FR2787200A1

FR2787200A1 - Procede et dispositif de detection de la presence d'un obstacle a proximite d'un objet, notamment d'un vehicule

Info

Publication number: FR2787200A1
Application number: FR9915587A
Authority: FR
Inventors: Thilo Nass; Franck Seidel; Martin Noll; Frank Hoenes
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2000-06-16
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: DE19856974C1; FR2787200B1; US6384718B1

Abstract

Dispositif et procédé de détection d'un obstacle à proximité d'un objet (véhicule automobile) comprenant au moins un émetteur (S1, S2, S3, S4) émettant un signal impulsionnel reçu par au moins une paire de récepteurs (S1, S2, S3, S4) installés sur l'objet et recevant l'écho du signal impulsionnel. Un circuit d'exploitation mesure les temps de parcours pour détecter la présence d'un obstacle dans une première zone environnante (3) en comparant les temps de parcours à un premier et un second seuils. Le circuit d'exploitation constate la présence d'un obstacle dans une seconde zone environnante (8, 9) si le temps de parcours par rapport au premier récepteur est inférieur à un troisième seuil lui-même supérieur au second seuil, et si en même temps le temps de parcours vers le second récepteur est supérieur à un quatrième seuil supérieur lui-même au second seuil.

Description

La présente invention concerne un procédé de dé-

tection de la présence d'un obstacle à proximité d'un objet comprenant les étapes suivantes: - émission d'un signal impulsionnel à l'aide d'un émetteur localisé sur l'objet, -.réception d'un écho renvoyé par un obstacle correspondant

au signal impulsionnel à l'aide d'au moins un second récep-

teur localisé sur l'objet, - mesure des temps de parcours jusqu'à la réception d'un écho par les récepteurs, - constatation de la présence d'un obstacle dans une première

zone environnante de l'objet si le temps de parcours jus-

qu'au premier ou au second récepteur est inférieur à un

premier ou second seuil associé à ce récepteur respectif.

L'invention concerne également un dispositif de détection de la présence d'un obstacle à proximité d'un objet avec au moins un émetteur localisé sur l'objet pour émettre

un signal impulsionnel, au moins une paire de récepteurs lo-

calisés sur l'objet recevant un écho du signal impulsionnel renvoyé par un obstacle, ainsi qu'un circuit d'exploitation

pour mesurer le temps de parcours de l'écho reçu pour consta-

ter la présence d'un obstacle dans une première zone environ-

nante de l'objet si le temps de parcours vers le premier ou le second récepteur de la paire est inférieur au premier ou

second seuil associé au récepteur respectif.

De tels procédés et dispositifs s'appliquent à des systèmes d'assistance aux manoeuvres de rangement comme le

système " Parkpilot " de la demanderesse.

Etat de la technique

Le système " Parkpilot ", connu, comprend plu-

sieurs capteurs localisés sur un véhicule et servant à l'émission d'un signal impulsionnel et à la réception de

l'écho du signal impulsionnel renvoyé par un obstacle.

Un tel écho peut être reçu par le capteur qui a émis le signal impulsionnel mais également par les capteurs voisins. Le système " Parkpilot " détecte la présence d'un obstacle à l'aide de l'écho et génère différents signaux avertisseurs, entre autres un signal avertisseur d'arrêt qui I1 i 1XM indique au conducteur qu'il doit arrêter le véhicule si le retard entre l'émission de l'impulsion et l'arrivée de l'écho dans le capteur émetteur est inférieure à un premier seuil ou si la temporisation jusqu'à l'arrivée sur un capteur voisin est inférieure à un second seuil. Ce premier seuil définit une surface circulaire autour du capteur à l'intérieur de

laquelle la détection d'un obstacle produit le signal aver-

tisseur d'arrêt. Le second seuil définit une ellipse dont les deux foyers sont occupés l'un par le capteur émetteur et l'autre par le capteur récepteur; à l'intérieur de ce seuil, la détection de l'obstacle déclenche également le signal

avertisseur d'arrêt. Les seuils sont choisis pour que le che-

vauchement des cercles ou ellipses forme une bande de largeur aussi constante que possible devant une ligne sur laquelle se

trouvent les capteurs.

La largeur régulière de la bande est importante

pour arriver sur toute la longueur de la ligne à une fiabili-

té régulière de la signalisation lorsqu'on s'approche d'un obstacle et pour éviter que de petits obstacles puissent se rapprocher du véhicule sans être détectés. Pour des raisons de coût, il est souhaitable de réduire au minimum le nombre de capteurs; plus la distance entre les différents capteurs

est grande par rapport à la largeur de la bande et plus for-

tement variera cette largeur.

Ce problème est particulièrement grave si les capteurs sont utilisés avec un angle d'ouverture limité et si

du fait des conditions aux limites, extérieures, la diffé-

rence entre les différents capteurs ne peut être maintenue constante.

La figure 4 montre schématiquement cette situa-

tion par un exemple dans le cas d'une installation de quatre

capteurs Si, S2, S3, S4 le long d'un pare-chocs 1 de véhi-

cule; la distance entre les capteurs S2, S3 est plus grande

qu'entre les capteurs Si, S2 ou S3, S4, car entre les cap-

teurs S2, S3 se trouve par exemple la plaque minéralogique du

véhicule. Le pare-chocs 1 est représenté de manière schémati-

que par un segment de droite. Chaque capteur est en mesure d'émettre des signaux dans une zone de détection par exemple

i il T - i1X-

conique et de recevoir dans cette zone; le capteur se trouve

au sommet du cône. Un signal avertisseur est déclenché lors-

qu'un capteur reçoit l'écho de son propre signal avant la fin

d'une durée maximale représentant un premier seuil. Ce cri-

tère d'avertissement définit les surfaces F1, F2, F3, F4 en forme de secteurs, associées à chaque capteur comme cela est

représenté dans la figure.

On génère en outre un signal avertisseur si un capteur reçoit un écho croisé d'un capteur voisin avant la fin d'une durée maximale représentant un second seuil. A l'aide de ce second critère d'avertissement, on détecte des obstacles situés dans les zones E12, E23, E34 correspondant chaque fois à la zone de chevauchement des zones de saisie de deux capteurs; ces zones sont délimitées par un arc

d'ellipse dont les foyers correspondent au capteur.

Dans la zone comprise entre deux capteurs, à proximité immédiate du parechocs 1 se trouvent les zones mortes A12, A23, A34 dans lesquelles ils ne peuvent recevoir aucun signal. Du fait de la distance plus grande entre les capteurs S2 et S3, la zone morte A23 est plus grande que celle des deux zones voisines, et l'extension de la zone E23 dans laquelle on peut détecter un obstacle par un écho croisé est faible dans la direction perpendiculaire à l'extension du

pare-chocs. Il peut ainsi arriver qu'un petit obstacle tra-

verse la zone E23 entre deux impulsions successives des cap-

teurs S2, S3 et atteint la zone morte A23 sans qu'il n'ait

renvoyé d'écho qui pourrait déclencher un signal avertisseur.

Avantages de l'invention

Pour éviter ces inconvénients, la présente inven-

tion propose un procédé du type défini ci-dessus caractérisé par: - la sélection d'un troisième et d'un quatrième seuils chaque fois supérieurs respectivement au premier et au second seuils, puis

- la constatation de la présence d'un obstacle dans une se-

conde zone environnante de l'objet si le temps de parcours vers le premier récepteur est inférieur au troisième seuil

et si en même temps le temps de parcours vers le second ré-

cepteur est supérieur au quatrième seuil.

Pour mettre en euvre un tel procédé, le disposi-

tif selon l'invention est caractérisé en ce que le circuit d'exploitation constate la présence d'un obstacle dans une seconde zone environnante si le temps de parcours vers le premier récepteur est inférieur à un troisième seuil lui-même choisi supérieur au premier seuil, et si en même temps le temps de parcours vers le second récepteur est supérieur à un

quatrième seuil lui-même choisi supérieur au second seuil.

Le procédé et le dispositif de détection de la présence d'un obstacle à proximité d'un objet selon l'invention permettent d'étendre la plage de détection d'un dispositif comprenant au moins un émetteur et au moins une

paire de récepteurs surveillant une première zone environ-

nante de l'objet par l'exploitation de l'écho direct et de l'écho croisé, reçu, en l'étendant sélectivement dans une

zone d'espace située du côté opposé de l'autre récepteur res-

pectif par rapport à un premier récepteur sans qu'en même temps la zone de détection (notamment dans un domaine compris entre les récepteurs) soit agrandie de manière importante transversalement à cette direction d'installation comme cela serait par exemple le cas si l'on augmentait simplement le

premier et le second seuils.

Pour cela, on détecte la présence d'un obstacle dans une seconde zone environnante de l'objet seulement si le temps de parcours vers le premier récepteur est inférieur à un troisième seuil et si en même temps le temps de parcours

vers le second récepteur est supérieur à un quatrième seuil.

De façon analogue, on peut également étendre la

zone de contrôle de l'autre côté du premier récepteur.

Un domaine d'application préférentiel du procédé et du dispositif est celui des installations d'assistance aux

manoeuvres de garage pour des véhicules automobiles.

Grâce à la construction simple du dispositif se-

lon l'invention, les récepteurs utilisés sont de préférence identiques et peuvent également servir d'émetteurs. Des tels

émetteurs/récepteurs seront appelés ci-après brièvement cap-

teurs. Pour détecter en sécurité un obstacle à proximité

d'un objet étendu, il est préférable que le dispositif com-

porte au moins deux paires de récepteurs réparties le long

d'une ligne limite de l'objet. Si l'objet est un véhicule au-

tomobile, la ligne limite correspond avantageusement aux

pare-chocs du véhicule.

La combinaison de deux capteurs sous la forme d'une paire signifie uniquement qu'un capteur est en mesure

de recevoir un écho croisé d'un autre capteur respectif. Ain-

si dans la disposition décrite ci-dessus et représentée à la figure 4, les capteurs Sl, S2, S2 et S3, et S3, S4 peuvent

constituer des paires.

Pour la mise en ouvre du procédé selon l'invention, les paires sont de préférence fixées pour que la distance entre les capteurs d'une même paire soit inférieure à celle séparant les capteurs n'appartenant pas à une même paire. Les secondes zones environnantes surveillées par les deux paires de capteurs doivent se chevaucher à

l'extérieur des premières zones environnantes.

Dessins La présente invention sera décrite ci-après de

manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans les-

quels: - la figure 1 montre une disposition de deux capteurs sur un objet correspondant à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 montre une disposition d'une paire de capteurs selon un second mode de réalisation,

- la figure 3 montre la coopération de deux paires de cap-

teurs selon la réalisation de la figure 2, - la figure 4 montre la disposition de quatre capteurs selon

l'état de la technique.

Description des modes de réalisation préféren-

tiels

La figure 1 montre le principe de l'invention ap-

pliqué à une disposition de deux capteurs à ultrasons Si, S2 sur une ligne limite 1 d'un objet. Les capteurs Si, S2 émet- tent des impulsions d'ultrasons et une unité d'exploitation (non représentée) mesure le temps écoulé entre l'émission de

l'impulsion et la réception d'un écho dans l'un des capteurs.

Les deux capteurs peuvent alterner comme émetteurs d'une im-

pulsion d'ultrasons. L'unité d'exploitation compare les temps écoulés entre l'arrivée de l'écho direct, c'est-à-dire de l'écho reçu par le capteur qui a émis l'impulsion d'ultrasons à un premier seuil; il avertit du rapprochement de l'objet par rapport à un obstacle, si le temps de parcours de l'écho direct est inférieur au premier seuil. Chaque capteur détecte ainsi à l'aide de son écho direct, les obstacles à l'intérieur d'un domaine semi-circulaire F1 ou F2 dont le

capteur occupe le centre.

L'unité d'exploitation compare en outre le temps de parcours d'un écho croisé, c'est-à-dire le temps écoulé entre l'émission d'une impulsion d'ultrasons par le capteur

Sl et la réception d'un écho par le capteur S2 ou inverse-

ment, à un second seuil; il avertit du rapprochement d'un obstacle, si le temps de parcours est plus petit. Ce critère d'avertissement définit un domaine E12 sous la forme d'une

demi-ellipse dont les foyers sont les capteurs Sl, S2. Le se-

cond seuil est par exemple choisi pour que le petit rayon de l'ellipse soit pratiquement égal au rayon des demi-cercles F1 ou F2 pour que le chevauchement des surfaces de demi-cercles

F1, F2 et de la surface de la demi-ellipse E12 donne une pre-

mière zone environnante 3 (surface hachurée par des lignes

continues à la figure 1) sous la forme d'une bande ayant sen-

siblement la même largeur.

Selon l'invention, il est prévu que l'unité d'exploitation génère également un signal avertisseur, si le temps de parcours de l'écho direct par exemple du capteur S1

est inférieur à un troisième seuil lui-même supérieur au pre-

mier seuil et si en même le temps de parcours d'un écho croi-

sé est supérieur à un quatrième seuil lui-même supérieur au second. Des obstacles dont les échos satisfont à ce critère

d'avertissement, se situent dans une seconde zone environ-

nante 8 en forme de faucille du côté 1 opposé à celui du cap-

teur Si; cette zone est caractérisée par des hachures interrompues. Toute la zone de contrôle dans laquelle les capteurs Si, S2 détectent un obstacle, est étendue dans la direction longitudinale de la seconde zone environnante 8, mais entre les deux capteurs Si, S2, la limitation de la zone

de contrôle ne change pas.

De façon correspondante, en tenant compte de

l'écho croisé ayant un temps de parcours supérieur au qua-

trième seuil et de l'écho direct du second capteur en dessous du troisième seuil, on élargit la zone de contrôle dans la direction opposée par la zone d'environnement 9 en forme de faucille. La figure 2 montre une seconde réalisation de l'invention qui se distingue de celle de la figure 1 en ce que les capteurs Si, S2 ont un angle d'ouverture a qui est significativement inférieur à 180 et correspond par exemple à environ à 120'C dans lesquels ils émettent et reçoivent des impulsions d'ultrasons. Les zones F1, F2 sont représentées à

la figure par des hachures montant de gauche vers la droite.

La zone E12 de laquelle on peut recevoir un écho croisé avec un temps de parcours inférieur au second seuil

est significativement plus petite que dans le cas de la fi-

gure 1 et est caractérisée par des hachures descendantes.

Seules les pointes 8', 9' situées du côté opposé de la ligne limite 1 et appartenant aux zones environnantes 8, 9 en forme

de faucilles, se trouvent dans la zone de détection des cap-

teurs Si, S2 dans lesquels ils émettent des signaux et peu-

vent recevoir les échos. Dans le cadre de l'invention, cela

ne crée aucune difficulté. Le critère d'avertissement, c'est-

à-dire le critère de déclenchement d'un signal avertisseur est d'une part l'arrivée d'un écho direct avant le troisième seuil et d'autre part la non réception d'un écho croisé avant le quatrième seuil. Comme en dehors de la surface d'intersection des zones de détection des deux capteurs Si, i ffFï -- IIIU S2, on ne recevra jamais d'écho croisé, la seconde partie du

critère d'avertissement est toujours satisfaite dans ces zo-

nes. Dans la figure, cette situation est représentée par les

hachures croisées qui caractérisent les zones 8 et 9 remplis-

sant le critère d'avertissement se trouvant en dehors de la surface d'intersection des plages de détection des capteurs respectifs, est représentée en dehors de la surface

d'intersection des plages de détection des capteurs respec-

tifs et ces hachures pénètrent dans les plages F1, F2.

La figure 3 montre une disposition de capteurs Si

à S4 selon l'invention sur un pare-chocs 2 d'un véhicule au-

tomobile. Les capteurs sont répartis sous la forme de deux paires Si, S2 ou S3, S4; la distance entre deux capteurs d'une paire est inférieure à celle entre le capteurs voisins

S2, S3 de paires différentes. La référence 3 désigne une pre-

mière zone environnante du véhicule ou des capteurs Si, S2, S3, S4 dans laquelle on détecte les obstacles, car leur écho direct ou croisé arrive avant le premier ou le second seuil sur l'un des capteurs. Les cercles 4, 5 entourent des zones autour des capteurs S2, S3 dans lesquels on détecte l'écho

direct avant le troisième seuil.

Les arcs d'ellipse 6, 7 dont les foyers sont les capteurs Si, S2 ou S3, S4 désignent les limites de la plage

définie par le quatrième seuil. Les zones hachurées 8, 9 dé-

signent chaque fois la seconde zone environnante de la pre-

mière paire de capteurs Sl, S2 ou de la seconde paire de capteurs S3, S4. Ces zones environnantes 8, 9 se composent chaque fois d'une surface partielle en forme de faucille non située du côté du pare-chocs 2 et d'une surface résiduelle essentiellement triangulaire, du côté du pare- chocs 2. Les

capteurs S2, S3 reçoivent des signaux d'écho direct des sur-

faces partielles en forme de faucilles avant le troisième seuil; les échos croisés sont reçus peu après le quatrième seuil. A partir des surfaces résiduelles essentiellement triangulaires des secondes zones environnantes, on ne reçoit

aucun écho croisé, car les capteurs S1-S4 ne sont pas en me-

sure d'envoyer dans cette zone, des impulsions d'ultrasons ou de les recevoir de telles zones. A la fois dans les surfaces

partielles en forme de faucilles et dans les surfaces rési-

duelles, on réalise toutefois le critère d'avertissement, de sorte que lorsqu'un petit obstacle pénètre dans les secondes zones environnantes 8, 9, l'avertissement sera déclenché de manière garantie. Le troisième et le quatrième seuils des paires de

capteurs sont choisis pour que les secondes zones environnan-

tes 8, 9 s'étendent chaque fois à une certaine distance de part et d'autre des plans 10, 11 perpendiculaires à la courbe théorique entre les capteurs Si, S2 ou S3, S4 et passant par

les capteurs S2, S3. Le sens de cette caractéristique appa-

raît si l'on considère le rapprochement du véhicule d'un obs-

tacle de grande dimension comme par exemple le coin 12 d'une construction. La situation représentée à la figure 3 montre

le coin 12 d'une construction qui se trouve de manière signi-

ficative en dehors de la seconde zone environnante la plus

proche, si bien qu'aucun signal avertisseur ne sera déclen-

ché. L'avertissement contre le rapprochement du coin de la construction est seulement souhaité si ce coin pénètre dans la première zone environnante 3. Le coin de la construction coupe l'arc d'ellipse 7. Cette partie du coin 12 située à l'intérieur de l'arc d'ellipse 7 fournit ainsi un écho croisé qui arrive sur l'un des capteurs S3, S4 avant le quatrième seuil. Si le véhicule continue de se rapprocher du coin de la construction, la seconde zone environnante 9 commence également à être chevauchée. Si cela est le cas, on aura néanmoins un écho croisé du coin de la construction avant le quatrième seuil, de sorte que le dispositif selon l'invention

(contrairement à un petit obstacle) ne réagira pas à la péné-

tration du coin 12 dans la seconde zone environnante 9. On aura de cette manière, sélectivement une extension de la plage d'avertissement du dispositif de détection vers l'avant pour de petits obstacles pour lesquels on aurait dans d'autres conditions le risque de " passage " à travers la première zone environnante 3 jusque dans la zone morte entre les capteurs S2, S3 qui serait particulièrement importante alors que pour de grands obstacles comme par exemple le coin

- 'IT- -lm.

12 d'une construction, le procédé d'avertissement usuel est suffisant, le procédé selon l'invention se comportant comme

le procédé connu.

t fft- l Il

Claims

R E V E N D I C A T I ON S

1 ) Procédé de détection de la présence d'un obstacle à proximité d'un objet comprenant les étapes suivantes: - émission d'un signal impulsionnel à l'aide d'un émetteur (Si, S2, S3, S4) localisé sur l'objet, - réception d'un écho renvoyé par un obstacle correspondant

au signal impulsionnel à l'aide d'au moins un second récep-

teur (Si, S2, S3, S4) localisé sur l'objet, - mesure des temps de parcours jusqu'à la réception d'un écho par les récepteurs (S1, S2, S3, S4), constatation de la présence d'un obstacle dans une première zone environnante (3) de l'objet si le temps de parcours jusqu'au premier ou au second récepteur est inférieur à un premier ou second seuil associé à ce récepteur respectif, caractérisé par - la sélection d'un troisième et d'un quatrième seuils chaque fois supérieurs respectivement au premier et au second seuils, puis

- la constatation de la présence d'un obstacle dans une se-

conde zone environnante (8) de l'objet si le temps de par-

cours vers le premier récepteur est inférieur au troisième

seuil et si en même temps le temps de parcours vers le se-

cond récepteur est supérieur au quatrième seuil.

2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on constate la présence d'un obstacle dans une autre seconde zone environnante (9) si le temps de parcours vers le second récepteur est inférieur au troisième seuil et si en même

temps le temps de parcours vers le premier récepteur est su-

périeur au quatrième seuil.

3 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé-

dentes, caractérisé en ce que

l'objet est un véhicule automobile.

4 ) Dispositif de détection de la présence d'un obstacle à proximité d'un objet avec au moins un émetteur (Si, S2, S3, S4) localisé sur l'objet pour émettre un signal impulsionnel,

- au moins une paire de récepteurs (Sl, S2; S3, S4) locali-

sés sur l'objet recevant un écho du signal impulsionnel renvoyé par un obstacle et, - un circuit d'exploitation pour mesurer le temps de parcours de l'écho reçu pour constater la présence d'un obstacle dans une première zone environnante (3) de l'objet si le temps de parcours vers le premier ou le second récepteur de la paire est inférieur au premier ou second seuil associé au récepteur respectif, caractérisé en ce que le circuit d'exploitation constate la présence d'un obstacle

dans une seconde zone environnante (8, 9) si le temps de par-

cours vers le premier récepteur est inférieur à un troisième seuil luimême choisi supérieur au premier seuil, et si en même temps le temps de parcours vers le second récepteur est supérieur à un quatrième seuil luimême choisi supérieur au

second seuil.

) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la seconde zone environnante (8, 9) est située complètement

du côté de l'autre récepteur (S2, S3) non tourné vers un ré-

cepteur (Si, S4) de la paire de récepteurs, à une distance d'un plan (10, 11) passant par le second récepteur (S2, S3)

et perpendiculaire à la jonction entre le premier et le se-

cond récepteurs.

6 ) Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que

les récepteurs (Si, S2, S3, S4) sont identiques et chaque ré-

cepteur fonctionne comme émetteur.

7 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4

à 6, caractérisé en ce qu'

il comprend deux paires (Si, S2; S3, S4) de récepteurs ré-

partis le long d'une ligne limite de l'objet.

8 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la distance entre deux récepteurs d'une paire est inférieure

à celle entre des récepteurs de paires différentes.

9 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le troisième et le quatrième seuils sont choisis pour que les secondes zones environnantes (8, 9) surveillées par les deux paires de capteurs (Si, S2; S3, S4) se chevauchent à

l'extérieur de la première zone environnante (3).

) Dispositif l'une quelconque des revendications 4 à 9,

caractérisé en ce que

l'objet est un véhicule automobile.