FR2936766A3 - Procede de traitement de signaux issus de differents capteurs pour determiner la position d'un organe de commande de direction d'un vehicule automobile - Google Patents
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Abstract
Procédé de traitement de signaux issus de différents capteurs mesurant la valeur d'un même paramètre physique, comprenant une étape de construction d'un signal de la valeur mesurée du paramètre physique, caractérisé en ce que, dans un premier mode de fonctionnement, on utilise, dans l'étape de construction, exclusivement le signal issu d'un même capteur, appelé capteur principal.
Description
La présente invention concerne un procédé de traitement de signaux apte à fournir une mesure sécurisée d'un paramètre physique. L'invention porte aussi sur un support de données comprenant des moyens logiciels de mise en oeuvre du procédé de traitement. L'invention porte encore sur un calculateur de traitement de signaux mettant en oeuvre ce procédé de traitement et sur un véhicule automobile comprenant un tel calculateur.
Dans le cadre des développements de véhicules à commandes découplées, les stratégies de commande des systèmes actifs de direction sont étudiées. Ces études peuvent être scindées en deux parties : - l'étude des stratégies de la restitution d'effort au niveau du volant pour le conducteur, l'étude des stratégies de braquage des roues en fonction de l'angle de braquage souhaité par le conducteur.
Il est important dans ces systèmes de connaître de manière aussi sûre et précise que possible la position du volant, qui détermine un angle de consigne de braquage des roues. Une façon de mesurer précisément cette position est de tripliquer la mesure. Il faut ensuite arbitrer entre toutes les mesures disponibles pour fournir une seule mesure au système, cette mesure devant être sécurisée.
Ainsi, il est connu de la demande US 2003/0233181 d'utiliser différents éléments de capteurs de couple fournissant chacun un signal pour générer trois paires de signaux puis de sélectionner une paire de signaux afin de calculer un signal de couple.
Le but de l'invention est de fournir un procédé de traitement de signaux permettant d'offrir une solution alternative aux procédés de traitement MS\REN108FR.dpt connus de l'art antérieur et permettant d'améliorer les procédés de traitement connus de l'art antérieur. En particulier, l'invention propose un procédé de traitement simple, mettant en oeuvre des moyens simples pour obtenir une mesure sécurisée. Le procédé de traitement permet en outre de faire apparaître le cas échéant la nature des pannes des capteurs utilisés pour la mesure.
Selon l'invention, le procédé de traitement de signaux issus de différents capteurs mesurant la valeur d'un même paramètre physique, comprend une étape de construction d'un signal de la valeur mesurée du paramètre physique. Il est caractérisé en ce que, dans un premier mode de fonctionnement, on utilise, dans l'étape de construction, exclusivement le signal issu d'un même capteur, appelé capteur principal.
Dans un deuxième mode de fonctionnement, on peut utiliser, dans l'étape de construction, au moins un des signaux fournis par les autres capteurs, à l'exclusion du signal fourni par le capteur principal.
Le premier mode de fonctionnement peut être actif lorsque le capteur 20 principal n'est pas défaillant et lorsque le signal fourni par le capteur principal est cohérent avec au moins un des autres capteurs. Le capteur principal peut être disponible lorsque la valeur du signal qu'il mesure est comprise dans un premier intervalle donné et lorsque la 25 valeur de la dérivée de ce signal est comprise dans un deuxième intervalle donné. Le procédé de traitement peut comprendre une étape de filtrage des signaux issus des capteurs et une étape de détection des défaillances 30 des capteurs. MS\REN 108FR.dpt Le procédé de traitement peut comprendre une étape de détermination de pannes de cohérence des signaux issus des différents capteurs. Le procédé de traitement peut comprendre une étape de gestion des 5 pannes et de réhabilitation des capteurs dans des conditions déterminées.
Selon l'invention, le calculateur comprend des moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre des étapes du procédé de traitement défini 10 précédemment. Selon l'invention, le système de direction de véhicule automobile comprend un calculateur défini précédemment et apte à déterminer les position et vitesse d'un organe de commande de direction. Selon l'invention, le véhicule automobile comprend un système de direction défini précédemment.
Les dessins annexés représentent, à titre d'exemple, un mode de 20 réalisation d'un calculateur selon l'invention et un mode d'exécution du procédé de traitement de données selon l'invention.
La figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un calculateur selon l'invention. La figure 2 est un logigramme des principales étapes d'un mode d'exécution du procédé de traitement selon l'invention.
Les figures 3A à 3C sont des logigrammes de la dernière étape principale 30 de ce mode d'exécution. MS\REN108FR.dpt 15 25 La figure 4 est un graphique illustrant différents signaux du système dans un cas particulier de fonctionnement.
Le calculateur 1 de la figure 1 comprend différentes entrées et différentes sorties. Il permet de fournir, à partir de signaux, issus de trois capteurs, une mesure sécurisée d'un paramètre physique. Ce paramètre physique peut notamment être la position d'un organe de commande de direction de véhicule automobile et en particulier la position angulaire d'un volant de direction de véhicule automobile. Le calculateur comprend des moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre du procédé de traitement selon l'invention, c'est-à-dire qu'il comprend des moyens de mise en oeuvre des étapes du procédé de traitement selon l'invention. Ces moyens peuvent comprendre des programmes d'ordinateur.
Le calculateur 1 fait partie d'un sous-système comprenant également trois capteurs de mesure de la valeur du paramètre physique, un capteur principal et deux capteurs auxiliaires.
Le calculateur comprend différentes entrées : - une entrée de signal du capteur principal Main, - une entrée de signal du premier capteur auxiliaire Subi, une entrée de signal du deuxième capteur auxiliaire Sub2, une entrée de signal d'indisponibilité du capteur principal Main indisponible, une entrée de signal d'indisponibilité du premier capteur auxiliaire Sub 1_indisponible, une entrée de signal d'indisponibilité du deuxième capteur auxiliaire Sub2 indisponible, une entrée de calibrations Calibrations recevant différents 30 paramètres de fonctionnement du calculateur et qui sont utilisés dans le procédé de traitement selon l'invention, comme des MS\REN 108FR.dpt intervalles de position et des intervalles de vitesses acceptés pour le capteur, la tolérance acceptée sur la différence entre deux mesures de capteur différents, des paramètres de temporisation et de fréquence d'échantillonnage du modèle sur lequel repose le procédé de traitement.
Le calculateur comprend différentes sorties : une sortie de signal de mesure sécurisée Mesure Fault Tolerant, une sortie de signaux de mesures médianes Mesure, - une sortie de signaux de vitesses Vitesses, une sortie de signaux de pannes des capteurs Panne capteurs, une sortie de signaux de défaillances Defaillance, une sortie de signaux de pannes de position Pannes position_min max, - une sortie de signaux de pannes de vitesse Pannes vitesse min max, une sortie de signaux de pannes de cohérence Panne coherence, - une sortie de signaux de type une panne de cohérence Une Panne de coherence, une sortie de signaux de type deux pannes de cohérence Deux Pannes de coherence.
Le capteur principal et les deux capteurs auxiliaires mesurent la valeur de la même grandeur physique. Néanmoins, le capteur principal fournit en mode nominal la mesure la plus précise et la plus fiable. Ainsi, en mode nominal de fonctionnement du système, c'est la mesure de ce capteur principal que l'on retrouve en sortie du calculateur. Pour diagnostiquer l'état de ce capteur, on se sert de deux capteurs auxiliaires Subi et Sub2. Ces capteurs auxiliaires servent à sécuriser et rendre robuste la valeur de mesure fournie en sortie. MS\REN 108FR.dpt Dans la suite, on définit un capteur en panne, s'il est défaillant, s'il est impliqué dans une panne de cohérence ou s'il est indisponible. Ces notions sont expliquées plus bas.
Comme représenté à la figure 2, le calculateur comprend plusieurs modules de traitement de données. Ces modules correspondent à différentes étapes du procédé de traitement selon l'invention.
Un premier module 2 de filtrage et de détection de défaillances comprend 10 des moyens de filtrage et des moyens de détection de défaillances.
Les moyens de filtrage comprennent un filtre médian filtrant le signal issu de chaque capteur. Ce filtre utilise les valeurs des signaux issus des capteurs aux instants t, t-Te et t-2xTe (avec Te, la période 15 d'échantillonnage), et en déduit, pour chaque capteur, une valeur médiane. Cela permet d'éviter d'avoir des mesures incohérentes dues à du bruit (CEM/trame dégradée).
Ensuite, les moyens de détection de défaillances détectent les 20 éventuelles défaillances des capteurs. Un capteur est défaillant dans au moins un des trois cas : sa mesure (par exemple mesure de position) n'est pas comprise dans un intervalle donné, la dérivée de sa mesure (par exemple la vitesse) n'est pas 25 comprise dans un intervalle donné, il est indisponible.
Les moyens de détection comprennent des comparateurs pour comparer les signaux issus des filtres à des valeurs Valeur mesure min et 30 Valeur mesure max définies par calibration. De cette manière, les moyens de détection vérifient si les valeurs filtrées sont ou non MS\REN 108FR.dpt comprises dans l'intervalle [Valeur mesure min ; Valeur mesure max]. Si la valeur en sortie du filtre médian n'est pas comprise dans l'intervalle, on en déduit une panne de défaillance de type "position" sur le capteur considéré. Dans le cas contraire, on en déduit qu'il n'y a pas de panne de défaillance de type "position".
Le premier module comprend aussi un moyen de dérivation. Ce moyen permet de dériver les signaux issus des filtres, pour obtenir des signaux dérivés, correspondant à des vitesses. Les moyens de détection comprennent aussi des comparateurs pour comparer les signaux issus du moyen de dérivation à des valeurs Vitesse mesure min et Vitesse mesure max définies par calibration. De cette manière, les moyens de détection vérifient si les valeurs dérivées sont ou non comprises dans l'intervalle [Vitesse mesure min ; Vitesse mesure max]. Si la valeur en sortie du moyen de dérivation n'est pas comprise dans l'intervalle, on en déduit une panne de défaillance de type "vitesse" sur le capteur considéré. Dans le cas contraire, on en déduit qu'il n'y a pas de panne de défaillance de type "vitesse". Une valeur de dérivée trop élevée indique par exemple que la valeur issue du capteur n'est pas assez stable.
En sortie de ce premier module, les informations suivantes peuvent être recueillies : - les valeurs médianes, - les dérivées des valeurs médianes, - les pannes de position min/max, - les pannes de vitesse min/max, - les défaillances des capteurs (panne de position min/max, panne de vitesse min/max, ou capteur indisponible).
MS\REN 108FR.dpt Un deuxième module 3 détecte les pannes de cohérence. Il reçoit en entrée les valeurs médianes et le statut ("en panne" ou "pas en panne") de chaque capteur (provient d'un troisième module 4).
Une panne de cohérence est détectée si l'écart entre les mesures de deux capteurs considérés est supérieur à une tolérance fixée par l'utilisateur via un paramètre de calibration "Tolérance". Ainsi, le deuxième module comprend des comparateurs pour déterminer si ces différences sont ou non supéreures à une valeur tolérable.
Cependant, on ne détecte une panne de cohérence qu'entre deux capteurs qui ne sont pas en panne. (En effet, il serait absurde de regarder la cohérence de deux mesures sachant qu'un des deux capteurs est défaillant). En sortie de cet étage, on trouve trois signaux. Chaque signal étant un booléen indiquant une panne éventuelle de cohérence entre deux capteurs.
20 Un troisième module 4 de gestion des pannes et de réhabilitation des capteurs permet de gérer les différents types de pannes et de réhabiliter les capteurs.
Ce module comprend trois entrées recevant chacune trois bus 25 comprenant chacun trois signaux.
La première entrée reçoit les pannes de type "défaillance". Si un capteur est défaillant, alors on mémorise la panne pendant une durée égale à Duree rehabilitation panne seconde. Pendant toute cette durée, le 30 capteur concerné est en panne et la variable panne XXXX defaillant passe à 1. (XXXX est le nom du capteur concerné) MS\REN 108FR.dpt15 La deuxième entrée reçoit les pannes de type "cohérence". On distingue : ù les pannes de type "une panne de cohérence" : Ce cas se produit quand les trois capteurs ne sont pas en panne, et qu'il n'y a qu'une seule panne de cohérence détectée. Dans ce cas là, il y a deux capteurs invalides, et on considère que le capteur médian indique la bonne valeur. Cependant, cet état est le plus souvent transitoire. C'est pourquoi on introduit une notion de temporisation avant d'indiquer une panne sur les deux capteurs indiquant la panne de cohérence. Quand cet état est détecté, on incrémente un compteur. Si ce compteur dépasse la valeur "Seuil temps cumule panne seconde" sur une durée donnée "Duree rehabilitation panne seconde", alors la panne est mémorisée, et les deux capteurs en défaut sont exclus pendant une durée "Duree rehabilitation panne seconde". On fait aussi passer la variable panne 00( exclu à 1. (XXXX étant les noms des deux capteurs en panne).
les pannes de type "deux pannes de cohérence" : Ce cas se produit quand les trois capteurs ne sont pas en panne. S'il y a deux pannes de cohérences, alors un capteur est en défaut et on mémorise une panne sur ce capteur pendant une durée égale à Duree rehabilitation_panne seconde et la variable Panne XXXX coherence memorise passe à 1. Dans ce cas là, il n'y a pas besoin de lancer de temporisation, cet état n'étant pas transitoire.
En sortie de ce troisième module, on indique les capteurs en panne par le biais des variables panne XXXX (XXXXétant le nom du capteur) MS\REN 108FR.dpt Enfin, c'est dans un quatrième module de décision que se fait l'arbitrage de la mesure sécurisée, c'est aussi lui, qui indique les types de panne. Ce module sert notamment à construire la valeur de mesure sécurisée. Le quatrième module reçoit en entrée : - les signaux de mesures médianes issus du filtre du premier module, les signaux de pannes de capteurs issus du troisième module, - les signaux de pannes de cohérence issus du deuxième module.
Le quatrième module fournit en sortie : un signal de mesure sécurisée, - des signaux indiquant les pannes de type "une panne de cohérence", - des signaux indiquant les pannes de type "deux pannes de cohérence".
Dès qu'un capteur est en panne, les tests de cohérence lui étant associés, ne sont plus vérifiés.
Dans la mesure du possible, on essaie de faire en sorte que la mesure 20 sécurisée fournie en sortie du quatrième module soit celle émanant du capteur principal.
On peut résumer tous les cas de figure de l'arbitrage de la mesure sécurisée dans le tableau ci-dessous : Sécurisée Mesure Panne du main Pannes des autres capteurs Pannes de cohérence 'Type de panne" Oui Subi et Sub2 ERREUR Oui Subi Sub2 Oui Sub2 Subi Oui Aucune Subl/Sub2 Subi(si prioritaire) Oui Aucune Non moyenne(Subl,Sub2) Non Subi ou Sub2 Main Non Aucune Aucune Main Une panne de cohérence Main Non Aucune Subi /Sub2 Non Aucune Main/Subi Sub2 Une panne de cohérence Non Aucune Main/Sub2 Subi Une panne de cohérence de Deux pannes cohérence Non Aucune Main/Subt et Main/Sub2 moyenne(Subl,Sub2) Deux pannes de cohérence Main Non Aucune Main/Sub1 et Subi/Sub2 Non Aucune Main/Sub2 et Subi/Sub2 Main Deux pannes de cohérence Non Aucune Main/Subi et Main/Sub2 et Subi/Sub2 Main Dans ce tableau, les notations suivantes sont utilisées : MS\REN 108FR.dpt 25 Main = capteur principal, Subi = premier capteur auxiliaire, et Sub2 = deuxième capteur auxiliaire.
Ce tableau résume le logigramme des figures 3A à 3C.
Un exemple de fonctionnement du calculateur est maintenant décrit ci-dessous en référence à la figure 4.
Dans cet exemple, on suppose que le capteur principal de mesure de position est défaillant et que son signal de sortie évolue comme un bruit blanc. Les tolérances de position sont fixées à 0 et 100 et les tolérances de vitesse sont fixées de -100 à 100.
On voit que le capteur principal n'a pas un comportement cohérent avec les deux capteurs (Subi et Sub2, dont les signaux sont représentés en traits pointillés et mixtes sur le graphique de la figure 4). Le capteur principal est tout de suite diagnostiqué comme étant en panne, la dérivée du signal fourni par le capteur principal dépassant largement les valeurs limites évoquées précédemment.
Le capteur principal étant en panne et n'existant pas de panne de cohérence entre les signaux fournis par les capteurs auxiliaires, on se trouve dans le cas de figure de la cinquième ligne du tableau précédent.
Ainsi, on fournit en sortie du quatrième module, comme valeur de mesure sécurisée, la moyenne des signaux issus des capteurs auxiliaires après filtrage dans le premier module. Le signal de cette mesure sécurisée est représenté en trait gras sur le graphique de la figure 4. Dans une variante, on peut fournir, au lieu de la moyenne des signaux issus des capteurs auxiliaires après filtrage, le signal issu d'un seul des capteurs auxiliaires après filtrage. MS\REN 108FR.dpt Le procédé de traitement selon l'invention et le calculateur permettant de mettre en oeuvre ce procédé permettent : de fournir une mesure sécurisée, d'élaborer une information de vitesse à partir d'une mesure de position, d'indiquer en sortie du calculateur les capteurs en panne et la nature de la panne éventuelle, d'être basés sur une technologie à capteur principal et à capteur auxiliaire, le capteur principal fournissant une mesure a priori plus précise.
Le procédé selon l'invention a été décrit appliqué à la mesure de position d'un organe de commande de direction de véhicule automobile.
Néanmoins, il peut évidemment être appliqué à la mesure de la valeur de tout autre paramètre physique. MS\REN 108FR.dpt
Claims (10)
- Revendications: 1. Procédé de traitement de signaux issus de différents capteurs mesurant la valeur d'un même paramètre physique, comprenant une étape de construction d'un signal de la valeur mesurée du paramètre physique, caractérisé en ce que, dans un premier mode de fonctionnement, on utilise, dans l'étape de construction, exclusivement le signal issu d'un même capteur, appelé capteur principal.
- 2. Procédé de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans un deuxième mode de fonctionnement, on utilise, dans l'étape de construction, au moins un des signaux fournis par les autres capteurs, à l'exclusion du signal fourni par le capteur principal.
- 3. Procédé de traitement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier mode de fonctionnement est actif lorsque le capteur principal n'est pas défaillant et lorsque le signal fourni par le capteur principal est cohérent avec au moins un des autres capteurs.
- 4. Procédé de traitement selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur principal est disponible lorsque la valeur du signal qu'il mesure est comprise dans un premier intervalle donné et lorsque la valeur de la dérivée de ce signal est comprise dans un deuxième intervalle donné.
- 5. Procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de filtrage des signaux issus des capteurs et une étape de détection des défaillances des capteurs. MS\REN 108FR.dpt20 14
- 6. Procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination de pannes de cohérence des signaux issus des différents capteurs.
- 7. Procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de gestion des pannes et de réhabilitation des capteurs dans des conditions déterminées. 10
- 8. Calculateur (1) comprenant des moyens matériels et/ou logiciels de mise en oeuvre des étapes du procédé de traitement selon l'une des revendications 1 à 7.
- 9. Système de direction de véhicule automobile comprenant un 15 calculateur selon la revendication 8 apte à déterminer les position et vitesse d'un organe de commande de direction.
- 10. Véhicule automobile comprenant un système de direction de selon la revendication 9. MS\REN 108FR.dpt
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