INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
On entend, dans le cadre de la présente invention, par réseau de transducteurs virtuel, un ensemble de points définissant une forme géométrique choisie en fonction de lois de délais appliquées au réseau de transducteurs réel de sorte que lesdits points de l’ensemble émettent un front d’onde plan ou spirale.
système imageur lidar a detection heterodyne de type FMCW a resolution en distance amelioree Le domaine de l’invention est celui des systèmes imageurs LIDAR à détection hétérodyne à onde continue modulée en fréquence (FMCW, pour Frequency Modulated Continuous Wave , en anglais).
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les systèmes imageurs LIDAR à détection hétérodyne de type FMCW permettent de déterminer une distance d’une scène éclairée par un signal optique cohérent. Un tel système imageur repose sur le principe de la détection hétérodyne, dans le sens où on exploite des propriétés d’un signal hétérodyne formé par l’interférence entre un signal de référence et un signal rétrodiffusé par la scène. Ces deux signaux optiques sont cohérents entre eux et proviennent d’un même signal optique, dit primaire, émis par une source optique.
A ce titre, le document WO2021/144357A1 décrit un exemple d’un tel système imageur, appelé ici de type ‘flash’ dans la mesure où il est adapté à éclairer une pluralité de points de la scène de manière simultanée et à en déterminer une cartographie de distance (image de distance).
La est une vue schématique et partielle d’un tel système imageur 1. Il comporte a minima : une source optique 10 du signal dit primaire S p , cohérent, continu et modulé en fréquence ; un dispositif optique 20 de séparation et recombinaison, comportant un élément optique séparateur 21 adapté à diviser le signal primaire S p en un signal objet S o dirigé vers la scène 2 et en un signal de référence S r dirigé vers un photodétecteur 50 ; un élément optique 22 de mise en forme du signal de référence S r ; et un élément optique recombineur 23 adapté à diriger vers le photodétecteur 50 suivant un même axe optique le signal de référence S r ainsi qu’une partie S or,c du signal objet rétrodiffusé S or ; un dispositif optique 30 de projection, adapté à projeter le signal objet S o pour éclairer toute la scène 2 de manière simultanée ; un dispositif optique 40 d’imagerie, adapté à transmettre la partie collectée S or,c du signal objet rétrodiffusé S or et à former l’image de la scène éclairée 2 dans le plan de détection du photodétecteur 50. Il comporte un élément optique de collection qui collecte les faisceaux lumineux définissant la partie S or,c du signal objet rétrodiffusé S or ; le photodétecteur 50, ici un photodétecteur matriciel, adapté à recevoir la partie collectée S or,c du signal objet rétrodiffusé S or et le signal de référence S r , lesquels interfèrent pour former un signal hétérodyne S h présentant une fréquence de battement f b ; une unité de traitement 60, adaptée à déterminer une distance z sc (et ici une cartographie de distance) de la scène 2 à partir de la fréquence de battement f b du signal hétérodyne S h .
Le signal primaire S p présente une variation de fréquence instantanée, avec par exemple une fréquence de départ f 0 et une variation de la valeur B (appelée chirp , en anglais) sur une période T. Le signal primaire S p dit chirpé est une onde sinusoïdale dont la fréquence instantanée évolue ici linéairement au cours du temps.
Le photodétecteur 50 reçoit ainsi la partie collectée S or,c du signal objet rétrodiffusé S or , qui est une réplique atténuée et retardée du signal objet S o avec un retard τ. Le retard se traduit par une différence de fréquence f b entre les deux signaux dans l’intervalle [τ ; T], avec T>>τ, à savoir entre le signal de référence S or et le signal objet rétrodiffusé et collecté S or,c . Le retard τ est égal à 2z sc /c environ lorsqu’on néglige le trajet du signal de référence S r , où c est la vitesse de la lumière dans le vide. Cette fréquence f b , dite fréquence de battement, est égale à la différence entre la fréquence du signal de référence S r et le signal objet rétrodiffusé et collecté S or,c . Sa valeur peut être déterminée dans le domaine temporel par comptage du nombre d’oscillations du signal hétérodyne S h sur la période T, ou dans le domaine fréquentiel par transformée de Fourier rapide.
On peut alors déterminer, à partir de la valeur de cette fréquence de battement f b , la distance z sc entre la scène éclairée 2 et le photodétecteur matriciel 50. En effet, sachant que f b /B = τ/T, et que τ = 2z sc /c, on peut alors déterminer la distance z sc de la scène par la relation : z sc ≈ f b cT/2B, avec une résolution en distance Δz sc = c/2B. La résolution en distance Δz sc est définie comme le plus petit écart de distance dont le système imageur est capable de mesurer entre deux positions successives d’un même objet de la scène ou entre deux objets latéralement distincts. A titre d’exemple, pour un chirp B de 7.5 GHz, la résolution en distance Δz sc est égale à 2cm.
Il existe cependant un besoin de disposer d’un système imageur présentant une résolution en distance améliorée. Pour cela, une approche serait d’augmenter la valeur du chirp B, lequel est habituellement produit par un déplacement de l’un des réflecteurs de la cavité laser, par exemple par effet piézoélectrique, ou par une modulation du courant d’injection de la source laser. Cependant, une telle augmentation de la valeur du chirp peut notamment conduire à fausser la valeur déterminée de la fréquence de battement f b et donc celle de la distance z sc , du fait notamment de la non-linéarité du chirp et/ou d’une modulation de la puissance optique de la source laser induite par la modulation du courant d’injection. Une alternative décrite dans le document Aflatouni et al. intitulé Nanophotonic coherent imager , Opt. Express 23 (4), 5117-5125 (2015) serait d’augmenter la résolution de la mesure de la fréquence de battement f b , par exemple en comptant un nombre décimal d’oscillations du signal hétérodyne S h sur la période T, mais cela revient à complexifier l’électronique de l’unité de traitement.
L’invention a pour objectif de remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur, et plus particulièrement de proposer un système imageur LIDAR à détection hétérodyne de type FMCW dont la résolution en distance est améliorée sans dégrader les performances du système imageur ni complexifier l’électronique de traitement.
Pour cela, l’objet de l’invention est un système imageur LIDAR de type FMCW, comportant : une source de lumière cohérente (10), adaptée à émettre un signal primaire S p continu modulé en fréquence ; un dispositif optique de séparation et recombinaison (20), adapté à séparer le signal primaire S p en un signal de référence S r dirigé vers un photodétecteur (50) et en un signal objet S o dirigé vers la scène (2), laquelle rétrodiffuse une partie du signal objet S o appelée signal objet rétrodiffusé S or ; et adapté à diriger vers le photodétecteur (50) suivant un même axe optique le signal de référence S r ainsi qu’une partie S or,c du signal objet rétrodiffusé S or collectée par un élément optique de collection (41) ; l’élément optique de collection (41), adapté à collecter la partie S or,c du signal objet rétrodiffusé S or ; le photodétecteur (50), destiné à recevoir le signal de référence S r et la partie collectée S or,c du signal objet rétrodiffusé S or,c , lesquels interfèrent pour former un signal hétérodyne S h ; une unité de traitement (60), adaptée à déterminer la distance z sc de la scène à partir d’une fréquence de battement du signal hétérodyne S h .
Selon l’invention, le système imageur comporte un réflecteur (42) adapté à réfléchir en direction de la scène (2) une partie S or,nc du signal objet rétrodiffusé S or non collectée par l’élément optique de collection (41). Aussi, la partie collectée S or,c du signal objet rétrodiffusé S or est formée de premiers faisceaux lumineux S or,c(1) n’ayant pas été réfléchis par le réflecteur (42) et de deuxièmes faisceaux lumineux S or,c(2) ayant été réfléchis par le réflecteur (42). Le signal hétérodyne S h présente donc une composante principale S h(1) associée auxdits premiers faisceaux lumineux S or,c(1) , et une composante secondaire S h(2) associée auxdits deuxièmes faisceaux lumineux S or,c(2) . L’unité de traitement est adaptée à déterminer la distance z sc de la scène (2) à partir d’une fréquence de battement f b(2) de la composante secondaire S h(2) du signal hétérodyne S h .
Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce système imageur sont les suivants.
Le réflecteur peut être rétroréfléchissant, pour réfléchir en direction de la scène des faisceaux lumineux incidents suivant un axe de réflexion identique à leur axe d’incidence.
: Vue en perspective d’un appareil de faible hauteur (1) et de son interface homme-machine (2) en position sensiblement horizontale. La flèche (3) indique la direction d’action des moyens utilisés pour capter les gestes de l’utilisateur ;
: Vue en perspective d’un appareil vertical haut (4) et de son interface homme-machine (5) en position sensiblement verticale. La flèche (6) indique la direction d’action des moyens utilisés pour capter les gestes de l’utilisateur ;
: Vue détaillée des moyens de capture (7) des gestes de l’utilisateur (8). Une source lumineuse (9) émet un faisceau (10) qui est réfléchi par l’utilisateur lorsqu’il fait des gestes dans le champ d’action défini. Un moyen de capture dynamique (11), composé d’au moins 2 capteurs (12 et 13), reçoit une partie du signal lumineux réfléchi (14), et le transforme en au moins autant de signaux électriques de sortie (15 et 16) ;
: Vue détaillée des moyens de capture (7) utilisant 4 capteurs (12, 13, 17 et 18) placés en croix ; chacun d’entre eux étant capable de transformer le signal lumineux réfléchi en un signal électrique de sortie (15, 16, 19 et 20). Les capteurs sont toujours associés par 2 pour former un couple. Par exemple (15) et (16).
: Graphique montrant l’évolution des signaux de sortie (15), issus du capteur (12), et (16), issu du capteur (13), placés dans une position comparable à celle décrite dans la pour former un couple et montrant :
Le franchissement du seuil minium (Sr, 21), dit de réaction, sur chaque signal de sortie (15 et 16) Le franchissement du seuil optimum (Sc, 22), dit de capture, sur chaque signal de sortie (15 et 16) Les lignes verticales pointillées représentent les prises de valeurs effectuées par le moyen suivant une fréquence élevée entre tr, moment où l’un au moins de signaux franchis le seuil de réaction Sr, et tc, moment où l’un au moins de signaux franchis le seuil de capture Sc. tn est un moment n entre ces 2 limites. En est le différentiel entre les valeurs issues des 2 signaux de sortie (15 et 16) à un instant tn de prise de valeurs. G est la somme des valeurs E n relevées entre tr et tc. Il peut s’écrire sous une forme simplifiée : La valeur relativement élevée de G est caractéristique d’un geste volontaire de l’utilisateur du type balayage dans un plan sensiblement parallèle au moyen de capture (7). Le franchissement de Sr se faisant d’abord par le signal de sortie (15) issu du capteur (12), caractérise la direction du geste de l’utilisateur (ici, direction (12) vers (13))
: Graphique montrant l’évolution des signaux de sortie (15), issus du capteur (12), et (16), issu du capteur (13), placés dans une position comparable à celle décrite dans la . Les différences avec la précédente sont :
Des valeurs E n relevées entre tr et tc sensiblement plus faibles que dans la . La valeur G sera donc plus faible que dans le cas précédent. Un temps entre tr et tc plus long que dans le cas précédent ; Ces 2 éléments cumulés sont caractéristiques d’un geste volontaire de l’utilisateur sensiblement normal au moyen de capture (7).
Œuvre d’art panoptique L’invention consiste à concevoir une œuvre d’art comme un dispositif de surveillance.
On tire parti des propriétés liées à une œuvre pour obtenir une surveillance de meilleure qualité : l’œuvre (100) se trouve naturellement au centre d’un espace (104) l’œuvre (100) attire l’attention et invite les spectateurs (101) à se rapprocher pour mieux la contempler (106), permettant ainsi d’obtenir des plans plus serrés (301) l’œuvre (100) peut être monumentale et dissimuler de nombreuses caméras (201), ainsi que tout le système informatique nécessaire (202), ses caméras (201) enregistrent (203) les images des visiteurs (101) qui entourent l’œuvre (100) une œuvre (100) est légitime dans tous les établissements recevant des visiteurs ainsi que les espaces publics : musée (401), hall (402), rondpoint (403), centre commercial (404) et chez les particuliers l'œuvre (100) peut ajouter un intérêt esthétique (103) à l’endroit (104) où elle se trouve exposée, ce qui peut permettre une meilleure acceptation de sa présence la forme de l’œuvre (100) peut être spécialement adaptée à la conformation spatiale du lieu (104), et aux nécessités de captation des images (301)
La présente invention porte sur un système de surveillance qui se présente sous la forme d’une œuvre d’art. Une telle œuvre ayant pour objet supplémentaire la surveillance sera dénommée œuvre panoptique dans la suite de ce document.
Technique antérieure (état de l’art) D’une part une œuvre d’art est classiquement une peinture, une sculpture, une architecture, une musique, un texte...
Pour cette invention, l’œuvre d’art désigne une pièce ayant une forme tangible et physique, qui pourra être picturale, sculpturale ou architecturale. En outre, elle devra pouvoir contenir une ou plusieurs caméras (201). Sa surface pourra être d’une qualité telle qu’elle permettra au capteur de filmer à travers elle tout en le dissimulant
Jusqu’à présent, les œuvres d’art sont regardées (106) par des spectateurs (101), plutôt que l’inverse (203).
Il existe des œuvres qui sont munies de capteurs et interagissent avec le public. Toutefois ces œuvres offrent un rendu immédiat de leur perception et ne dissimulent pas leurs capacités.
Une œuvre d’art au sens commun n’a pas d’utilité immédiate.
Le boitier comporte un capteur (106) sensible à la présence de molécules alcooliques ou de drogues dans l’air expiré, et un circuit électronique comportant un module de transmission à distance des données recueillies à un circuit complémentaire commandant le déverrouillage du démarrage du véhicule. Le boîtier (10) comporte optionnellement un accéléromètre détectant les mouvements appliqués au boîtier et activant la séquence d’analyse de l’air expiré et de comparaison avec la valeur seuil par le circuit électronique commandant l’activation ou le blocage du verrouillage.
Schéma de principe La représente le schéma de principe du système selon l’invention. Le système est constitué de deux modules (100, 200) appariés, un module (100) intégré dans le boîtier (10) solidaire de la partie mâle (11) de la fermeture de la ceinture de sécurité, et un module (200) intégré dans le véhicule.
Le module (100) comporte une alimentation électrique (101), un capteur électrochimique ou spectroscopique (106) sensible à la présence de trace d’alcool et/ou de drogue, raccordé à l’embout (12). Le signal électrique délivré par le capteur (106) est traité par un circuit (103) pour déterminer si le taux d’alcoolémie est compatible avec la conduite, et commande un avertisseur sonore (105) ainsi qu’un émetteur radiofréquence (104) fonctionnant par exemple avec un protocole Bluetooth. Un accéléromètre (102) délivre un signal électrique traité par le circuit (103) pour caractériser l’actionnement du boîtier (10) et commander l’activation du module (200) afin de démarrer le processus d’autorisation du démarrage.
Le module (200) comprend un récepteur (204) transmettant les informations provenant du module (100) à un circuit (201) commandant la fermeture d’un interrupteur (202) lorsque le module (100) a transmis un signal d’activation suivi par un signal de conformité du taux d’alcool. Il comprend aussi un avertisseur sonore ou visuel (203) avertissant l’utilisateur du blocage du démarrage en cas de non-conformité du taux d’alcool.
Variante de réalisation Les à 5 illustrent une variante de réalisation, d’un boîtier de détection d’alcoolémie destiné à être fixé sur l’élément de raccordement d’une ceinture de sécurité préexistante. Avant de clipser la boucle (360) de la ceinture (350) dans son logement, le démarrage du véhicule ne peut être effectué qu'après avoir soufflé dans l'embout du boitier accroché et solidaire à la boucle métallique de la ceinture du conducteur.
Le boitier (300) intègre un circuit électronique et une alimentation conforme au module électronique précité. Il comporte deux témoins lumineux (301, 302) ; l’un, vert, s’éclaire lorsque le taux d’alcoolémie est inférieur à la valeur seuil après insufflation ; l’autre, rouge, s’éclaire lorsque le taux d’alcoolémie est incompatible avec la conduite et que le circuit électronique commande l’interruption du démarrage.
L’insufflation se fait à partir d’un embout (330) débouchant à la partie supérieure du boîtier (300). Le boîtier (300) présente deux griffes (310, 320) permettant le passage de la ceinture de sécurité (350) et l’accrochage du boîtier (300).
Procédé de traitement de données et ensemble d’un siège et d’un contrôleur Domaine technique de l’invention La présente invention concerne les sièges de véhicule. En particulier, l’invention concerne un procédé de traitement de valeurs de capacitance générées par des capteurs capacitifs à électrodes interdigités porté par un siège et un ensemble comprenant un siège et un contrôleur propre à mettre en œuvre le procédé de traitement.
Etat de la technique antérieure Les capteurs de détection de présence montés sur des sièges de véhicule sont souvent perturbés par l’utilisation d’un système de chauffage. Pour pallier cet inconvénient, les capteurs de détection sont souvent complétés ou remplacés par des circuits électroniques complexes. Toutefois, ces systèmes électroniques plus complexes ne sont pas fiable dans le temps.
Présentation de l’invention La présente invention vise à remédier à cet inconvénient.
La présente invention a pour objet un procédé de traitement de valeurs de capacitance générées par des capteurs capacitifs à électrodes interdigités supportés par un siège d’un véhicule, en particulier d’un véhicule automobile ; le siège étant équipé d’un système de chauffage, le procédé étant mis en œuvre par un contrôleur propre à recevoir des valeurs de capacitance mesurées par les capteurs capacitifs à électrodes interdigités à intervalle de temps régulier pendant toute la durée du procédé ; le contrôleur étant apte à recevoir un signal d’avertissement représentatif d’un état de fonctionnement ou de non fonctionnement du système de chauffage ; le procédé comportant les étapes suivantes : - détection de la présence d’un occupant sur le siège à partir des valeurs de capacitances réceptionnées ; - réception d’un signal d’avertissement représentatif d’un état de fonctionnement du système de chauffage, - sur réception dudit signal d’avertissement, mise en œuvre d’une phase initiale au cours de laquelle une compensation adaptative est appliquée à chaque valeur de capacitance réceptionnée, la compensation adaptative ayant une valeur qui augmente au cours du temps pendant la phase initiale ; - mise en œuvre d’une phase de continuation après un temps défini par rapport à la réception du signal d’avertissement, une compensation de continuation étant appliquée à chaque valeur de capacitance réceptionnée, la compensation de continuation ayant une valeur constante pendant la phase de continuation, la phase de continuation étant mise en œuvre tant que le système de chauffage est dans un état de fonctionnement et tant que l’occupant est assis sur le siège.
Brève description des figures est une vue en perspective d’un siège selon la présente invention ;
est un organigramme représentant les étapes du procédé de traitement selon la présente invention ; et
est un schéma représentant les compensations ajoutées aux valeurs de capacitance en fonction du temps.
Description détaillée de l’invention La présente invention concerne un procédé de traitement de valeurs capacitives générées par des capteurs capacitifs à électrodes interdigités selon l’invention. Ce procédé peut par exemple être utilisé dans un procédé exploitant les valeurs de capacitances mesurées par les capteurs capacitifs à électrodes interdigités tel que par exemple dans un procédé de détection d’une rotation d’une partie du tronc d’un occupant assis sur un siège de véhicule.
Dans le cas d’un seul signal de référence, ( n’est ici pas utilisé) et le produit matriciel terme à terme peut être simplifié comme suit :
L’angle étant petit, peut simplement s’écrire :
Dans un mode de réalisation possible, l’obtention à l’étape E2 de l’estimée de la matrice de covariance de référence comprend l’obtention d’une matrice précalculée ou le calcul de l’estimée de la matrice de covariance de référence. Dans chacun de ces cas, l’estimée peut être (pré)calculée en ayant une connaissance a priori du ou des signaux radio de référence, et plus particulièrement de leur direction d’arrivée sur l’antenne multi-éléments et le cas échéant de leur puissance. Cette connaissance a priori permet de déterminer les signatures spatiales du ou des signaux radio de référence et de là d’estimer la matrice de covariance de référence.
En l’absence d’une telle connaissance a priori , l’invention propose un autre mode de réalisation illustré sur la . Cet autre mode de réalisation trouve avantageusement application à un récepteur d’un système GNSS dont le module de traitement spatial 35 est configuré pour mettre en œuvre un traitement antibrouillage. Un tel module 35 est en effet configuré pour détecter des signaux de brouillage et mettre en œuvre une étape (étape E21 ci-dessous) permettant de caractériser ces signaux. On comprend ainsi que dans l’invention, le ou les signaux radio de référence peuvent être des signaux inconnus comme par exemple des signaux de brouillage.
Dans cet autre mode de réalisation possible illustré sur la figure 2, l’obtention à l’étape E2 de l’estimée de la matrice de covariance de référence comprend le calcul de l’estimée de la matrice de covariance de référence, ce calcul comprenant une étape E21 d’estimation de la direction d’arrivée sur l’antenne multi-éléments du ou des signaux de référence, et le cas échant de leur puissance . Cette étape E21 peut par exemple être réalisée conformément aux algorithmes ESPRIT (« EStimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques ») ou MUSIC (« MUltiple SIgnal Classification »).
L’étape E21 est suivie d’une étape E22 d’estimation de la ou des signatures spatiales du ou des signaux de référence à partir de l’estimation de la direction d’arrivée sur l’antenne multi-éléments du ou des signaux de référence, et le cas échant de leur puissance . Enfin, ce calcul comprend une étape E23 d’estimation de la matrice de covariance de référence fournissant son estimée selon .