EP3261883A1 - Dispositif de detection et d'analyse de la nature d'obstacles - Google Patents

Dispositif de detection et d'analyse de la nature d'obstacles

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Publication number
EP3261883A1
EP3261883A1 EP16707687.6A EP16707687A EP3261883A1 EP 3261883 A1 EP3261883 A1 EP 3261883A1 EP 16707687 A EP16707687 A EP 16707687A EP 3261883 A1 EP3261883 A1 EP 3261883A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sensor
obstacle
vehicle
detection
pedestrian
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16707687.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bernard Pottier
Lanto Rasolofondraibe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
Original Assignee
Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
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Filing date
Publication date
Application filed by Universite de Reims Champagne Ardenne URCA filed Critical Universite de Reims Champagne Ardenne URCA
Publication of EP3261883A1 publication Critical patent/EP3261883A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R21/00—Arrangements or fittings on vehicles for protecting or preventing injuries to occupants or pedestrians in case of accidents or other traffic risks
    • B60R21/01—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents
    • B60R21/013—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over
    • B60R21/0134—Electrical circuits for triggering passive safety arrangements, e.g. airbags, safety belt tighteners, in case of vehicle accidents or impending vehicle accidents including means for detecting collisions, impending collisions or roll-over responsive to imminent contact with an obstacle, e.g. using radar systems
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/945—Proximity switches
    • H03K17/955—Proximity switches using a capacitive detector
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/94—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the way in which the control signals are generated
    • H03K17/96—Touch switches
    • H03K2017/9602—Touch switches characterised by the type or shape of the sensing electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/9401—Calibration techniques
    • H03K2217/94026—Automatic threshold calibration; e.g. threshold automatically adapts to ambient conditions or follows variation of input
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/96071—Capacitive touch switches characterised by the detection principle
    • H03K2217/960715—Rc-timing; e.g. measurement of variation of charge time or discharge time of the sensor
    • H—ELECTRICITY
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    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/9607—Capacitive touch switches
    • H03K2217/960755—Constructional details of capacitive touch and proximity switches
    • H03K2217/960765—Details of shielding arrangements

Definitions

  • the present invention relates to devices for detecting an obstacle likely to collide with a vehicle, in particular a pedestrian or a cyclist.
  • radar sensors most often use a technique
  • FMCW Frequency Modulation Continuous Wave
  • a frequency band between 76 and 77Ghz was reserved for them in Europe and in the United States, as explained in S. Jouannin's thesis "Association and data fusion: application to monitoring and locating obstacles by RADAR aboard 'Intelligent Road Vehicle', SPI Doctoral School, LASMEA, Clermont Ferrand, 1999, and D. Langer 'n Integrated MMW Radar System for Outdoor Navigation', Carnegie Mellon University, The Robotics Institute, USA, 1997, and in articles by T. Kato et al., "76 GHz high performance radar sensor with fine step scanning mechanism utilizing NRD technology", Proceedings of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2001, pp. 163-170, and H.
  • laser rangefinders emit in the visible (LIDAR, “Light Detection And Ranging” in English) or in the infrared (IRDAR, “Infra Red Detection And Ranging “in English), as explained in the articles by P. Checchin et al. "Vehicle Pedestrian Detection System: Laser Telemetry Approach", Proceedings of the 14th National Research Symposium on IUT 2008, and KC Fuerstenberg et al.
  • the application EP 2 628 662 describes a system for parking a vehicle, particularly along a road, to prevent collision with another vehicle in the vicinity, using two sensors to compare the trajectories of the two vehicles. vehicles.
  • WO 2009/042692 discloses a parking assistance system, especially when the vehicle is reversing.
  • This system uses a sensor placed at the rear of the vehicle, configured to be in capacitive coupling with a possible obstacle, the capacity of the sensor varying when the vehicle approaches, in order to measure the distance separating them and to trigger alarms when predefined distances are reached.
  • the application WO 2011/155893 describes a pedestrian detection system comprising two sensors and a ground antenna, arranged on a vehicle, the system measuring the difference in potential between the ground and the sensors when an obstacle is approaching, and triggering alarms when predefined thresholds are reached. It has also been proposed to equip motor vehicles with means to reduce the severity of injuries in the event of impact with a pedestrian or a cyclist, such as a pedestrian "Airbag". A difficulty with this kind of means is not to trigger them wrongly. It is thus necessary to differentiate the approach of a pedestrian leading to a collision of situations that may occur during driving, such as the bringing together of two vehicles at a red light, or in the event of sudden braking of the preceding vehicle, or when the vehicle parks.
  • the invention aims to meet this need and it achieves, in one of its aspects, with a device for detecting an obstacle likely to collide with a vehicle, including a pedestrian or a cyclist , and analysis of the nature of this obstacle, in particular with a view to triggering an appropriate protective measure, comprising:
  • an acquisition and analysis system configured to compare the evolution of the response of the sensor with reference data concerning the evolution of the response of the sensor according to the nature of the obstacle, and to deduce, as a function of at least from the result of this comparison, the nature of the obstacle.
  • the invention also relates to a method of detecting an obstacle likely to collide with a vehicle, in particular a pedestrian or a cyclist, and of analyzing the nature of this obstacle, in particular with a view to triggering a suitable protective measure, using a detection and analysis device according to the invention, comprising a capacitive sensor reacting to an intrusion in a predefined detection perimeter and an acquisition and analysis system, a method in which, when the sensor detects an intrusion, the acquisition and analysis system:
  • the reference data advantageously relate to the evolution, as a function of distance, of the response of the sensor to the intrusion of a pedestrian, and better of a cyclist as well.
  • Intrusions can be very variable in nature.
  • the invention makes it possible to discriminate a pedestrian or even a cyclist from another obstacle, such as a vehicle for example, by analyzing the "vehicle-obstacle" approach thanks to the reference data.
  • the device according to the invention can be configured to trigger at least one protection system when the acquisition and analysis system determines that the obstacle is a pedestrian or even a cyclist; this protection system may in particular comprise at least one air bag placed outside the vehicle, in particular at the front, for example in front of the front windshield, and / or a bonnet lifting member, and / or a means for triggering emergency braking. If the shock is inevitable, it protects the pedestrian better, and reduce the severity of injuries.
  • the invention makes it possible to trigger the protection systems appropriately, when it is certain that the obstacle is a pedestrian, or even a cyclist, and not another vehicle or a parking pad, for example.
  • the acquisition and analysis system can deliver binary information, the state "1" corresponding for example to the detection of a pedestrian and the state "0" to the absence of detection of a pedestrian.
  • the acquisition and analysis system can be arranged, if necessary, to deliver more complex information, for example differentiating the nature of the detected obstacle, for example "pedestrian” or “cyclist”, or "adult” or “child”.
  • other information can be provided, such as, for example, the calculated relative speed or the error rate, in order to help the protection system to decide whether or not to actuate the protection means, for example by re-crossing the information received with other data from the vehicle, for example its speed, acceleration or deceleration, its location.
  • the device is advantageously configured to trigger at least one protection system only when the speed of the vehicle exceeds a predetermined non-zero speed, in particular equal to 10 km / h, better at 12 km / h.
  • the invention is particularly intended for urban areas and for vehicle speeds between 10 km / h and 75 km / h, better between 12 km / h and 72 km / h. It is advantageous indeed that the detection device is inoperative below about 10 km / h, because the vehicle must be able to perform maneuvers at low speed, including parking. Beyond about 72 km / h, the energies involved are such that it is illusory to want to protect people from a frontal impact with the vehicle.
  • the detection device according to the invention can be used as a parking aid, for vehicle speeds below about 10 km / h, where the protection systems are deactivated.
  • the acquisition and analysis system may comprise a processor, for example a microcontroller.
  • the device can be configured to transmit information to be viewed on the dashboard or the front windshield of the vehicle.
  • the reference data may correspond to upper and lower limits of the sensor response depending on the distance of the obstacle to the vehicle.
  • the capacitive sensor is sensitive to the intrusion of an obstacle as a function of the capacitive coupling with the obstacle.
  • the sensor comprises an electrically conductive detection surface, being for example at least part of the front grille, skirt and / or bumper of the vehicle, this part having been made if necessary electrically conductive, by applying a conductive paint or by using doped materials, forming a primer.
  • the sensor may comprise an active element, an electrically charged primer and a primer, corresponding in particular to a conductive paint, the primer and the primer being in particular deposited on the bumper of the vehicle.
  • the device according to the invention preferably comprises an electrical circuit comprising a variable voltage generator, in particular sinusoidal, configured to carry a detection surface of the sensor at a potential V (t).
  • the ratio between the amount of charge Qso (t) at the surface of the sensor and the potential V (t) to which it is carried is constant and depends only on the geometry of the sensor.
  • Field lines emanate for example perpendicularly from the surface of the sensor to be evanescent to infinity ces, these field lines defining the perimeter of detection of the sensor.
  • This vector field imposes in each point M of the space of the detection perimeter the vector electric field Eu x, y, z, t).
  • the detection perimeter for example of substantially hemispherical shape, depends on the topology of the sensor, in particular its surface, and the value of the electric potential V (t) to which it is applied.
  • This capacitance variation can be detected by monitoring, for example, the current flowing from the voltage generator to the detection surface.
  • the detection device may comprise at least two guard screens, a first shield screen, grounded, being located behind the sensor, a second guard screen, carried at the same potential as the detection surface of the sensor, being located between the latter and the first guard screen.
  • the first guard screen protects the sensor disturbances from the vehicle, including the engine, the alternator, the fan motor, the water pump, and / or the radiator.
  • the coupling of the sensor with the first guard screen grounded is very strong and the capacitance of the Csmasse sensor is much greater than its own capacity Cso. This has two drawbacks: the field lines emanating from the sensor tend to fold towards the first grounded guard screen and the detection perimeter is very substantially reduced, and for coupling with an obstacle, the infusion ratio / Csmasse is weaker.
  • the second guard screen brought to the same potential as the detection surface of the sensor, overcomes these disadvantages and further increase the sensitivity of the detection.
  • the capacity of the Csgarde sensor is advantageously less than its own capacitance Cso, implying that the sensor field lines are more oriented towards the front of the vehicle, and that for a coupling with an obstacle, the ratio Cintmsio Csgarde is higher.
  • this can reduce the active loads carried by the sensor, requiring to increase the voltage V (t).
  • the first shielded screen, grounded can be made using the metal parts of the vehicle, such as the radiator or reinforcements for example, and / or using a wire mesh.
  • At least part of the grille, the skirt and / or the front bumper of the vehicle, having been made conductive electricity, can play the role of the second guard screen at the same potential as the sensor.
  • the evolution of the response of the sensor analyzed by the acquisition and analysis system corresponds to the variation over time of a signal representative of the electrical charges on the detection surface of the sensor, measured by the electrical circuit. , and dependent at least on a capacitance Cs (t, d) of the sensor, a function of the coefficient of influence C m - tmsion of the obstacle on the sensor, said representative signal being in particular the current flowing in the sensor, represented advantageously by an output voltage of the electric circuit.
  • the electrical charges at the detection surface of the sensor being supplied by the current I, the latter can be indirectly measured by measuring the voltage V R across a resistor R of the electrical circuit, arranged in series with the voltage generator.
  • the following relation advantageously exists between the output voltage Vs of the electric circuit and the capacitance Cs (t, d) of the sensor, in sinusoidal mode:
  • C s (t, d) KC s (t, d), with V (t) the electrical potential at which the sensor is carried, preferably corresponding to the voltage of the voltage generator, A v an amplifier coefficient, and / the frequency of the voltage generator.
  • the sensitivity of the sensor advantageously depends on the value of the intensity of the current I, and therefore of the potential at which it is carried, of the frequency of the voltage generator, of the value of the resistor R.
  • the value of the rms current I is increased, which increases the sensitivity of the sensor.
  • the electrical circuit may comprise integrated linear operational amplifiers, for example of the OPA 445 or LTC 6090 type, in order to adjust the current I to be measured, the latter being of the order of a few tens to a few hundred microamperes, and the variations of the current to be measured being preferably lower than the nanoampere.
  • integrated linear operational amplifiers for example of the OPA 445 or LTC 6090 type
  • the frequency of the voltage generator can be between 100 kHz and 100 MHz, better between 148.5 kHz and 10 MHz. This makes it possible not to interfere with sensors for parking assistance that may be present at the front of the vehicle, away from their frequency levels.
  • the device according to the invention may comprise a DC to DC voltage converter in order to use the vehicle battery to power the voltage generator of the electric circuit.
  • This converter is advantageously configured to convert the voltage of the battery of 12 V into a voltage of approximately ⁇ 45 V.
  • the resulting output current can be between 3 mA and 10 mA, being for example limited to 5 mA. This current is sufficient to power the electrical circuit and overcomes any electrical risk to safety, especially avoiding electrocution of a man.
  • the capacity of the sensor Cs preferably depends on its capacity Csgarde in the presence of the guard screens. This ability can be considered constant.
  • the capacity of the sensor Cs preferably also depends on its capacity Cscapot in the presence of the hood of the vehicle and its capacity Cssoi presents soil.
  • the model of the sensor's capacity in the absence of obstacles can be expressed as follows:
  • the capacitances Cscapot and Cssoi advantageously vary relatively slowly over time, the permittivity of the air Smr slowly changing over time as a function of the humidity of the air at atmospheric pressure, the permittivity of the soil is so low. being considered constant, as well as sensor / ground and sensor / hood distances.
  • the coefficient of influence C m - t msion of the obstacle on the sensor may depend at least on the surface of the sensor Scapteur, the permittivity Sobstade and the body surface Sobstacle of the obstacle, and the distance dobstade between the obstacle and the sensor.
  • the influence coefficient of the obstacle on the sensor can be modeled by: c Cs mt rusion ISol
  • the model of the sensor's capacity can be expressed as follows:
  • the voltage Vs (d), static is raised for the approximation of an experimental pedestrian in front of the sensor.
  • Tests have shown that a large adult or a child will be detected by the sensor at approximately the same distance.
  • the rate of change of the capacity is preferably used, which makes it possible to overcome the slow disturbances with respect to the acquisition time of the values:
  • this rate of change can be defined by the rate of change of the voltage Vs (d):
  • the slope of this rate of change can be defined by
  • Vs (d) to establish baseline data.
  • V is the potential at which the sensor is carried, preferably corresponding to the voltage of the voltage generator.
  • the voltage across the resistor R can be expressed by:
  • the upper limit of the reference data can be expressed as:
  • the pedestrian can be considered at potential Vn (d) non-zero, all the field lines emitted by the sensor does not end on the pedestrian.
  • the active surface of the sensor to be considered, corresponding to the base surface of the electric field tube coming from the sensor and projecting on the pedestrian according to the theorem of the corresponding elements, is less than the total surface of the sensor.
  • Sactive .Sensor with 0 ⁇ a ⁇ 1.
  • the intensity of the current can then be expressed by:
  • the voltage across the resistor R can be expressed as:
  • V RM (d) V - RI I I n nf f ('d) ⁇ ⁇ . ⁇ ⁇ , Sup (d) with: 0 ⁇ 77 ⁇ 1
  • the lower limit of the reference data can be expressed as:
  • the coefficients ⁇ and ⁇ advantageously depend on the geometry of the front of the vehicle and the level of reliability desired for the discrimination of a pedestrian.
  • Reference data can be established in the same way for a cyclist.
  • the acquisition and analysis system preferably comprises a memory in which the reference data are previously recorded.
  • the largest detection distance within the predefined detection perimeter may be less than 1.5 m, being for example equal to 1.25 m approximately.
  • the acquisition of a history can begin when, at the greatest detection distance, the rate of variation of the voltage Vs (d) is greater than that of the reference data at this same distance.
  • the acquisition frequency of the values of the response of the sensor advantageously depends on the speed of the vehicle, said acquisition frequency being notably higher when the speed of the vehicle is high, and preferably corresponding to a predefined displacement distance of the vehicle, especially equal to 1 cm.
  • the acquisition and analysis system may be configured to determine whether the evolution of the sensor response is inscribed within the lower and upper limits of the reference data for a set of acquired values for a range of distances at the predefined obstacle, between a minimum distance and a maximum distance, preferably equal to 0.6 m and 1 m, respectively. This distance of 0.6 m makes it possible to trigger the protection system in time, in order to better protect the pedestrian or even the cyclist from the impact.
  • the distance between the obstacle and the vehicle is preferably known through at least the speed of the vehicle.
  • the acquisition and analysis system can be configured to acquire values of the voltage Vs (d) as a function of the speed of the vehicle. For each acquisition, the following digital processing can be performed:
  • This memory can be a memory of the acquisition and analysis system.
  • a predefined number of values acquired for example at least the last twenty, advantageously constitutes the history of acquisitions.
  • the maximum total duration of a history can be less than 200 ms.
  • the presence of a pedestrian can be confirmed if the acquisition history values are written within the lower and upper limits of the reference data set if the reference obstacle is a pedestrian, as previously described. :
  • the acquisition and analysis system is configured to calculate and use the speed of approach v rap , obtained by the ratio between the predefined displacement distance. of the vehicle Ad and the product between a predefined time interval T e to acquire a new value and the number N of values of the sensor response acquired to go from the current distance d to d + Ad:
  • the speed of approach v rap corresponds substantially to that of the vehicle, the speed of a pedestrian being negligible compared to that of the vehicle.
  • the acquisitions of the voltage Vs (t) are advantageously performed at a regular time interval T e as short as possible.
  • Protection systems are advantageously triggered when the pedestrian or cyclist is located in the central zone of the front bumper of the vehicle, including area about three-quarters of the length of the bumper.
  • the impact of an impact is less serious because the vehicle's wings are so in a flexible material, and the pedestrian or cyclist can be ejected on the side of the vehicle.
  • the protection systems may nevertheless be triggered when the pedestrian or the cyclist is situated in said transitional zones if he or she approaches them substantially.
  • the protection systems are advantageously not triggered when the pedestrian or the cyclist is located on the outer sides of the front wings of the vehicle, at its flanks.
  • the detection device may comprise two capacitive sensors reacting to an intrusion in a predefined detection perimeter, the detection surfaces of which are in particular brought to the same potential V (t).
  • the evolution of the response of the sensors analyzed by the acquisition and analysis system advantageously corresponds to the variation over time of a signal representative of the electrical charges on the detection surfaces of the sensors, measured by the electric circuit, and dependent on at least one sensor capacity.
  • the detection device may comprise several sensors, for example three sensors at the front of the vehicle, or six sensors in total, three at the front and three at the rear.
  • a sensor may be located in the central zone of the front bumper of the vehicle, at least one sensor being located in one of the end zones of the bumper before, preferably a sensor being located in each left and right end zone of the front bumper, on either side of the central sensor.
  • the output voltage Vs (t) of the electric circuit advantageously varies according to whether an obstacle is moving towards or away from one or the other of the sensors.
  • the capacitances Cstmnsi and Cstmns2 of the right and left end sensors evolve in the same manner when an obstacle approaches one or the other of the sensors.
  • the formula for obtaining the VSDC continuous output voltage, depending on the capacitance of the sensors Cstmnsi and Cscnt of the end and central sensors, can be expressed as: ⁇ 77 - 77 ⁇ -1 ⁇ -2 ⁇ ⁇ ⁇ s ⁇ ⁇ stransl ⁇
  • the output voltage advantageously increases when a pedestrian or a cyclist approaches the central sensor. If a pedestrian or a cyclist approaches one of the transient zones, the values of the capacities of the central and right and / or leftmost sensors are advantageously modified and influence the output voltage: if the obstacle is closer5 of the central sensor than of one of the end sensors, the voltage Vs (t) may increase less rapidly than in the case where it approaches the central sensor, if the obstacle is halfway between the central sensor and the one of the end sensors, the output voltage can hardly change, and if the obstacle is closer to one of the end sensors than the central sensor, the output voltage can decrease, its variation depending on the distance that can become negative.
  • the multi-sensor variant makes it possible to refine the eventual triggering of the protection systems.
  • One or more sensors may be located at the rear bumper of the vehicle, including a rear center sensor and rear right and left end sensors. Using the data from the rear and front sensors, it is possible to detect obstacles in the blind spots of the vehicle.
  • Each sensor can be protected by one or more guard screens; as previously described.
  • the invention also relates to a structure for detecting an obstacle capable of colliding with a vehicle, in particular for implementing the detection method according to the invention, comprising a surface detection of a capacitive sensor, brought to a non-zero potential, and at least two guard screens, a first guard screen, grounded, being located behind the sensor, a second guard screen, brought to the same potential that the detection surface of the sensor, being located between the latter and the first guard screen.
  • FIG. 1 illustrates the implementation, on a vehicle, of a detection device according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation of the detection device of FIG. 1,
  • FIG. 3 is a graph showing the evolution over time of different capacities of the sensor according to the invention.
  • FIG. 4 illustrates the behavior of the detection device of FIG. 1 when approaching a pedestrian
  • FIG. 5 is a schematic representation of the detection device of FIG. 4,
  • FIGS. 6 and 7 are graphs representing the evolution of different capacities implemented in the detection device according to the invention as a function of the distance between a pedestrian and the sensor,
  • FIG. 8 is a graph showing the evolution of the rate of variation of the capacitance of the sensor as a function of the distance between a pedestrian and the sensor,
  • FIG. 9 represents, in front view, an example of a sensor according to the invention.
  • FIGS. 10 to 12 represent different embodiments of the detection device according to the invention
  • FIG. 13 illustrates the setting in situ of the detection device according to the invention with the approach of an intrusion
  • FIG. 14 schematically represents an example of an electrical circuit of a detection device according to the invention
  • FIG. 15 is a graph showing different evolutions of the current as a function of the frequency of the voltage generator
  • FIG. 16 is an example of an electrical diagram relating to the voltage conversion from the vehicle battery
  • FIG. 17 is an electrical diagram showing an example of a voltage generator
  • FIG. 18 represents an example of an electrical circuit for detecting a device according to the invention.
  • FIG. 19 is a graph showing the evolution of the isopotentials of the electric field as a function of the distance between a pedestrian and the sensor,
  • FIG. 20 is a graph showing the evolution of the output voltage of the detection electric circuit as a function of the distance between a pedestrian and the sensor
  • FIG. 21 is a graph showing the variation of the variation rate of the output voltage of the electric circuit as a function of the distance between a pedestrian and the sensor, giving the reference data of a pedestrian,
  • FIG. 22 illustrates two different configurations of capacitive coupling between the pedestrian and the sensor
  • FIG. 23 illustrates different upper and lower limits according to the percentage difference with respect to the reference data of FIG. 21,
  • FIG. 24 is a graph showing an evolution of the response of the sensor to an intrusion similar to that forming the subject of the reference data
  • FIG. 25 is a graph showing the evolution of the sensor response as a function of time when the detection device according to the invention does not have direct access to the speed of the vehicle,
  • FIG. 26 is a graph showing different evolutions of the response of the sensor according to the nature of the obstacle
  • FIG. 27 illustrates the trigger zones of the vehicle protection systems using the device for detecting an obstacle according to the invention
  • FIG. 28 schematically represents an alternative detection device according to the invention
  • FIG. 29 is a graph showing various evolutions of the response of the sensor of the detection device of FIG. 28, and
  • FIGS. 30A and 30B show, schematically, electrical circuits of an alternative detection device according to the invention.
  • a device 1 for detecting an obstacle according to the invention is shown in FIG. 1.
  • This device is disposed at the front of a vehicle 100, being intended to detect the intrusion of an obstacle likely to enter collision with the vehicle, and to analyze the nature of this obstacle.
  • the obstacle is a pedestrian P.
  • the detection device 1 according to the invention is advantageously configured to react to an obstacle for vehicle speeds of between 10 km / h and 75 km / h. h.
  • the detection device 1 comprises a capacitive sensor 2 reacting to an intrusion in a predefined detection perimeter.
  • the sensor 2 comprises an electrically conductive detection surface 2a, being for example at least a part of the calender of the vehicle, rendered electrically conductive by application of a conductive paint, as described in detail in the following with reference to FIGS. 9 to 12.
  • the detection device 1 may comprise two guard screens, a first guard screen 3, grounded, and a second guard screen 4, substantially at the same potential V (t). that the detection surface 2a of the sensor 2, located between the latter and the first guard screen 3.
  • electric field lines emanate substantially perpendicularly from the surface 2a of the sensor 2 to be evanescent at infinity, these field lines, represented by the vector Eu x, y, z, t), defining the detection perimeter of the sensor.
  • FIG. 2 schematically shows the capacities Csgarde, Cscapot and Cssoi described above.
  • the Csgarde capacity is constant, and the Cscapot and Cssoi capacities vary slowly over time, involving vertical displacements. During the implementation of the detection method according to the invention, these capacities are considered constant, the time interval between two acquisitions being preferably short.
  • FIG. 4 when an obstacle P enters the detection perimeter of the sensor 2, it is subjected to the electric field E produced by the latter, and the capacitance of the sensor Cs increases by the addition of a coefficient d influence C m - tmsion of the obstacle on the sensor:
  • FIG. 5 schematically represents the capacities Csgarde, Cscapot, Cssoi and intmsion previously described.
  • the capacities Csgarde and Ci / soi are constant as a function of the distance d between the obstacle and the sensor, and the capacities Cscapot and Cssoi decrease slightly when this distance decreases.
  • the Cintmsion capacity increases from a zero value to a maximum value when the obstacle gets closer.
  • the evolution of the capacitance of the sensor Cs (t, d) as a function of the distance d between the obstacle and the sensor, corresponding to the sum of these capacities, is represented in FIG.
  • the variation rate ACs / Ad of the capacitance of the sensor 2 as a function of the distance d is different from zero and increases with the approach of a pedestrian P.
  • the detection surface 2a of the sensor 2 may be as shown in FIG. 9, defined by the front face of the vehicle grille, having for example a sensor area of 0.05 m 2 , the thickness of the calender, made by example plastic, being for example 4 mm.
  • the senor 2 comprises an active element 2b, an electrically charged primer 2c and a primer layer 2d corresponding to a conductive paint, deposited on the bumper 101 of the vehicle, for example made of polypropylene.
  • a shock absorber 25 is located behind the active element 2b, and is preferably made of polyester. The intense coupling between the active element 2b and the primer layer 2d allows the detection surface 2a of the sensor 2 to be active and to emit electric field lines.
  • the active element 2b is electrically connected to the primer 2c, which intensifies the coupling between the active element 2b and the primer layer 2d and increases the efficiency of the detection.
  • the skirt of the vehicle and the rear face of the calender also covered with a conductive paint, define the second guard screen 4 at the same potential V (t) as the sensor 2.
  • the first screen in the example under consideration is defined by a wire mesh located behind the second guard screen 4.
  • the value of the capacitance of the sensor can be between 10 pF and 300 pF.
  • the detection device 1 advantageously comprises an acquisition and analysis system configured for, during the detection of an intrusion, comparing the evolution of the response of the sensor 2 with reference data, and deducing, depending on the less of the result of this comparison, the nature of the obstacle.
  • the acquisition and analysis system is configured to operate in a range of distances to the predefined obstacle, between a maximum distance at my x and a minimum distance d m ", preferably equal to respectively at 1 m and 0.6 m.
  • the greatest detection distance ⁇ detection within the detection perimeter of the sensor 2, illustrated in Figure 13, is for example equal to 1.25 m approximately.
  • the evolution of the response of the sensor analyzed by the acquisition and analysis system corresponds to the variation over time of the output voltage of the electric circuit, measured by the electric circuit, and dependent on the capacitance Cs (t, d) of the sensor, as a function of the coefficient of influence C m - tmsion of the obstacle on the sensor:
  • C s (t, d) KC s (t, d)
  • the capacitance of the sensor 2 defined, in the case of reference data where the reference obstacle is a pedestrian, by: C s - Cs guard + ⁇ 0 x S sensor
  • the rear face of the vehicle grille and the conductive paint deposited on the skirt, serving as second guard screen 4 are at the same electrical potential V (t) as the sensor 2 because they are connected by means of a shielded cable 8 supplying the sensor 2 to the inverting input of the integrated linear amplifier 7.
  • An AC to DC converter 25 may be used to convert the sinusoidal voltage Vs (t, d) to DC voltage Vseff (d).
  • a full-wave rectifier without threshold can be used, in particular made from at least one operational amplifier and one or more diodes, at least one capacitor is then used to filter the output of the rectifier.
  • at least one voltage converter integrated circuit is used in particular when the frequency of the voltage generator 6 is less than 10 MHz.
  • FIG. 16 An exemplary electronic circuit diagram 10 for supplying, from the 12 V battery of the vehicle, the voltage generator with an input voltage of between +/- 15 and +/- 70 V is shown in FIG. 16.
  • the output current is of the order of milliampere, for example about 4 mA, which is sufficient to power the entire device 1 without danger to the human body.
  • this voltage conversion uses a monolithic, energy recovery, isolated and high voltage switching regulator 11, for example of the LT 351 1 model, and an operational amplifier 12, for example LTC 6090 model.
  • the voltage generator 6 is preferably made by digital synthesis, by means of a microcontroller 13, which gives it a high stability in amplitude and frequency.
  • a converter 14 digital to analog (DAC), for example model AD 5620, and a direct digital synthesis element 15, for example model AD 9834, are used, in the example described, to obtain the voltage V (t).
  • the electrical circuit supplying the detection surface 2a of the sensor 2 is shown in detail in FIG. 18.
  • the output V of the voltage generator of FIG. 10 is amplified by means of the amplifier 7, for example of the LTC 6090 model.
  • the evolution of the isopotentials of the electric field E emanating from the sensor 2, characterized by the voltage V as a function of the distance d between a pedestrian P and the sensor, is represented in FIG. 19.
  • the value of the surface density of charges ⁇ carried by the sensor 2 determines the detection distance of the device 1, adjusting the rms value of the voltage V (t).
  • the reference data are advantageously established by raising the voltage Vs (d), in static, for the approaching of an experimental pedestrian P in front of the sensor 2, as represented in FIG.
  • the rate of change of the voltage Vs (d) is represented in the curve of FIG. 21 and defined by:
  • the curves of FIG. 23 represent these upper limits T HSup ⁇ d) and lower ⁇ HInf ⁇ d), according to the percentage difference with respect to the reference data r HS (d) giving the values of ⁇ and ⁇ .
  • the voltage of the voltage generator 6 is equal to 30 V and its frequency to 10 MHz.
  • the acquisition and analysis system is configured to determine whether the evolution of the response of the sensor 2 is between the upper limits ⁇ HSup ⁇ d) and lower ⁇ HInf ⁇ d), for infusion values (d) acquired between the minimum distances dmin and maximum dmax ' ⁇
  • the distance between the pedestrian P and the vehicle 100 is preferably known by means of the vehicle speed v.
  • the speed of approximation v rap is used by the acquisition and analysis system, obtained by the following formula
  • the displacement distance Ad is 2 cm
  • the time interval T e is 1 ms
  • the speed of approach V rap is estimated at about 6 m / s.
  • the curves of FIG. 26 represent different evolutions of the response of the sensor ⁇ as a function of the distance d to the sensor, and according to the nature of the obstacle.
  • Curve 52 illustrates a fugitive intrusion into the sensor field, not leading to a collision with the vehicle.
  • Curve 51 illustrates an intrusion leading to a collision with the vehicle, but not corresponding to a pedestrian, being for example another vehicle or a parking pad.
  • the curve 53 is written between the upper bounds ⁇ ⁇ 8 ⁇ ⁇ ) and lower ⁇ HInf ⁇ d) of the reference data, it thus corresponds to the intrusion of a pedestrian.
  • the protection system or systems are advantageously triggered to better protect the pedestrian P.
  • Figure 27 illustrates that, as previously described, the protection systems are advantageously triggered when the pedestrian is located in the central zone of the bumper of the vehicle, noted (1).
  • the protection systems may be triggered when the pedestrian is located in one of the two end zones of the bumper, denoted (2) and called transient zones, if it approaches substantially.
  • the protection systems are advantageously not triggered when the pedestrian is located on the outer sides of the front fenders of the vehicle, noted areas (3) in Figure 27.
  • the detection device 1 comprises three capacitive sensors reacting to an intrusion in a predefined detection perimeter, the detection surfaces of which are brought to the same potential V (t).
  • the sensor having Cs ⁇ nt capacity is placed in the central zone of the front bumper of the vehicle, the sensors having capacity Cstmnsi and Cstmns2 being placed in the left and right end zones of the vehicle bumper.
  • these capacities Cstmnsi and Cstmns2 evolve in the same way.
  • the output voltage Vs (t) is advantageously converted into a DC voltage by means of a dedicated VRMS -> VDC converter circuit.
  • the formula for obtaining the VSDC DC output voltage is the following :
  • the voltage Vs (t) increases when a pedestrian approaches the central sensor, the evolution of the sensor response entering between the upper limits ⁇ ⁇ 8 (d) and lower r HInf (d) reference data, at least one protection system is then triggered, for example at a distance of 70 cm. If the pedestrian is closer to the central sensor than to one of the end sensors, the voltage Vs (t) increases less rapidly than in the case where it approaches the central sensor, as visible in the curve noted (2). a protection system can nevertheless be triggered, for example at a distance of about 50 cm.
  • the voltage Vs (t) decreases, its variation as a function of the distance becoming negative, as visible in the curve (3), and no system protection is not triggered.
  • the variation of the voltage Vs (t) drops rapidly, as visible in the noted curve (4) of Figure 29, no protection system is triggered.
  • sensors having the capacitances Csavc, Csavd Qt Csavg are placed at the front of the vehicle, respectively in the central and right and left end zones, and sensors having the capacitors C, C and Csarg are placed at the rear of the vehicle, respectively in the central and right and left end areas.
  • VAVG VAVG
  • VAVC VAVC
  • VAVD I
  • VARG I
  • VARC I
  • VARD VDC
  • variable capacitor C present at each stage of the electrical circuits shown in FIGS. 30A and 30B, makes it possible to adjust the amplitudes of the voltages coming from the different sensors.
  • the upper and lower limits of the reference data are established in the same way for a cyclist, so that the detection device 1 according to the invention can easily discriminate it from other obstacles.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de détection (1) d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec un véhicule (100), notamment un piéton (P) ou un cycliste, et d'analyse de la nature de cet obstacle, en vue notamment de déclencher une mesure protectrice adaptée, comportant : un capteur capacitif (2) réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini, et un système d'acquisition et d'analyse configuré pour comparer l'évolution de la réponse du capteur (2) à des données de référence concernant l'évolution de la réponse du capteur en fonction de la nature de l'obstacle, et déduire, en fonction au moins du résultat de cette comparaison, la nature de l'obstacle.

Description

DISPOSITIF DE DETECTION ET D'ANALYSE DE LA NATURE D'OBSTACLES
La présente invention concerne les dispositifs de détection d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec un véhicule, notamment un piéton ou un cycliste.
Chaque année, près de 180000 piétons et cyclistes sont blessés et 7500 sont tués en Europe, chiffres considérablement plus élevés au niveau mondial. La majorité de ces collisions a lieu en milieu urbain où la vitesse des véhicules automobiles est inférieure à 50 km/h. Depuis le début des années 2000, un grand intérêt a ainsi été porté à la détection des piétons en milieu urbain, comme mentionné dans l'article de D. M. Gavrilla, « Sensor- based pedestrian protection », IEEE Intelligent Systems, vol. 16, no. 6, pp. 77-80, 2001.
Différents types de capteurs ont été utilisés dans ce but, listés notamment dans la thèse de X. Clady, « Contributions à la navigation autonome d'un véhicule automobile par vision », Laboratoire des sciences et Matériaux pour l'Electronique, et dAutomatique (LASMEA), Clermont Ferrand, 2003.
Parmi ceux-ci, les capteurs radar utilisent le plus souvent une technique
FMCW (« Frequency Modulation Continuous Wave » en anglais). Une bande de fréquence entre 76 et 77Ghz leur a été réservée en Europe et aux Etats Unis, comme expliqué dans les thèses de S. Jouannin « Association et fusion de données : application au suivi et à la localisation d'obstacles par RADAR à bord d'un véhicule routier intelligent », Ecole doctorale SPI, LASMEA, Clermont Ferrand, 1999, et de D. Langer ' n Integrated MMW Radar System for Outdoor Navigation", Carnegie Mellon university, The Robotics Institute, Etats-Unis, 1997, et dans les articles de T. Kato et al. "76 GHz high performance radar sensor featuring fine step scanning mechanism utilizing NRD technology" , Proceedings of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2001, pages 163-170, et de H. Kuroda et al. 'An adaptative cruise control using a millimeter wave radar", Proceedings of the IEEE International Conférence on Intelligent Vehicles, volume 1, pages 168-172, 1998. Ces capteurs détectent des obstacles à de très grandes portées, jusqu'à 100 m environ, et sont insensibles aux variations climatiques. Cependant, ils ne sont pas adaptés à la détection de piétons, car le corps humain n'est pas un bon réflecteur du rayonnement émis par un radar.
Les capteurs dits « télémètres laser » émettent dans le visible (LIDAR, « Light Détection And Ranging » en anglais) ou dans l'infrarouge (IRDAR, « Infra Red Détection And Ranging » en anglais), comme expliqué dans les articles de P. Checchin et al. « Système de détection de piétons à bord de véhicules : approche par télémétrie laser », actes du XlVe Colloque National sur la Recherche dans les IUT 2008, et de K.C. Fuerstenberg et al. "Pedestrian récognition and tracking of vehicles using a vehicle based multilayer las ers canner", World Congress on Intelligent Transport Systems (ITS), 2003, le rapport de la société RIEGL Laser Measurement Systems GmbH « Laser mirror scanner lms-z210-60 complément to the user's manual lmsz210(-ht) », 2002, et la thèse de J. A. Hancock "Laser Intensity-Based Obstacle Détection and Tracking", Carnegie Mellon university, The Robotics Institute, Etats-Unis, 1999. Ces capteurs ont une portée comprise généralement entre 4 cm et 200 m. Ils nécessitent un dispositif mécanique qui permet au rayon laser de balayer toute la scène devant le véhicule. Les algorithmes utilisés pour traiter les informations obtenues requièrent une grande puissance de calcul.
Les articles de T. Emura et al. "A non-scanning ultrasonic sensor for driver assistant Systems", Proceedings of the IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2002, et de M. Lew et al. "Information theory and face détection", Proceedings of the International Conférence on Pattern Récognition, pages 601-605, 1996, présentent des capteurs à ultrason, émettant des signaux à une fréquence de 40 kHz environ, et utilisés pour des vitesses inférieures à 10 km/h.
Des systèmes de vision monoculaire ou stéréoscopique dans le domaine visible pour la détection de piétons ont été présentés dans l'article de A. Howard et al. "Detecting pedestrians with stereo vision: safe opération of autonomous ground vehicles in dynamic environments", International Symposium of Robotics Research, 2007, et dans la thèse de Master de F. Arnell "Vision-based pedestrian détection System for use in smart cars", Stockholm, Suède, 2005. La portée maximale de ces systèmes est estimée entre 60 m et 150 m, comme mentionné dans l'article de T. Williamson et al. "Détection of small obstacles at long range using multibaseline stereo", Proceedings of the IEEE International Conférence on Intelligent Vehicles, volume 1, p. 311-316, 1998. Ces systèmes sont très sensibles aux conditions atmosphériques, ne fonctionnent pas la nuit, et mettent en œuvre des algorithmes nécessitant une grande puissance de calcul.
Les articles de M. Bertozzi et al. "Pedestrian Détection in Infrared Images",
Proceedings of IEEE Intelligent Vehicles Symposium 2003, de L. Zhang et al. "Pedestrian détection in infrared images based on local shape features", Proceedings of IEEE Conférence on Computer Vision and Pattern Récognition, 2007, p. 1-8, et de M. Santo Zarnik et al. An Expérimental and Numerical Study of the Humidity Effect on the Stability of a Capacitive Ceramic Pressure Sensor", Radioengineering, vol. 21, n°. 1, avril 2012, présentent des systèmes de vision dans le domaine de l'infrarouge utilisés pour la détection de piétons. Ces systèmes sont opérationnels de jour comme de nuit. L'image produite est fondée sur l'émission de la chaleur du corps humain, mais en milieu urbain d'autres éléments produisent de la chaleur et l'image peut être très bruitée. Les algorithmes utilisés nécessitent une grande puissance de calcul.
L'article de B. Pottier et al. « A Novel Capacitive Safety Device for Target Localization and Identification », IEEE Sensor Journal, 8(10), pp. 1640-1647, octobre 2008, décrit un dispositif de détection de présence à champ électrique placé sur le bras d'un robot. Un capteur émet un champ électrique orienté vers l'avant, toute intrusion dans ce champ électrique induisant un couplage capacitif avec le capteur. Un dispositif électronique couplé à un logiciel permet de détecter la présence d'un obstacle situé à une distance de 1 m environ.
La demande EP 2 628 662 décrit un système d'aide au stationnement d'un véhicule, notamment le long d'une route, visant à empêcher la collision avec un autre véhicule roulant à proximité, utilisant deux capteurs permettant de comparer les trajectoires des deux véhicules.
WO 2009/042692 décrit un système d'aide au stationnement, notamment lorsque le véhicule fait marche arrière. Ce système utilise un capteur placé à l'arrière du véhicule, configuré pour être en couplage capacitif avec un obstacle éventuel, la capacité du capteur variant lorsque le véhicule s'en rapproche, afin de mesurer la distance les séparant et de déclencher des alarmes lorsque des distances prédéfinies sont atteintes.
Ces systèmes ne sont pas spécialement adaptés à la détection de piétons.
Il est connu de la demande WO 2014/53394 de disposer un champ de capteurs sur un véhicule pour détecter une collision entre ce véhicule et un piéton.
La demande WO 2011/155893 décrit un système de détection de piétons comprenant deux capteurs et une antenne terre, disposés sur un véhicule, le système mesurant la différence de potentiel entre la terre et les capteurs quand un obstacle se rapproche, et déclenchant des alarmes lorsque des seuils prédéfinis sont atteints. Il a été proposé par ailleurs d'équiper les véhicules automobiles de moyens permettant de réduire la gravité des blessures en cas de choc avec un piéton ou un cycliste, tels qu'un « Airbag » piéton. Une difficulté avec ce genre de moyens est de ne pas les déclencher de manière erronée. Il est ainsi nécessaire de différencier l'approche d'un piéton conduisant à une collision de situations pouvant se produire lors de la conduite, telles que le rapprochement de deux véhicules à un feu rouge, ou en cas de freinage brutal du véhicule qui précède, ou lorsque le véhicule se gare.
Il existe un besoin pour disposer d'un dispositif de détection d'obstacles permettant de distinguer un piéton, voire un cycliste, d'un autre obstacle afin d'agir en conséquence, dans le but de diminuer la gravité des accidents en déclenchant des moyens de protection appropriés.
L'invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, grâce à un dispositif de détection d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec un véhicule, notamment un piéton ou un cycliste, et d'analyse de la nature de cet obstacle, en vue notamment de déclencher une mesure protectrice adaptée, comportant :
- un capteur capacitif réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini, et
- un système d'acquisition et d'analyse configuré pour comparer l'évolution de la réponse du capteur à des données de référence concernant l'évolution de la réponse du capteur en fonction de la nature de l'obstacle, et déduire, en fonction au moins du résultat de cette comparaison, la nature de l'obstacle.
L'invention porte encore, selon un autre de ses aspects, sur un procédé de détection d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec un véhicule, notamment un piéton ou un cycliste, et d'analyse de la nature de cet obstacle, en vue notamment de déclencher une mesure protectrice adaptée, utilisant un dispositif de détection et d'analyse selon l'invention, comportant un capteur capacitif réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini et un système d'acquisition et d'analyse, procédé dans lequel, lorsque le capteur détecte une intrusion, le système d'acquisition et d'analyse :
- compare l'évolution de la réponse du capteur à des données de référence concernant l'évolution de la réponse du capteur en fonction de la nature de l'obstacle, et - déduit, en fonction au moins du résultat de cette comparaison, la nature de l'obstacle.
Les données de référence concernent avantageusement l'évolution, en fonction de la distance, de la réponse du capteur à l'intrusion d'un piéton, et mieux d'un cycliste également.
Les intrusions peuvent être de nature très variables. L'invention permet de discriminer un piéton, voire un cycliste, d'un autre obstacle, tel qu'un véhicule par exemple, en analysant l'approche « véhicule-obstacle » grâce aux données de référence.
Le dispositif selon l'invention peut être configuré pour déclencher au moins un système de protection lorsque le système d'acquisition et d'analyse détermine que l'obstacle est un piéton, voire un cycliste ; ce système de protection peut notamment comporter au moins un Airbag placé à l'extérieur du véhicule, notamment à l'avant, par exemple devant le pare-brise avant, et/ou un organe de soulèvement du capot, et/ou un moyen déclenchant un freinage d'urgence. Si le choc est inévitable, cela permet de protéger au mieux le piéton, et de diminuer la gravité des blessures.
L'invention permet de déclencher les systèmes de protection de manière appropriée, quand il est certain que l'obstacle est un piéton, voire un cycliste, et pas un autre véhicule ou un plot de stationnement, par exemple.
Le système d'acquisition et d'analyse peut délivrer une information binaire, l'état « 1 » correspondant par exemple à la détection d'un piéton et l'état « 0 » à l'absence de détection d'un piéton. Le système d'acquisition et d'analyse peut être agencé, le cas échéant, pour délivrer une information plus complexe, différenciant par exemple la nature de l'obstacle détecté, par exemple « piéton », ou « cycliste », ou « adulte » ou « enfant ».
Eventuellement, d'autres informations peuvent être délivrées, telles que par exemple la vitesse relative calculée ou le taux d'erreur, afin d'aider le système de protection à décider ou non de l'actionnement des moyens de protection, en recroisant par exemple l'information reçue avec d'autres données provenant du véhicule, par exemple sa vitesse, son accélération ou sa décélération, sa localisation.
Le dispositif est avantageusement configuré pour déclencher au moins un système de protection uniquement lorsque la vitesse du véhicule dépasse une vitesse non nulle prédéfinie, notamment égale à 10 km/h, mieux à 12 km/h. L'invention est particulièrement destinée au milieu urbain et pour des vitesses du véhicule comprises entre 10 km/h et 75 km/h, mieux entre 12 km/h et 72 km/h. Il est avantageux en effet que le dispositif de détection soit inopérant en dessous d'environ 10 km/h, car le véhicule doit pouvoir effectuer des manœuvres à faible vitesse, notamment se garer. Au-delà d'environ 72 km/h, les énergies mises enjeu sont telles qu'il est illusoire de vouloir protéger les personnes d'un choc frontal avec le véhicule.
Le dispositif de détection selon l'invention peut être utilisé comme aide au stationnement, pour des vitesses du véhicule inférieures à environ 10 km/h, où les systèmes de protection sont désactivés.
Le système d'acquisition et d'analyse peut comporter un processeur, par exemple un microcontrôleur. Le dispositif peut être configuré pour transmettre des informations destinées à être visualisées sur le tableau de bord ou le pare-brise avant du véhicule.
Les données de référence peuvent correspondre à des limites supérieure et inférieure de la réponse du capteur en fonction de la distance de l'obstacle au véhicule.
Capteur capacitif
Le capteur capacitif est sensible à l'intrusion d'un obstacle en fonction du couplage capacitif avec l'obstacle.
Le capteur comporte une surface de détection conductrice d'électricité, étant par exemple une partie au moins de la calandre, de la jupe et/ou du pare-chocs avant du véhicule, cette partie ayant été rendue le cas échéant conductrice d'électricité, par application d'une peinture conductrice ou par l'utilisation de matériaux dopés, formant une couche d'apprêt. Le capteur peut comporter un élément actif, un apprêt chargé électriquement et une couche d'apprêt, correspondante notamment à une peinture conductrice, l'apprêt et la couche d'apprêt étant notamment déposés sur le pare-chocs du véhicule.
Le dispositif selon l'invention comporte de préférence un circuit électrique comportant un générateur de tension variable, notamment sinusoïdale, configuré pour porter une surface de détection du capteur à un potentiel V(t).
Les charges électriques imposées par le générateur de tension, de même signe, se répartissent à la surface du capteur. D'après la loi de Coulomb, ces charges de même signe exercent entre elles des forces de répulsion. Lorsque la somme de ces forces est égale à la force d'injection des charges du générateur de tension, alors le système capteur/générateur est en équilibre électrostatique, notamment quasi- statique pour un générateur sinusoïdal.
Le rapport entre la quantité de charge Qso(t) à la surface du capteur et le potentiel V(t) auquel il est porté est constant et ne dépend que de la géométrie du capteur.
Ce rapport est la capacité propre du capteur : Cso = · Des lignes de champ émanent par exemple perpendiculairement de la surface du capteur pour être évanescentes à Γ infini, ces lignes de champ définissant le périmètre de détection du capteur. Ce champ vectoriel impose en chaque point M de l'espace du périmètre de détection le vecteur champ électrique Eu x,y,z,t) . Le périmètre de détection, par exemple de forme sensiblement hémisphérique, dépend de la topologie du capteur, notamment de sa surface, et de la valeur du potentiel électrique V(t) auquel il est porté.
Lorsqu'un obstacle pénètre dans le périmètre de détection, il est soumis au champ électrique produit par le capteur. Selon le théorème des éléments correspondants, des charges de signes opposés à la surface de l'obstacle sont en interaction avec des charges du capteur. Ces dernières n'opposant plus de résistance au générateur de tension, celui-ci peut injecter, en quantité égale, de nouvelles charges à la surface du capteur. La capacité du capteur Cs en présence d'un obstacle dans son champ électrique peut augmenter par l'addition d'un coefficient d'influence Cm- tmsion de l'obstacle sur le capteur :
^ Qs ) Qso(t) + Q int msion
~ ~ V(t) SO int rusion
Cette variation de capacité peut être détectée en surveillant par exemple le courant circulant depuis le générateur de tension vers la surface de détection.
Ecrans de garde
Le dispositif de détection peut comporter au moins deux écrans de garde, un premier écran de garde, mis à la masse, étant situé derrière le capteur, un second écran de garde, porté au même potentiel que la surface de détection du capteur, étant situé entre cette dernière et le premier écran de garde.
Le premier écran de garde permet de protéger le capteur de perturbations provenant du véhicule, notamment dues au moteur, à l'alternateur, au moteur du ventilateur, à la pompe à eau, et/ou au radiateur. En l'absence du deuxième écran de garde, le couplage du capteur avec ce premier écran de garde mis à la masse est très fort et la capacité du capteur Csmasse est très supérieure à sa capacité propre Cso. Cela présente deux inconvénients, les lignes de champ, émanant du capteur, tendent à se replier vers le premier écran de garde mis à la masse et le périmètre de détection est très sensiblement diminué, et pour un couplage avec un obstacle, le ratio ntrusion/Csmasse est plus faible.
Le deuxième écran de garde, porté au même potentiel que la surface de détection du capteur, permet de pallier à ces inconvénients et d'accroître encore la sensibilité de la détection. Dans ce cas, la capacité du capteur Csgarde est avantageusement inférieure à sa capacité propre Cso, impliquant que les lignes de champ du capteur sont plus orientées vers l'avant du véhicule, et que pour un couplage avec un obstacle, le ratio Cintmsio Csgarde est plus élevé. Cependant, cela peut diminuer les charges actives portées par le capteur, nécessitant d'augmenter la tension V(t).
Le premier écran de garde, mis à la masse, peut être réalisé en utilisant les parties métalliques du véhicule, telles que le radiateur ou des renforts par exemple, et/ou en utilisant un treillis métallique.
Une partie au moins de la calandre, de la jupe et/ou du pare-chocs avant du véhicule, ayant été rendue conductrice d'électricité, peut jouer le rôle du deuxième écran de garde porté au même potentiel que le capteur.
Modélisation de la capacité du capteur
De préférence, l'évolution de la réponse du capteur analysée par le système d'acquisition et d'analyse correspond à la variation dans le temps d'un signal représentatif des charges électriques sur la surface de détection du capteur, mesuré par le circuit électrique, et dépendant au moins d'une capacité Cs(t,d) du capteur, fonction du coefficient d'influence Cm- tmsion de l'obstacle sur le capteur, ledit signal représentatif étant notamment le courant circulant dans le capteur, représenté avantageusement par une tension de sortie du circuit électrique.
Les charges électriques à la surface de détection du capteur étant apportées par le courant I, ce dernier peut être indirectement mesuré en mesurant la tension VR aux bornes d'une résistance R du circuit électrique, disposée en série avec le générateur de tension. La relation suivante existe avantageusement entre la tension de sortie Vs du circuit électrique et la capacité Cs(t,d) du capteur, en régime sinusoïdal :
Vs (t,d) = Av.RI = AvyR = {Av V(t).R2n f) Cs (t,d) = K.Cs (t,d) , avec V(t) le potentiel électrique auquel est porté le capteur, correspondant de préférence à la tension efficace du générateur de tension, Av un coefficient amplificateur, et / la fréquence du générateur de tension.
La sensibilité du capteur dépend avantageusement de la valeur de l'intensité du courant I, et donc du potentiel auquel il est porté, de la fréquence du générateur de tension, de la valeur de la résistance R. En augmentant par exemple la valeur du potentiel et/ou la fréquence f et/ou en diminuant la valeur de R, la valeur de l'intensité efficace du courant I est augmentée, ce qui augmente la sensibilité du capteur.
Le circuit électrique peut comporter des amplificateurs opérationnels linéaires intégrés, par exemple du type OPA 445 ou LTC 6090, afin d'ajuster le courant I à mesurer, ce dernier étant de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de microampères, et les variations du courant devant être mesurées étant de préférence inférieures au nanoampère.
La fréquence du générateur de tension peut être comprise entre 100 kHz et 100 MHz, mieux entre 148,5 kHz et 10 MHz. Ceci permet de ne pas interférer avec des capteurs pour l'aide au stationnement pouvant être présents à l'avant du véhicule, en s'éloignant de leurs niveaux de fréquences.
Le dispositif selon l'invention peut comporter un convertisseur de tension continue vers tension continue afin d'utiliser la batterie du véhicule pour alimenter le générateur de tension du circuit électrique. Ce convertisseur est avantageusement configuré pour convertir la tension de la batterie de 12 V en une tension d'environ ± 45 V. Le courant résultant en sortie peut être compris entre 3 mA et 10 mA, étant par exemple limité à 5 mA. Ce courant est suffisant pour alimenter le circuit électrique et permet de pallier à tout risque électrique vis-à-vis de la sécurité, évitant notamment l'électrocution d'un homme.
La capacité du capteur Cs dépend de préférence de sa capacité Csgarde en présence des écrans de garde. Cette capacité peut être considérée comme constante.
La capacité du capteur Cs dépend de préférence également de sa capacité Cscapot en présence du capot du véhicule et de sa capacité Cssoi en présente du sol. Le modèle de la capacité du capteur en l'absence d'obstacle peut s'exprimer ainsi :
Cs— Cs garde + Cs capot + Cs Sol a
CS— CSgarde + £Q X S capteur ' Sol
d c.apteur! sol d c.apteur I capot
avec a et b des coefficients correspondant au partage des lignes de champ et tels que a + b = 1.
Les capacités Cscapot et Cssoi varient avantageusement de façon relativement lente dans le temps, la permittivité de l'air Smr variant lentement au cours du temps en fonction de l'humidité de l'air à la pression atmosphérique, la permittivité du sol ssoi étant considérée comme constante, ainsi que les distances dcapteur/sol et dcapteur/capot .
Lors de l'approche d'une intrusion, la capacité du capteur devient :
Cs(t, d) - Csgarde + Cscapot + CsSol + CIntrusion _
Le coefficient d'influence Cm- t msion de l'obstacle sur le capteur peut dépendre au moins de la surface du capteur Scapteur, de la permittivité Sobstade et de la surface corporelle Sobstacle de l'obstacle, et de la distance dobstade entre l'obstacle et le capteur.
Le coefficient d'influence de l'obstacle sur le capteur peut se modéliser par : c Cs mt rusion ISol
Intrusion
Cs ',int rusion ' ^ 11 Sol
Dans le cas de données de référence où l'obstacle de référence est un piéton, le modèle de la capacité du capteur peut s'exprimer ainsi :
Cs— Cs garde + ε0 x Scapteur ' Sol -aï + a2
i capteur I Sol d capteur I capot J
où les at sont des fonctions i(Spiéton;Scapteur,dpiéton) telles que : 1≤ ;(Spiéton;Scapteur,dpiéton) + (Spiéton;Scapteur,dpiéton) + < X, X étant à déterminer expérimentalement, et telles que, lorsque dpiéton tend vers l'infini,/; tend vers α, tend vers b et fi, tend vers 0. Dans ce modèle, le temps n'intervient pas car la vitesse du piéton est supposée négligeable devant la vitesse du véhicule.
Données de référence
Les données de référence peuvent être obtenues expérimentalement, par exemple en laboratoire.
La tension Vs(d), en statique, est relevée pour le rapprochement d'un piéton expérimentateur devant le capteur.
Des tests ont montré qu'un adulte de forte corpulence ou un enfant seront détectés par le capteur sensiblement à la même distance.
Pour l'établissement des données de référence, le taux de variation de la capacité est de préférence utilisé, ce qui permet de s'affranchir des perturbations lentes par rapport au temps d'acquisition des valeurs :
ACs _ ^CsCapot | ACsSol , AC
Hdpiéton (t dpiéton (t)) Hdpiéton (t)) W piéton {t))
' .
5 et
= τ capteur 11 > 0
dpiéton (t)) dpiéton (t))
avec Tcapteur / 1 I I Tcapteur / Capot "'"Tcapteur / Sol I I ·
Pour un piéton, ce taux de variation peut être défini par le taux de variation de la tension Vs(d) : La pente de ce taux de variation peut être définie par
Ad
Ces valeurs variant sensiblement d'un piéton à un autre, à cause par exemple de leur taille, de leur surface, ou des semelles de leurs chaussures, il est avantageux de déterminer une limite supérieure et une limite inférieure du taux de variation de la tension Vs(d), afin d'établir les données de référence.
Dans le cas de la limite supérieure, correspondant au cas optimal, on peut considérer que le piéton est au potentiel 0 V et que toutes les lignes de champ issues du capteur aboutissent sur lui. L'intensité du courant peut alors s'exprimer par :
où V est le potentiel auquel est porté le capteur, correspondant de préférence à la tension efficace du générateur de tension.
La tension aux bornes de la résistance R peut s'exprimer par :
VR (d)Sup = RISSuupp
La limite supérieure des données de référence peut s'exprimer par :
Dans le cas de la limite inférieure, le piéton peut être considéré à au potentiel Vn(d) non nul, toutes les lignes de champ émises par le capteur n'aboutissant pas sur le piéton. La surface active du capteur à considérer, correspondant à la surface de base du tube de champ électrique issu du capteur et se projetant sur le piéton selon le théorème des éléments correspondants, est inférieure à la surface totale du capteur. On peut écrire Sactive = .Scapteur avec 0 < a <1.
L'intensité du courant peut alors s'exprimer par :
La tension aux bornes de la résistance R peut s'exprimer sous la forme :
VRM (d) = V - RIIInnff ( ' d) η χ. Υκ , Sup(d)avec : 0 < 77 < 1
La limite inférieure des données de référence peut s'exprimer par :
' HInf (d) - < 1.
Par souci de simplication, il est possible de définir les limites supérieure et inférieure des données de référence par les relations suivantes : HsuP id) = THS (D avec β > 1 τΗΐη/(ά) = η τΗ8 (d) avec η < 1 .
Les coefficients β et η dépendent avantageusement de la géométrie de l'avant du véhicule et du niveau de fiabilité désiré pour la discrimination d'un piéton.
Des données de référence peuvent être établies de la même manière pour un cycliste.
Le système d'acquisition et d'analyse comporte de préférence une mémoire dans laquelle sont préalablement enregistrées les données de référence.
Comparaison aux données de référence
La plus grande distance de détection au sein du périmètre de détection prédéfini peut être inférieure à 1,5 m, étant par exemple égale à 1,25 m environ.
L'acquisition d'un historique peut débuter lorsqu'à la plus grande distance de détection, le taux de variation de la tension Vs(d) est supérieur à celui des données de référence à cette même distance.
La fréquence d'acquisition des valeurs de la réponse du capteur dépend avantageusement de la vitesse du véhicule, ladite fréquence d'acquisition étant notamment plus élevée quand la vitesse du véhicule est élevée, et correspondant de préférence à une distance de déplacement prédéfinie du véhicule, notamment égale à 1 cm. Le système d'acquisition et d'analyse peut être configuré pour déterminer si l'évolution de la réponse du capteur est inscrite à l'intérieur des limites inférieure et supérieure des données de référence pour un ensemble de valeurs acquises, pour un intervalle de distances à l'obstacle prédéfini, comprises entre une distance minimum et une distance maximum, de préférence égales respectivement à 0,6 m et 1 m. Cette distance de 0,6 m permet de déclencher à temps le système de protection, afin de protéger au mieux le piéton, voire le cycliste, de l'impact.
La distance entre l'obstacle et le véhicule est de préférence connue par le biais au moins de la vitesse du véhicule.
Lors de la détection d'une intrusion, le système d'acquisition et d'analyse peut être configuré pour acquérir des valeurs de la tension Vs(d) en fonction de la vitesse du véhicule. Pour chaque acquisition, le traitement numérique suivant peut être effectué :
(LVA
Ad
Ces valeurs peuvent être stockées dans une mémoire, notamment à fonctionnement « premier entré, premier sorti » (FIFO). Cette mémoire peut être une mémoire du système d'acquisition et d'analyse.
Un nombre prédéfini des valeurs acquises, par exemple au moins les vingt dernières, constitue avantageusement l'historique des acquisitions.
La durée totale maximale d'un historique peut être inférieure à 200 ms.
La présence d'un piéton peut être confirmée si les valeurs de l'historique des acquisitions sont inscrites à l'intérieur des limites inférieure et supérieure des données de référence établies dans le cas où l'obstacle de référence est un piéton, comme décrit précédemment :
THInf(d) < Tz, intrusion ^ THsup (d) 6t Ti, intrusion (d) ^ Ti+1.intrusion (d).
Dans une variante, la vitesse du véhicule n'étant pas connue du dispositif de détection, le système d'acquisition et d'analyse est configuré pour calculer et utiliser la vitesse de rapprochement vrap, obtenue par le rapport entre la distance de déplacement prédéfinie du véhicule Ad et le produit entre un intervalle de temps prédéfini Te pour acquérir une nouvelle valeur et le nombre N de valeurs de la réponse du capteur acquises pour passer de la distance courante d à d+Ad : La vitesse de rapprochement vrap correspond sensiblement à celle du véhicule, la vitesse d'un piéton étant négligeable par rapport à celle du véhicule.
Pour ce faire, les acquisitions de la tension Vs(t) sont avantageusement réalisées à un intervalle de temps régulier Te le plus court possible.
Utilisation de plusieurs capteurs
Les systèmes de protection sont avantageusement déclenchés lorsque le piéton ou le cycliste est situé dans la zone centrale du pare-chocs avant du véhicule, zone faisant notamment environ les trois-quarts de la longueur du pare-chocs.
Dans les deux zones d'extrémité du pare-chocs avant, correspondant aux côtés intérieurs des ailes avant du véhicule, appelées dans la suite « zones transitoires », l'impact d'un choc est moins grave car les ailes du véhicule sont de manière générale réalisées dans une matière souple, et le piéton ou le cycliste peut être éjecté sur le côté du véhicule. Les systèmes de protection peuvent néanmoins être déclenchés lorsque le piéton ou le cycliste est situé dans lesdites zones transitoires s'il s'en rapproche sensiblement.
Les systèmes de protection ne sont avantageusement pas déclenchés lorsque le piéton ou le cycliste est situé sur les côtés extérieurs des ailes avant du véhicule, au niveau de ses flancs.
Dans une variante de l'invention, le dispositif de détection peut comporter deux capteurs capacitifs réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini, dont les surfaces de détection sont notamment portées à un même potentiel V(t).
L'évolution de la réponse des capteurs analysée par le système d'acquisition et d'analyse correspond avantageusement à la variation dans le temps d'un signal représentatif des charges électriques sur les surfaces de détection des capteurs, mesuré par le circuit électrique, et dépendant au moins d'une capacité des capteurs.
Le dispositif de détection selon l'invention peut comporter plusieurs capteurs, par exemple trois capteurs à l'avant du véhicule, ou six capteurs au total, trois à l'avant et trois à l'arrière.
Un capteur peut être situé dans la zone centrale du pare-chocs avant du véhicule, au moins un capteur étant situé dans l'une des zones d'extrémité du pare-chocs avant, de préférence un capteur étant situé dans chaque zone d'extrémité droite et gauche du pare-chocs avant, de part et d'autre du capteur central.
La tension de sortie Vs(t) du circuit électrique varie avantageusement selon qu'un obstacle se rapproche ou s'éloigne de l'un ou l'autre des capteurs.
5 On considère avantageusement que les capacités Cstmnsi et Cstmns2 des capteurs d'extrémité droite et gauche évoluent de la même manière lorsqu'un obstacle se rapproche de l'un ou l'autre des capteurs. La formule permettant d'obtenir la tension de sortie continue VSDC, en fonction des capacités des capteurs Cstmnsi et Csœnt des capteurs d'extrémité et central, peut s'exprimer ainsi : Π 77 — 77 ^-1 ^-2 ω \ ^ sœnt ~ ^ stransl \
" ' SDC ~ ' e i .
Ri + R2 f + (RlR2Cstransl f
La tension de sortie augmente avantageusement lorsqu'un piéton ou un cycliste se rapproche du capteur central. Si un piéton ou un cycliste s'approche d'une des zones transitoires, les valeurs des capacités des capteurs central et d'extrémité droite et/ou gauche sont avantageusement modifiées et influent sur la tension de sortie : si l'obstacle est plus5 proche du capteur central que de l'un des capteurs d'extrémité, la tension Vs(t) peut augmenter moins rapidement que dans le cas où il se rapproche du capteur central, si l'obstacle est à mi-chemin du capteur central et de l'un des capteurs d'extrémité, la tension de sortie peut ne quasiment pas évoluer, et si l'obstacle est plus proche de l'un des capteurs d'extrémité que du capteur central, la tension de sortie peut diminuer, sa variation en0 fonction de la distance pouvant devenir négative.
Grâce à une balance entre les couplages capacitifs sur les différents capteurs, la variante pluri-capteurs permet d'affiner le déclenchement éventuel des systèmes de protection.
Un ou plusieurs capteurs peuvent être situés au niveau du pare-chocs arrière du5 véhicule, notamment un capteur central arrière et des capteurs arrière d'extrémité droite et gauche. En utilisant les données provenant des capteurs arrière et avant, il est possible de détecter des obstacles dans les angles morts du véhicule.
Chaque capteur peut être protégé par un ou plusieurs écrans de garde ; tels que décrits précédemment.
0 Structure de détection
L'invention porte encore, selon un autre de ses aspects, sur une structure de détection d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec un véhicule, notamment pour la mise en œuvre du procédé de détection selon l'invention, comportant une surface de détection d'un capteur capacitif, portée à un potentiel non nul, et au moins deux écrans de garde, un premier écran de garde, mis à la masse, étant situé derrière le capteur, un second écran de garde, porté à un même potentiel que la surface de détection du capteur, étant situé entre cette dernière et le premier écran de garde.
Description détaillée
L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en œuvre non limitatifs de celle-ci, et à l'examen du dessin annexé, sur lequel :
- la figure 1 illustre la mise en œuvre, sur un véhicule, d'un dispositif de détection selon l'invention,
- la figure 2 représente, de façon schématique, le dispositif de détection de la figure 1,
- la figure 3 est un graphe représentant l'évolution dans le temps de différentes capacités du capteur selon l'invention,
- la figure 4 illustre le comportement du dispositif de détection de la figure 1 à l'approche d'un piéton,
- la figure 5 représente, de façon schématique, le dispositif de détection de la figure 4,
- les figures 6 et 7 sont des graphes représentant l'évolution de différentes capacités mises en œuvre dans le dispositif de détection selon l'invention en fonction de la distance entre un piéton et le capteur,
- la figure 8 est un graphe représentant l'évolution du taux de variation de la capacité du capteur en fonction de la distance entre un piéton et le capteur,
- la figure 9 représente, en vue de face, un exemple de capteur selon l'invention,
- les figures 10 à 12 représentent différentes réalisations du dispositif de détection selon l'invention, - la figure 13 illustre la mise en situation du dispositif de détection selon l'invention à l'approche d'une intrusion,
- la figure 14 représente, de façon schématique, un exemple de circuit électrique d'un dispositif de détection selon l'invention,
- la figure 15 est un graphe représentant différentes évolutions du courant en fonction de la fréquence du générateur de tension,
- la figure 16 est un exemple de schéma électrique concernant la conversion de tension à partir de la batterie du véhicule,
- la figure 17 est un schéma électrique représentant un exemple de générateur de tension,
- la figure 18 représente un exemple de circuit électrique de détection d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 19 est un graphe représentant l'évolution des isopotentielles du champ électrique en fonction de la distance entre un piéton et le capteur,
- la figure 20 est un graphe représentant l'évolution de la tension de sortie du circuit électrique de détection en fonction de la distance entre un piéton et le capteur,
- la figure 21 est un graphe représentant l'évolution du taux de variation de la tension de sortie du circuit électrique en fonction de la distance entre un piéton et le capteur, donnant les données de référence d'un piéton,
- la figure 22 illustre deux configurations différentes de couplage capacitif entre le piéton et le capteur,
- la figure 23 illustre différentes limites supérieure et inférieure selon l'écart en pourcentage par rapport aux données de référence de la figure 21,
- la figure 24 est un graphe représentant une évolution de la réponse du capteur à une intrusion similaire à celle faisant l'objet des données de référence,
- la figure 25 est un graphe représentant l'évolution de la réponse du capteur en fonction du temps lorsque le dispositif de détection selon l'invention n'a pas directement accès à la vitesse du véhicule,
- la figure 26 est un graphe représentant différentes évolutions de la réponse du capteur selon la nature de l'obstacle,
- la figure 27 illustre les zones de déclenchement des systèmes de protection du véhicule utilisant le dispositif de détection d'un obstacle selon l'invention, - la figure 28 représente, de façon schématique, une variante de dispositif de détection selon l'invention,
- la figure 29 est un graphe représentant différentes évolutions de la réponse du capteur du dispositif de détection de la figure 28, et
- les figures 30A et 30B représentent, de façon schématique, des circuits électriques d'une variante de dispositif de détection selon l'invention.
Un dispositif de détection 1 d'un obstacle selon l'invention est représenté à la figure 1. Ce dispositif est disposé à l'avant d'un véhicule 100, étant destiné à détecter l'intrusion d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec le véhicule, et à analyser la nature de cet obstacle. De préférence et comme dans l'exemple décrit, l'obstacle est un piéton P. Le dispositif de détection 1 selon l'invention est avantageusement configuré pour réagir à un obstacle pour des vitesses de véhicule comprises entre 10 km/h et 75 km/h.
Le dispositif de détection 1 comporte un capteur capacitif 2 réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini. De préférence et comme dans l'exemple décrit, le capteur 2 comporte une surface de détection 2a conductrice d'électricité, étant par exemple une partie au moins de la calandre du véhicule, rendue conductrice d'électricité par application d'une peinture conductrice, comme décrit en détails dans la suite en référence aux figures 9 à 12.
Comme représenté aux figures 1 et 4, le dispositif de détection 1 peut comporter deux écrans de garde, un premier écran de garde 3, mis à la masse, et un second écran de garde 4, porté sensiblement à un même potentiel V(t) que la surface de détection 2a du capteur 2, situé entre cette dernière et le premier écran de garde 3.
Comme décrit précédemment et comme représenté à la figure 1, des lignes de champ électrique émanent sensiblement perpendiculairement de la surface 2a du capteur 2 pour être évanescentes à l'infini, ces lignes de champ, représentées par le vecteur Eu x,y,z,t) , définissant le périmètre de détection du capteur.
La figure 2 représente schématiquement les capacités Csgarde, Cscapot et Cssoi décrites précédemment. Comme représenté à la figure 3, la capacité Csgarde est constante, et les capacités Cscapot et Cssoi varient lentement dans le temps, impliquant des déplacements verticaux. Durant la mise en œuvre du procédé de détection selon l'invention, ces capacités sont considérées comme constantes, l'intervalle de temps entre deux acquisitions étant de préférence court. Comme illustré à la figure 4, lorsqu'un obstacle P pénètre dans le périmètre de détection du capteur 2, il est soumis au champ électrique E produit par ce dernier, et la capacité du capteur Cs augmente par l'addition d'un coefficient d'influence Cm- tmsion de l'obstacle sur le capteur :
^ _ Qs ) _ QS0 (t) + Q int rusion
S V(f) V(f) int rusion ·
La figure 5 représente schématiquement les capacités Csgarde, Cscapot, Cssoi et intmsion décrites précédemment. Comme représenté à la figure 6, les capacités Csgarde et Ci/soi sont constantes en fonction de la distance d entre l'obstacle et le capteur, et les capacités Cscapot et Cssoi diminuent légèrement lorsque cette distance diminue. La capacité Cintmsion augmente d'une valeur nulle à une valeur maximum lorsque l'obstacle se rapproche. L'évolution de la capacité du capteur Cs(t,d) en fonction de la distance d entre l'obstacle et le capteur, correspondant à la somme de ces capacités, est représentée à la figure 7.
Comme représenté à la figure 8, le taux de variation ACs/Ad de la capacité du capteur 2 en fonction de la distance d est différent de zéro et augmente à l'approche d'un piéton P.
La surface de détection 2a du capteur 2 peut être comme illustrée sur la figure 9, définie par la face avant de la calandre du véhicule, ayant par exemple une surface Scapteur de 0,05 m2, l'épaisseur de la calandre, réalisée par exemple en plastique, étant par exemple de 4 mm.
Dans l'exemple de la figure 10, le capteur 2 comporte un élément actif 2b, un apprêt chargé électriquement 2c et une couche d'apprêt 2d correspondant à une peinture conductrice, déposés sur le pare-chocs 101 du véhicule, par exemple en polypropylène. Un absorbeur de chocs 25 est situé derrière l'élément actif 2b, et est de préférence réalisé en polyester. Le couplage intense entre l'élément actif 2b et la couche d'apprêt 2d permet à la surface de détection 2a du capteur 2 d'être active et d'émettre des lignes de champ électrique.
Dans la variante de la figure 1 1 , l'élément actif 2b est électriquement relié à l'apprêt 2c, ce qui intensifie le couplage entre l'élément actif 2b et la couche d'apprêt 2d et augmente l'efficacité de la détection. Dans la variante de la figure 12, la jupe du véhicule et la face arrière de la calandre, également recouvertes d'une peinture conductrice, définissent le second écran de garde 4 au même potentiel V(t) que le capteur 2. Le premier écran de garde 3 à la masse est défini, dans l'exemple considéré, par un treillis métallique situé derrière le second écran de garde 4.
La valeur de la capacité du capteur 2, fonction des dimensions, de la géométrie du capteur et de la proximité des écrans de garde, peut être comprise entre 10 pF et 300 pF.
Le dispositif de détection 1 comporte avantageusement un système d'acquisition et d'analyse configuré pour, lors de la détection d'une intrusion, comparer l'évolution de la réponse du capteur 2 à des données de référence, et déduire, en fonction au moins du résultat de cette comparaison, la nature de l'obstacle. Comme visible à la figure 13, le système d'acquisition et d'analyse est configuré pour opérer dans un intervalle de distances à l'obstacle prédéfini, compris entre une distance maximum àmax et une distance minimum dm«, de préférence égales respectivement à 1 m et 0,6 m.
La plus grande distance de détection Ώ détection au sein du périmètre de détection du capteur 2, illustrée à la figure 13, est par exemple égale à 1,25 m environ.
Comme visible notamment à la figure 14, le dispositif de détection 1 comporte avantageusement un circuit électrique comprenant, de préférence et comme illustré, au moins un générateur de tension 6 portant la surface de détection 2a du capteur 2 à un potentiel V(t), une résistance R, des amplificateurs opérationnels linéaires intégrés 7 et des résistances Ri, R2, déterminant le coefficient amplificateur Av = R1/R2.
De préférence, et comme décrit précédemment, l'évolution de la réponse du capteur analysée par le système d'acquisition et d'analyse correspond à la variation dans le temps de la tension de sortie du circuit électrique, mesurée par le circuit électrique, et dépendant de la capacité Cs(t,d) du capteur, fonction du coefficient d'influence Cm- tmsion de l'obstacle sur le capteur :
Vs (t,d) = Av.RI = AvyR = {Av V(t).R2n f) Cs (t,d) = K.Cs (t,d) , la capacité du capteur 2 étant définie, dans le cas de données de référence où l'obstacle de référence est un piéton, par : Cs— Csgarde + ε0 x Scapteur
Dans l'exemple considéré, la face arrière de la calandre du véhicule ainsi que la peinture conductrice déposée sur la jupe, faisant office de second écran de garde 4, sont au même potentiel électrique V(t) que le capteur 2 car elles sont reliées, au moyen d'un câble blindé 8 alimentant le capteur 2, à l'entrée inverseuse de l'amplificateur linéaire intégré 7.
Un convertisseur de courant alternatif à continu 25 peut être utilisé pour convertir la tension sinusoïdale Vs(t,d) en tension continue Vseff(d). Pour ce faire, un redresseur double alternance sans seuil peut être utilisé, notamment réalisé à partir d'au moins un amplificateur opérationnel et d'une ou plusieurs diodes, au moins un condensateur étant ensuite utilisé pour filtrer la sortie du redresseur. Dans une variante, utilisée notamment lorsque la fréquence du générateur de tension 6 est inférieure à 10 MHz, au moins un circuit intégré convertisseur de tension est utilisé.
Différentes évolutions du courant de sortie en fonction de la fréquence du générateur de tension 6 sont représentées à la figure 15.
Un schéma d'exemple de carte électronique 10 permettant de fournir, à partir de la batterie 12 V du véhicule, le générateur de tension avec une tension d'entrée comprise entre +/-15 et +/-70 V est représenté à la figure 16. Pour de tels niveaux de tension, le courant disponible en sortie est de l'ordre du milliampère, par exemple environ 4 mA, ce qui est suffisant pour alimenter l'ensemble du dispositif 1 sans danger pour le corps humain.
Dans l'exemple considéré, cette conversion de tension met en œuvre un régulateur à découpage 11, monolithique, à récupération d'énergie, isolé et de forte tension, par exemple de modèle LT 351 1, et un amplificateur opérationnel 12, par exemple de modèle LTC 6090.
Le schéma du générateur de tension sinusoïdale 6 est présenté à la figure 17.
Le générateur de tension 6 est de préférence réalisé par synthèse numérique, au moyen d'un microcontrôleur 13, ce qui lui confère une grande stabilité en amplitude et en fréquence. Un convertisseur 14 numérique vers analogique (DAC), par exemple de modèle AD 5620, et un élément de synthèse numérique directe 15, par exemple de modèle AD 9834, sont utilisés, dans l'exemple décrit, pour obtenir la tension V(t).
Le circuit électrique alimentant la surface de détection 2a du capteur 2 est représenté de façon détaillée à la figure 18. La sortie V du générateur de tension de la figure 10 est amplifiée au moyen de l'amplificateur 7, par exemple de modèle LTC 6090.
L'évolution des isopotentielles du champ électrique E émanant du capteur 2, caractérisées par la tension V en fonction de la distance d entre un piéton P et le capteur, est représentée à la figure 19. La valeur de la densité surfacique de charges σί portées par le capteur 2 détermine la distance de détection du dispositif 1 , en ajustant la valeur efficace de la tension V(t).
Comme décrit précédemment, les données de référence sont avantageusement établies en relevant la tension Vs(d), en statique, pour le rapprochement d'un piéton P expérimentateur devant le capteur 2, comme représenté à la figure 20.
Le taux de variation de la tension Vs(d) est représenté sur la courbe de la figure 21 et défini par :
& HS (d)
La pente de ce taux de variation peut être définie par
Ad
Ces valeurs variant selon la surface du piéton les données de référence sont avantageusement établies sur la base de limites supérieure τΗ8 (d) et inférieure
' HInf (d) , comme décrit précédemment et comme représenté à la figure 22.
La configuration pour le calcul de la limite supérieure est représentée à la figure 22(a) : le piéton P est considéré au potentiel 0 V. On utilise les expressions suivantes :
d ,Sup La configuration pour le calcul de la limite inférieure est représentée à la figure 22(b) : le piéton P est considéré à un potentiel non nul. On utilise les expressions suivantes : * VR , Sup(d)avec : 0 < 77 < 1
Les courbes de la figure 23 représentent ces limites supérieure THSup {d) et inférieure τ HInf {d) , selon l'écart en pourcentage par rapport aux données de référence rHS (d) donnant les valeurs de β et η. Les courbes de la figure 23(a) correspondent à un écart de 10%, soit β = 1,1 et η = 0,9, celles de la figure 23(b) correspondent à un écart de 20%, soit β = 1,2 et η = 0,8. Dans cet exemple, la tension du générateur de tension 6 est égale à 30 V et sa fréquence à 10 MHz.
Comme représenté à la figure 24 et comme décrit précédemment, le système d'acquisition et d'analyse est configuré pour déterminer si l'évolution de la réponse du capteur 2 s'inscrit entre les limites supérieure τ HSup {d) et inférieure τ HInf {d) , pour des valeurs Ti ntrusion (d) acquises entre les distances minimum dmin et maximum dmax '■
Wlnf(d) < Tijntrusion (d) < THsup (d) et Tijntrusion (d) < Ti+ 1 , intrusion (d).
La distance àpiéton entre le piéton P et le véhicule 100 est de préférence connue par le biais de la vitesse du véhicule v. Lorsque celle-ci n'est pas accessible, la vitesse de rapprochement vrap est utilisée par le système d'acquisition et d'analyse, obtenue par la formule suivante
Ad
rap
Nx T
Dans le premier exemple de la figure 25, représenté par la première courbe de la figure 25(a), la distance de déplacement Ad est de 2 cm, l'intervalle de temps Te est de 1 ms, 4 acquisitions (N=4) sont nécessaires pour passer de d à d + Ad ; la vitesse de rapprochement vrap, et ainsi celle du véhicule, est estimée à 6 m/s environ. Dans le deuxième exemple, représenté par la deuxième courbe de la figure 25(a), 7 acquisitions (N=7) sont nécessaires, la vitesse est ainsi estimée à 3,33 m/s environ.
Les courbes de la figure 26 représentent différentes évolutions de la réponse du capteur τ en fonction de la distance d au capteur, et selon la nature de l'obstacle. La courbe 52 illustre une intrusion fugitive dans le champ du capteur, ne conduisant pas à une collision avec le véhicule. La courbe 51 illustre une intrusion conduisant à une collision avec le véhicule, mais ne correspondant pas à un piéton, étant par exemple un autre véhicule ou un plot de stationnement. La courbe 53 est inscrite entre les bornes supérieure τΗ8ιιρ {ά) et inférieure τ HInf {d) des données de référence, elle correspond ainsi à l'intrusion d'un piéton.
Lorsque l'intrusion d'un piéton est confirmée par le système d'acquisition et d'analyse, le ou les systèmes de protection sont avantageusement déclenchés pour protéger au mieux le piéton P.
La figure 27 illustre le fait que, comme précédemment décrit, les systèmes de protection sont avantageusement déclenchés lorsque le piéton est situé dans la zone centrale du pare-chocs du véhicule, notée (1). Les systèmes de protection peuvent être déclenchés lorsque le piéton est situé dans l'une des deux zones d'extrémité du pare-chocs, notées (2) et appelées zones transitoires, s'il s'en rapproche sensiblement. Les systèmes de protection ne sont avantageusement pas déclenchés lorsque le piéton est situé sur les côtés extérieurs des ailes avant du véhicule, zones notées (3) sur la figure 27.
Dans la variante représentée à la figure 28, le dispositif de détection 1 selon l'invention comporte trois capteurs capacitifs réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini, dont les surfaces de détection sont portées à un même potentiel V(t). Le capteur ayant pour capacité Csœnt est placé dans la zone centrale du pare-chocs avant du véhicule, les capteurs ayant pour capacité Cstmnsi et Cstmns2 étant placés dans les zones d'extrémité gauche et droite du pare-chocs du véhicule. Dans l'exemple décrit, ces capacités Cstmnsi et Cstmns2 évoluent de la même manière. La tension de sortie Vs(t) est avantageusement convertie en une tension continue au moyen d'un circuit convertisseur spécialisé VRMS -> VDC Comme décrit précédemment, la formule permettant d'obtenir la tension de sortie continue VSDC, en fonction des capacités des capteurs, est la suivante : Comme expliqué précédemment et visible à la courbe notée (1) de la figure 29, la tension Vs(t) augmente lorsqu'un piéton se rapproche du capteur central, l'évolution de la réponse du capteur s'inscrivant entre les limites supérieure τΗ8 (d) et inférieure rHInf (d) des données de référence, au moins un système de protection est alors déclenché, par exemple à une distance de 70 cm. Si le piéton est plus proche du capteur central que de l'un des capteurs d'extrémité, la tension Vs(t) augmente moins rapidement que dans le cas où il se rapproche du capteur central, comme visible à la courbe notée (2), un système de protection peut être néanmoins déclenché, par exemple à une distance d'environ 50 cm. Si le piéton est plus proche de l'un des capteurs d'extrémité que du capteur central, la tension Vs(t) diminue, sa variation en fonction de la distance devenant négative, comme visible à la courbe (3), et aucun système de protection n'est déclenché. Dans le cas de la courbe notée (4) où le piéton s'approche de l'un des capteurs d'extrémité perpendiculairement à l'aile avant du véhicule, correspondant à la zone notée (3) à la figure 27, aucun dispositif n'est déclenché, la variation de la tension Vs(t) chute rapidement, comme visible à la courbe notée (4) de la figure 29, aucun système de protection n'est déclenché.
Dans la variante des figures 30A et 30B, des capteurs ayant pour capacités Csavc, Csavd Qt Csavg sont placés à l'avant du véhicule, respectivement dans les zones centrale et d'extrémité droite et gauche, et des capteurs ayant pour capacités C , C et Csarg sont placés à l'arrière du véhicule, respectivement dans les zones centrale et d'extrémité droite et gauche.
Les tensions résultantes de chaque étage, VAVG(Î), VAVC(Î), VAVD(Î), VARG(Î), VARC(Î) et VARD(Î), sont avantageusement converties en tensions continues au moyen d'un circuit convertisseur spécialisé VRMS -> VDC
Le condensateur variable C, présent à chaque étage des circuits électriques représentés aux figures 30A et 30 B, permet de régler les amplitudes des tensions issues des différents capteurs.
L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.
Dans une variante, les limites supérieure et inférieure des données de référence sont établies de la même manière pour un cycliste, afin que le dispositif de détection 1 selon l'invention puisse le discriminer aisément d'autres obstacles.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection (1) d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec un véhicule (100), notamment un piéton (P) ou un cycliste, et d'analyse de la nature de cet obstacle, en vue notamment de déclencher une mesure protectrice adaptée, comportant :
- un capteur capacitif (2) réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini, et
- un système d'acquisition et d'analyse configuré pour comparer l'évolution de la réponse du capteur (2) à des données de référence concernant l'évolution de la réponse du capteur en fonction de la nature de l'obstacle, et déduire, en fonction au moins du résultat de cette comparaison, la nature de l'obstacle.
2. Dispositif selon la revendication 1 , dans lequel les données de référence concernent l'évolution, en fonction de la distance, de la réponse du capteur (2) à l'intrusion d'un piéton (P) ou d'un cycliste.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les données de référence correspondent à des limites supérieure (Ths (d) ) et inférieure (τΗΙη/ (ά) ) de la réponse du capteur (2) en fonction de la distance de l'obstacle au véhicule (dobstacie).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, configuré pour déclencher au moins un système de protection lorsque le système d'acquisition et d'analyse détermine que l'obstacle est un piéton (P) ou un cycliste, notamment au moins un Airbag placé à l'extérieur du véhicule (100), notamment à l'avant, et/ou un organe de soulèvement du capot, et/ou un moyen déclenchant un freinage d'urgence.
5. Dispositif selon la revendication précédente, configuré pour déclencher au moins un système de protection uniquement lorsque la vitesse du véhicule (v) dépasse une vitesse non nulle prédéfinie, notamment égale à 10 km/h, mieux à 12 km h.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un circuit électrique comportant un générateur de tension variable (6), notamment sinusoïdale, configuré pour porter une surface de détection (2a) du capteur (2) à un potentiel (V(t)).
7. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel l'évolution de la réponse du capteur (2) analysée par le système d'acquisition et d'analyse correspond à la variation dans le temps d'un signal représentatif des charges électriques {Qs) sur la surface de détection du capteur (2), mesuré par le circuit électrique, et dépendant au moins d'une capacité (G) du capteur, fonction d'un coefficient d'influence {Cmtmsion) de l'obstacle sur le capteur (2), ledit signal représentatif étant notamment le courant (7) circulant dans le capteur.
8. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel le coefficient d'influence {Cmtmsion) de l'obstacle sur le capteur (2) dépend au moins de la surface du capteur (Scapteur), de la permittivité (sobstac ) et de la surface corporelle (Sobstack) de l'obstacle, et de la distance {dobstack) entre l'obstacle et le capteur (2).
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins deux écrans de garde (3, 4), un premier écran de garde (3), mis à la masse, étant situé derrière le capteur (2), un second écran de garde (4), porté à un même potentiel (V(t)) que la surface de détection (2a) du capteur (2), étant situé entre cette dernière et le premier écran de garde (3).
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la plus grande distance de détection (Ddétection) au sein du périmètre de détection prédéfini est inférieure à 1,5 m, étant notamment égale à 1,25 m environ.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la fréquence d'acquisition des valeurs de la réponse du capteur (2) dépend de la vitesse (v) du véhicule (100), ladite fréquence d'acquisition étant notamment plus élevée quand la vitesse du véhicule est élevée, et correspondant de préférence à une distance de déplacement prédéfinie {Ad) du véhicule (100), notamment égale à 1 cm.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système d'acquisition et d'analyse est configuré pour déterminer si l'évolution de la réponse du capteur (2) est inscrite à l'intérieur des limites supérieure { τ HSup {d) ) et inférieure { τ HInf {d) ) des données de référence pour un ensemble de valeurs acquises, pour un intervalle de distances à l'obstacle prédéfini, comprises entre une distance minimum {dmin) et une distance maximum {dmax), notamment égales respectivement à 0,6 m et 1 m, la distance {dobstack) entre l'obstacle et le véhicule étant connue notamment par le biais au moins de la vitesse (v) du véhicule (100).
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, la vitesse (v) du véhicule (100) n'étant pas connue du dispositif, le système d'acquisition et d'analyse est configuré pour calculer et utiliser la vitesse de rapprochement (vrap), obtenue par le rapport (Ad/(N x Te)) entre la distance de déplacement prédéfinie du véhicule (Ad) et le produit entre un intervalle de temps prédéfini (Te) pour acquérir une nouvelle valeur et le nombre (N) de valeurs de la réponse du capteur (2) acquises pour passer de la distance courante (d) à (d+Ad).
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface de détection (2a) du capteur (2) est conductrice d'électricité, étant notamment une partie au moins de la calandre, de la jupe et/ou du pare-chocs avant du véhicule (100), ayant été rendus conducteurs d'électricité, notamment par application d'une peinture conductrice.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système d'acquisition et d'analyse comporte une mémoire dans laquelle sont préalablement enregistrées les données de référence.
16. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant deux capteurs capacitifs réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini, dont les surfaces de détection sont notamment portées à un même potentiel (V(t)).
17. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel un capteur est situé dans la zone centrale du pare-chocs avant du véhicule, au moins un capteur étant situé dans l'une des zones d'extrémité du pare-chocs avant, de préférence un capteur étant situé dans chaque zone d'extrémité droite et gauche du pare-chocs avant, de part et d'autre du capteur central.
18. Dispositif selon la revendication précédente, dans lequel la tension de sortie (Vs(t)) du circuit électrique varie selon qu'un obstacle se rapproche ou s'éloigne de l'un ou l'autre des capteurs, en fonction des capacités des capteurs, la tension de sortie augmentant de préférence lorsqu'un piéton ou un cycliste se rapproche du capteur central, si l'obstacle est plus proche du capteur central que de l'un des capteurs d'extrémité, la tension de sortie n'évoluant quasiment pas lorsque l'obstacle est à mi-chemin du capteur central et de l'un des capteurs d'extrémité, et la tension de sortie diminuant, sa variation en fonction de la distance devenant notamment négative, lorsque l'obstacle est plus proche de l'un des capteurs d'extrémité que du capteur central.
19. Procédé de détection d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec un véhicule (100), notamment un piéton (P) ou un cycliste, et d'analyse de la nature de cet obstacle, en vue notamment de déclencher une mesure protectrice adaptée, utilisant un dispositif de détection et d'analyse (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un capteur capacitif (2) réagissant à une intrusion dans un périmètre de détection prédéfini et un système d'acquisition et d'analyse, procédé dans lequel, lorsque le capteur (2) détecte une intrusion, le système d'acquisition et d'analyse :
- compare l'évolution de la réponse du capteur (2) à des données de référence concernant l'évolution de la réponse du capteur en fonction de la nature de l'obstacle, et
- déduit, en fonction au moins du résultat de cette comparaison, la nature de l'obstacle.
20. Structure de détection d'un obstacle susceptible d'entrer en collision avec un véhicule (100), notamment pour la mise en œuvre du procédé de détection selon la revendication précédente, comportant une surface de détection (2a) d'un capteur capacitif (2), portée à un potentiel (V(t)) non nul, et au moins deux écrans de garde (3, 4), un premier écran de garde (3), mis à la masse, étant situé derrière le capteur (2), un second écran de garde (4), porté à un même potentiel (V(t)) que la surface de détection (2a) du capteur (2), étant situé entre cette dernière et le premier écran de garde (3).
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