positif dans cette direction avant. Le capteur radar se trouve suivant un axe vertical Z positif vers le haut, avec la référence 0 au niveau de ce capteur. Le capteur radar 2 détecte la distance ou rayon, l’azimut et l’angle d’élévation de ces points. Avantageusement le capteur radar 2 permet de déduire de la vélocité radiale d’un point son état stationnaire ou non. Différents obstacles de l’environnement en avant du véhicule sont repérés par le capteur 2 qui identifie des points de détection 6 lui permettant d’analyser le type d’objet, la position et le mouvement, afin de définir une stratégie utilisée par un système d’aide à la conduite. Le sol sous le véhicule est horizontal, la route en avant du véhicule forme un sol incliné 4, qui monte suivant une pente d’angle αG. Suite à une émission d’ondes par le capteur 2, un point particulier 10 disposé en avant du véhicule sur le sol incliné 4 génère une onde de réflexion 12 qui percute la ligne de sol incliné 4 au point de rebond 14, puis rebondi par un effet miroir pour former une onde inversée 16 arrivant sur le capteur. Le capteur 2 voit alors une onde inversée 16 semblant venir du point symétrique 24 disposé sous le sol qui est faux. Un procédé suivant l’art antérieur calcule la position du point particulier en réalisant par rapport au point symétrique faux 24 une symétrie par rapport à un sol prolongeant celui sous le véhicule 20, qui serait horizontal dans ce cas, ce qui donne un faux point initial 10’ présentant une erreur d’altitude. La présente les opérations successives menées par le procédé suivant l’invention. Dans une première étape 30 le procédé réalise une initialisation de la pente du sol, en ligne droite qui prolonge le sol sous le véhicule, en prenant en compte des points de détection de l’environnement disponibles 6. En complément l’initialisation de la pente du sol peut être affinée à l’aide d’un filtre passe-bas dynamique, par exemple un filtre du type « Kalman », en utilisant les points détectés de l’environnement 6 comme entrée de mesure. Ces filtres donnent une information continue de caractéristiques d’un objet, par exemple sa position, sa vitesse, son altitude ou la pente de la route, à partir d’une série d’observations présentant des manques ou des erreurs, en faisant appel à la dynamique de la cible suivie par son évolution dans le temps. On peut ainsi utiliser une série de mesures incomplètes ou présentant du bruit, et la compléter ainsi qu’éliminer cet effet de bruit. Dans une deuxième opération 32 le procédé sélectionne parmi tous les points détectés disponibles 6, un sous-ensemble de points détectés 22 comme étant probablement des points de la ligne de sol incliné 4. Pour exercer cette sélection parmi les points détectés 6, le procédé peut utiliser différents critères permettant d’identifier le sol, comme une fonction utilisant la surface équivalente radar, en abrégé SER, appelée « radar cross section » en anglais, en abrégé RCS, qui est la propriété physique inhérente des objets indiquant l’importance relative de la surface de réflexion d'un faisceau électromagnétique qu’ils provoquent. Dans ce cas la surface équivalente radar doit être cohérente avec celle que peut donner la ligne de sol incliné 4. Le procédé peut aussi analyser pour les points détectés 6 différentes caractéristiques typiques d’un sol pour les identifier comme étant probablement des points du sol 22 donnant un sol qui doit être cohérent avec une route possible, avec une élimination des points donnant un angle d’élévation de la route trop important et non réaliste, des points avec des coordonnées longitudinales et latérales qui de même doivent être cohérentes avec des virages de la route, ou des points avec une vitesse radiale qui n’est pas nulle. Dans une troisième opération 34 le procédé réalise un affinage progressif des paramètres de la ligne de sol incliné 4, par des opérations de filtrage des points détectés probables du sol 22 en sélectionnant ceux qui sont à une distance statistique suffisamment proche de l'estimation du sol au cycle passé. Par exemple en utilisant un filtre du type « Kalman ». En particulier en réglant les paramètres du filtre en fonction des manœuvres, c’est-à-dire en définissant un bruit de processus élevé à une accélération élevée, l’estimation des points du sol 22 reste pertinente même pendant les phases d’accélération du véhicule ou de rupture de la pente du sol. Dans une quatrième opération 36 le procédé détermine à partir de l’estimation des points du sol 22, la ligne de sol incliné 4 qui est l’axe de réflexion à utiliser pour les points symétriques faux 24 vues comme étant sous le sol, pour obtenir plus de précision sur la hauteur du point particulier 10. La ligne de sol incliné 4 est définie par un angle de ligne filtrée αG, donnant l’axe de réflexion à utiliser pour inverser la position des points symétriques faux 24. Dans une cinquième opération 38 le procédé calcule les coordonnées de rebond suivant les deux directions X, Z pour chaque point symétrique faux 24, qui est le point de rebond 14 de l’onde de réflexion 12 disposé sur la ligne de sol incliné 4. En se référant à la , la valeur h est la hauteur du capteur 2 par rapport au sol du véhicule, on a les valeurs de pente exprimées en pourcentage, kG qui est la pente de la ligne de sol incliné 4, kD qui est la pente de détection de l’onde de réflexion 12. On obtient suivant l’axe longitudinal X les coordonnées du point de rebond 14 en calculant : xR = h / (kD – kG). On obtient suivant l’axe vertical Z les coordonnées du point de rebond 14 en calculant : zR = kD * xR. Dans une sixième opération 40 le procédé calcule l’élévation inversée du point symétrique faux 24 pour obtenir celle du point particulier correspondant 10. En prenant ρ qui est la distance ou rayon de détection du point particulier 10, αG qui est l’angle de la pente de la ligne de sol incliné 4 et αD qui est l’angle d’élévation d’un point symétrique faux 24 donné par la pente de détection 18 de l’onde de réflexion 12. On obtient la valeur z’ d’élévation du point particulier 10 avec la formule : z’ = zR + (ρ – √(xR² + zR²)) * sin (2*αG – αD). L’estimation précise de la pente du sol fournit un moyen fiable permettant de corriger les erreurs de réflexion dans les détections radar, ce qui permet de prendre en compte les points particuliers 10 émettant des ondes qui sont réfléchies sur le sol, donnant une onde inversée 16. On obtient une meilleure qualité de la modélisation de l’environnement. La sélection effectuée sur les détections d’entrée grâce aux choix du sous-ensemble de points détectés 22 parmi toutes les détections disponibles, permettant de calculer l’axe de réflexion qui est la ligne de sol incliné 4, apporte ensuite en se basant sur cette ligne calculée une réduction du temps d’exécution des calculs suivant. Procédé de modélisation de la pente d’une ligne de sol incliné (4) en avant d’un véhicule automobile, et d’obtention des coordonnées de points particuliers détectés (10) de l’environnement venant d’un rebond de l’onde de réflexion (12) sur le sol, ce véhicule comportant un capteur radar (2) d’un système avancé d’aide à la conduite qui détecte la distance, l’azimut et l’angle d’élévation de ces points, caractérisé en ce qu’il réalise successivement les étapes suivantes : - il initialise la pente d’une ligne de sol incliné (4) par une estimation prenant des points détectés de l’environnement (6) ; - il sélectionne parmi les points détectés de l’environnement disponibles (6) un sous-ensemble de points détectés (22) comme étant vraisemblablement des points de la ligne de sol incliné (4) ; - il affine progressivement les paramètres de la ligne de sol (4) par un filtrage pour obtenir une ligne filtrée de sol ; - il détermine l’axe de réflexion de la ligne filtrée de sol ; - pour des points symétriques faux (24) vus comme disposés sous la ligne filtrée de sol il calcule les coordonnées du point de rebond (14) de l’onde de réflexion (12) sur cette ligne filtrée ; et - il calcule l'élévation inversée de ces points symétriques faux (24) pour obtenir celles des points particuliers correspondant (10). Procédé de modélisation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il déduit de la vélocité radiale d’un point particulier (10) son état stationnaire ou non. Procédé de modélisation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il affine l’initialisation de la pente de ligne de sol incliné (4) en utilisant un filtre passe-bas dynamique, avec les points détectés de l’environnement (6) comme entrée de mesure, pour obtenir une information continue de la position ou de la vitesse de l’environnement en faisant appel à la dynamique de la cible suivie par son évolution dans le temps. Procédé de modélisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il sélectionne les points détectés (22) avec une fonction utilisant une surface équivalente radar estimée d’objets « SER ». Procédé de modélisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que en prenant la valeur h qui est la hauteur du capteur (2) par rapport au sol du véhicule, et les valeurs de pente exprimées en pourcentage, kG qui est la pente de la ligne de sol incliné (4) et kD qui est la pente de détection de l’onde de réflexion (12), il obtient suivant l’axe longitudinal (X) les coordonnées du point de rebond (14) avec la formule : xR = h / (kD – kG). Procédé de modélisation selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’il obtient ensuite suivant l’axe vertical (Z) les coordonnées du point de rebond (14) avec la formule : zR = kD * xR. Procédé de modélisation selon la revendication 6, caractérisé en ce qu’il obtient la valeur z’ d’élévation du point particulier (10) en prenant ρ qui est la distance ou rayon de détection de ce point particulier (10), αG qui est l’angle de la pente de la ligne de sol incliné (4), et αD qui est la pente de détection de l’onde de réflexion (12), avec la formule : z’ = zR + (ρ – √(xR² + zR²)) * sin (2*αG – αD).