FR2953623A1

FR2953623A1 - Communication par phares

Info

Publication number: FR2953623A1
Application number: FR0958694A
Authority: FR
Inventors: Suat Topsu; Yasser Alayli; Luc Chassagne; Jean-Marc Blosseville
Original assignee: Universite de Versailles Saint Quentin en Yvelines
Current assignee: Universite de Versailles Saint Quentin en Yvelines; Institut Francais des Sciences et Technologirs des Transports de lAmenagement et des Reseaux
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2009-12-07
Publication date: 2011-06-10
Anticipated expiration: 2029-12-07
Also published as: FR2953623B1

Abstract

Véhicule (2) apte à communiquer avec un deuxième dispositif (1, 5), ledit véhicule comprenant un premier émetteur/récepteur, ledit deuxième dispositif comprenant un deuxième émetteur/récepteur, caractérisé par le fait que ledit premier émetteur/récepteur comprend un phare à diodes électroluminescentes, un détecteur optique (6) et un dispositif de commande, ledit dispositif de commande étant apte à moduler l'intensité lumineuse émise par ledit phare en fonction d'un premier message, et à déterminer un deuxième message en fonction d'un signal mesuré par ledit détecteur optique.

Description

1 Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à la communication entre un véhicule et un autre véhicule ou un équipement fixe. Etat de la technique Des recherches ont montré que la communication entre véhicules peut permettre d'améliorer la sécurité, notamment en régulant les distances entre véhicules. Les méthodes de communication envisagées sont la communication par téléphonie mobile ou par réseau sans fil de type Wifi. Cependant, la téléphonie mobile a pour inconvénient majeur le coût d'utilisation du réseau de l'opérateur de télécommunication. Les réseaux sans fil de type Wifi sont, eux, actuellement inadaptés à la communication entre véhicules en mouvement. Le document US 2008/0069568 décrit une communication entre un véhicule et un équipement fixe ou un autre véhicule, par communication optique libre. Plus précisément, la transmission d'informations est effectuée par un signal laser. Un inconvénient de cette solution est qu'elle nécessite l'installation d'un émetteur laser sur le véhicule émetteur. Résumé de l'invention Un problème que la présente invention propose de résoudre est de proposer un véhicule apte à communiquer avec un deuxième dispositif et un procédé de communication correspondant, qui ne présentent pas au moins certains des inconvénients précités de l'art antérieur. La solution proposée par l'invention est un véhicule apte à communiquer avec un deuxième dispositif, ledit véhicule comprenant un premier émetteur/récepteur, ledit deuxième dispositif comprenant un deuxième émetteur/récepteur, caractérisé par le fait que ledit premier émetteur/récepteur comprend un phare à diodes électroluminescentes, un détecteur optique et un dispositif de commande, ledit dispositif de commande étant apte à moduler l'intensité lumineuse émise par ledit phare en fonction d'un premier message, et à déterminer un deuxième message en fonction d'un signal mesuré par ledit détecteur optique. Le deuxième dispositif est par exemple un autre véhicule ou un équipement fixe. Grâce à ces caractéristiques, le phare permet à la fois l'éclairage de l'environnement du véhicule et la communication. Il n'est pas nécessaire de prévoir un émetteur optique supplémentaire tel un

2 émetteur laser. De plus, l'utilisation d'un phare à diodes électroluminescentes, présentant un faible temps de réaction, permet de réaliser une modulation dont l'amplitude et la fréquence peuvent être choisies de manière à rendre les variations du faisceau lumineux imperceptibles pour TU humain, et à transmettre des informations selon un débit intéressant, par exemple de l'ordre de plusieurs dizaines ou centaines de kbit/s. De préférence, ledit premier émetteur/récepteur est apte à : - envoyer un premier message vers ledit deuxième émetteur/récepteur, 10 - recevoir un deuxième message différent du premier message, émis par ledit deuxième émetteur/récepteur en réaction audit premier message, - déterminer une distance entre ledit véhicule et ledit deuxième dispositif en fonction du temps écoulé entre l'émission du premier 15 message et la réception du deuxième message. Autrement dit, contrairement aux systèmes de mesure de distances connus, dans lesquels c'est la réflexion d'un signal envoyé qui est prise en compte, l'invention propose d'envoyer un message de réponse avec un deuxième émetteur/récepteur. La fiabilité et le risque de confusion 20 sont donc améliorés. Avantageusement, ledit premier émetteur/récepteur est apte à envoyer ledit premier message vers ledit deuxième émetteur/récepteur en utilisant une première fréquence porteuse, ledit premier émetteur/ récepteur étant également apte à envoyer un troisième message vers un 25 troisième émetteur/récepteur en utilisant une autre fréquence porteuse. Cela permet de mesurer simultanément plusieurs distances. De préférence, ledit détecteur optique comprend un tube cylindrique opaque présentant une extrémité ouverte, et un photodétecteur agencé dans ledit tube. 30 Avantageusement, ledit détecteur optique comprend un filtre coloré. Selon un mode de réalisation, ledit détecteur optique comprend un premier photodétecteur relié à une première entrée d'un amplificateur différentiel par l'intermédiaire d'un premier filtre, et un deuxième 35 photodétecteur relié à une deuxième entrée dudit amplificateur différentiel par l'intermédiaire d'un deuxième filtre de bande passante

3 plus large que la bande passante dudit premier filtre. Le premier filtre et le deuxième filtre sont par exemple des filtres passe-bas. L'invention propose aussi un procédé de communication entre un véhicule et un deuxième dispositif, ledit véhicule comprenant un premier émetteur/récepteur, ledit deuxième dispositif comprenant un deuxième émetteur/récepteur, caractérisé par le fait que ledit premier émetteur/ récepteur comprend un phare à diodes électroluminescentes, un détecteur optique et un dispositif de commande, le procédé comprenant les étapes suivantes : - ledit dispositif de commande module l'intensité lumineuse émise par ledit phare en fonction d'un premier message, - ledit deuxième émetteur/récepteur reçoit ledit premier message et émet un deuxième message vers ledit premier émetteur/récepteur, - ledit dispositif de commande détermine ledit deuxième message en fonction d'un signal mesuré par ledit détecteur optique. Avantageusement, ledit premier émetteur/récepteur détermine une distance entre ledit véhicule et ledit deuxième dispositif en fonction du temps écoulé entre l'émission du premier message et la réception du deuxième message.

Brève description des figures L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue de côté représentant la communication entre deux véhicules, - la figure 2 est une vue schématique représentant la communication entre un véhicule et un équipement fixe, - la figure 3 est une vue schématique, en coupe, du détecteur optique d'un véhicule, et - la figure 4 représente un circuit de filtrage du détecteur optique de la figure 3. Description détaillée d'un mode de réalisation de l'invention La figure 1 représente un véhicule 1, dit véhicule meneur, suivi par un véhicule 2, dit véhicule suiveur. Chacun des véhicules 1 et 2 est

4 équipé d'un émetteur/récepteur, permettant ainsi aux véhicules 1 et 2 d'échanger des informations. Plus précisément, l'émetteur/récepteur du véhicule 1 comprend les phares du véhicule 1, quatre détecteurs optiques, et un dispositif de commande relié aux phares et aux détecteurs optiques. Les phares sont les phares avant, arrière et latéraux du véhicule 1. Il s'agit de phares à diodes électroluminescentes. Les détecteurs optiques sont agencés respectivement à l'avant, à l'arrière et de chaque côté du véhicule 1. Chacun des phares est apte à émettre un faisceau lumineux pour éclairer l'environnement du véhicule 1. De plus, le dispositif de commande est apte à moduler en amplitude le faisceau lumineux, de manière à envoyer un message vers l'émetteur/récepteur de l'autre véhicule 2. Comme le temps de réponse d'une diode électroluminescente est faible, l'amplitude et la fréquence de cette modulation peuvent être choisies de manière à rendre les variations du faisceau lumineux imperceptibles pour TU humain, et à transmettre des informations selon un débit intéressant, par exemple de l'ordre de plusieurs dizaines ou centaines de kbit/s. Le dispositif de commande est également apte à démoduler un 20 signal mesuré par un des détecteurs optiques, afin de déterminer un message reçu. En variante à la structure décrite ci-dessus, l'émetteur/récepteur du véhicule 1 pourrait comprendre un nombre différent de phares et/ou de détecteurs optiques, par exemple un seul phare et un seul détecteur 25 optique. L'émetteur/récepteur du véhicule 2 est d'un type similaire et compatible avec celui du véhicule 1. Ainsi, les deux émetteurs/récepteurs peuvent communiquer entre eux par communication optique non guidée. Plus précisément, la partie haute de la figure 1 représente l'envoi 30 d'un message du véhicule 2 vers le véhicule 1. Les phares avant du véhicule 2 émettent un signal lumineux 3 vers le détecteur optique arrière du véhicule 1. L'amplitude du signal lumineux 3 est modulée par le dispositif de commande du véhicule 2, en fonction d'un message à envoyer. Le détecteur optique arrière du véhicule 1 mesure l'amplitude 35 du signal lumineux 3, et le dispositif de commande du véhicule 1 détermine le message reçu par démodulation.

La partie basse de la figure 1 représente l'envoi d'un message du véhicule 1 vers le véhicule 2. De manière similaire, les phares arrière du véhicule 1 émettent un signal lumineux 4 vers le détecteur optique avant du véhicule 2. L'amplitude du signal lumineux 4 est modulée par le dispositif de commande du véhicule 1, en fonction d'un message à envoyer. Le détecteur optique avant du véhicule 2 mesure l'amplitude du signal lumineux 4, et le dispositif de commande du véhicule 1 détermine le message reçu par démodulation. Dans une variante représentée sur la figure 2, le véhicule 2 communique non pas avec un autre véhicule mais avec un équipement de signalisation 5 comprenant un émetteur/récepteur. L'équipement de signalisation 5 peut être par exemple un feu de signalisation, un panneau, une borne, une barrière. L'émetteur/récepteur de l'équipement de signalisation 5 comprend au moins un phare à diodes électroluminescentes, un détecteur optique et un dispositif de commande, et la communication est effectuée de manière similaire à celle décrite ci-dessus en référence à la figure 1. Les émetteurs/récepteurs susmentionnés peuvent être utilisés pour échanger tout type d'informations entre les véhicules 1 et 2 ou entre un véhicule et un équipement de signalisation. Une autre application est la mesure de distance entre deux véhicules ou entre un véhicule et un équipement fixe. Pour déterminer la distance entre le véhicule 2 et le véhicule 1, le véhicule 2 envoie un message de mesure de distance au véhicule 1, de la manière décrite ci-dessus. Lorsqu'il reçoit ce message, le véhicule 1 répond immédiatement en renvoyant un message de réponse au véhicule 2. Le dispositif de commande du véhicule 2 peut alors déterminer la distance en fonction du temps écoulé entre l'envoi du message de mesure de distance et la réception du message de réponse. Ce temps est par exemple déterminé en comparant la phase ou le retard du signal lumineux 4 par rapport à un signal de référence interne. Le dispositif de commande tient également compte du retard lié au traitement électronique dans les émetteurs/récepteurs. Ce retard peut être prédéterminé et mémorisé par le dispositif de commande.

Le véhicule 2 peut aussi déterminer sa distance au véhicule 1 lorsque les deux véhicules roulent côte à côte. Pour cela, les véhicules communiquent de manière similaire à ce qui est décrit ci-dessus, mais en utilisant les phares et détecteurs optiques latéraux. De manière similaire, le véhicule 2 peut aussi déterminer sa distance avec un véhicule 1 situé derrière lui ou un équipement de signalisation 5 fixe. Ces différentes distances peuvent être déterminées en parallèle par le véhicule 2. Dans ce cas, pour éviter les risques de confusion, de préférence, pour chaque communication, une fréquence porteuse différente est utilisée. Le véhicule 2 peut par exemple envoyer un message de mesure de distance périodiquement, de manière à mettre à jour régulièrement la distance mesurée. La figure 3 représente un détecteur optique 6 de l'émetteur/ récepteur du véhicule 2. Le détecteur optique 6 présente trois niveaux de filtrage permettant la détermination d'un message reçu, même en cas de forte luminosité ambiante (ensoleillement, éclairage urbain, ...) : filtrage mécanique, filtrage optique et filtrage électronique. Le détecteur optique 6 comprend un tube 7 cylindrique opaque et un photodétecteur 8 agencé dans le tube 7, près d'une paroi opaque 16. A l'extrémité ouverte du tube 7 se trouve un filtre 10 de verre coloré. Une lentille convergente 9 est agencée dans le tube 7, entre le filtre 10 et le photodétecteur 8. Cette structure permet de réaliser le filtrage mécanique précité. Le tube 7 n'autorise que les rayons qui sont dans son axe, avec un certain angle d'ouverture toléré, à atteindre le photodétecteur 8. Ainsi, une source de lumière désaxée comme le soleil ou l'éclairage urbain sera fortement atténuée. La géométrie du tube 7 et la position du photodétecteur 8 peuvent être choisies pour obtenir un taux de réjection donné. Cette structure permet également de réaliser le filtrage optique précité. La lentille convergente permet de focaliser les rayons dans l'axe du tube 7 vers le photodétecteur 8. De plus, le filtre 10 est adapté au spectre des diodes électroluminescentes et permet donc de favoriser la détection des sources désirées au détriment des sources parasites ayant un spectre plus large (soleil) ou différent (feu de couleur,...).

Le filtrage électronique peut être réalisé avec le circuit 11 représenté sur la figure 4. Comme le montre cette figure, le photodétecteur 8 représenté sur la figure 3 est de préférence un double photodétecteur, par exemple constitué de deux photodiodes identiques, d'un photodétecteur à deux ou quatre quadrants, d'un PSD. Cela permet un fonctionnement différentiel. Le circuit 11 comprend un amplificateur de réception 12 ne conservant que le fond continu et les variations lentes et un amplificateur de réception 13 conservant également le spectre utile. Par exemple, les deux amplificateurs de réception 12 et 13 incluent chacun un filtre passe-bas, l'amplificateur de réception 13 présentant une bande passante plus large. Les deux amplificateurs de réception 12 et 13 sont reliés aux entrées d'un amplificateur différentiel 14. Ainsi, le circuit 11 permet une large gamme d'utilisations sans saturation du photodétecteur 8. La suite du traitement électronique est classiquement constituée de filtres 15, amplificateurs et traitement de données. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de 1' invention. Les figures 1 et 2 représentent des voitures. Cependant, l'invention concerne aussi les véhicules d'un autre type, par exemple les motos et 25 camions.

Claims

REVENDICATIONS1. Véhicule (2) apte à communiquer avec un deuxième dispositif (1, 5), ledit véhicule comprenant un premier émetteur/ récepteur, ledit deuxième dispositif comprenant un deuxième émetteur/ récepteur, caractérisé par le fait que ledit premier émetteur/récepteur comprend un phare à diodes électroluminescentes, un détecteur optique (6) et un dispositif de commande, ledit dispositif de commande étant apte à moduler l'intensité lumineuse émise par ledit phare en fonction d'un premier message, et à déterminer un deuxième message en fonction d'un signal mesuré par ledit détecteur optique.
2. Véhicule selon la revendication précédente, dans lequel ledit premier émetteur/récepteur est apte à : - envoyer un premier message vers ledit deuxième émetteur/récepteur, - recevoir un deuxième message différent du premier message, émis par ledit deuxième émetteur/récepteur en réaction audit premier message, - déterminer une distance entre ledit véhicule et ledit deuxième dispositif en fonction du temps écoulé entre l'émission du premier message et la réception du deuxième message.
3. Véhicule selon la revendication précédente, dans lequel ledit premier émetteur/récepteur est apte à envoyer ledit premier message vers ledit deuxième émetteur/récepteur en utilisant une première fréquence porteuse, ledit premier émetteur/récepteur étant également apte à envoyer un troisième message vers un troisième émetteur/récepteur en utilisant une autre fréquence porteuse.
4. Véhicule selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit détecteur optique comprend un tube (7) cylindrique opaque présentant une extrémité ouverte, et un photodétecteur (8) agencé dans ledit tube.
5. Véhicule selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit détecteur optique comprend un filtre coloré (10).
6. Véhicule selon l'unes revendications précédentes, dans lequel ledit détecteur optique comprend un premier photodétecteur relié à une première entrée d'un amplificateur différentiel par l'intermédiaire d'un premier filtre (12), et un deuxième photodétecteur relié à une deuxième entrée dudit amplificateur différentiel par l'intermédiaire d'un 9 deuxième filtre (13) de bande passante plus large que la bande passante dudit premier filtre.
7. Procédé de communication entre un véhicule (2) et un deuxième dispositif (1, 5), ledit véhicule comprenant un premier émetteur/récepteur, ledit deuxième dispositif comprenant un deuxième émetteur/récepteur, caractérisé par le fait que ledit premier émetteur/ récepteur comprend un phare à diodes électroluminescentes, un détecteur optique et un dispositif de commande, le procédé comprenant les étapes suivantes : - ledit dispositif de commande module l'intensité lumineuse émise par ledit phare en fonction d'un premier message, - ledit deuxième émetteur/récepteur reçoit ledit premier message et émet un deuxième message vers ledit premier émetteur/récepteur, - ledit dispositif de commande détermine ledit deuxième message en fonction d'un signal mesuré par ledit détecteur optique.
8. Procédé de communication selon la revendication précédente, dans lequel ledit premier émetteur/récepteur détermine une distance entre ledit véhicule et ledit deuxième dispositif en fonction du temps écoulé entre l'émission du premier message et la réception du deuxième message.
9. Procédé de communication selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel ledit deuxième dispositif est un autre véhicule (1).
10. Procédé de communication selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel ledit deuxième dispositif est un équipement fixe (5).25