FR3001189A1 - Systeme d'assistance de conduite - Google Patents
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Abstract
Système d'assistance de conduite pour assister le conducteur d'un véhicule (1) comprenant au moins un groupe de capteurs (5) ayant au moins un premier capteur à ultrasons (10) d'un premier type et au moins un second capteur à ultrasons (20) d'un second type. Les capteurs à ultrasons (10, 20) émettent des signaux d'ultrasons et reçoivent les signaux d'écho réfléchis pour saisir la plage dans l'environnement du véhicule. Les premiers capteurs à ultrasons (10) saisissent la plage proche (12) et les seconds capteurs à ultrasons (20) saisissent la plage éloignée (22). Au moins un premier capteur à ultrasons (10) et au moins un second capteur à ultrasons (20) d'un groupe de capteurs (5) ont des plages de saisie (12, 22) qui se chevauchent au moins partiellement.
Description
Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un système d'assistance de conduite pour assister le conducteur d'un véhicule comprenant au moins un groupe de capteurs ayant au moins un pre- mier capteur à ultrasons d'un premier type et au moins un second cap- teur à ultrasons d'un second type, les capteurs à ultrasons émettant des signaux d'ultrasons et recevant les signaux d'écho réfléchis pour saisir la plage dans l'environnement du véhicule, les premiers capteurs à ultrasons saisissant la plage proche et les seconds capteurs à ultra- sons saisissant la plage éloignée. Etat de la technique Les capteurs à ultrasons fonctionnant selon le principe de l'écho sont utilisés depuis un certain temps non seulement pour les assistances aux manoeuvres de rangement mais ces capteurs consti- tuent le système de mesure de base pour la détection du champ envi- ronnant pour un grand nombre d'autres systèmes d'assistance de conduite. Des exemples sont le système d'assistance aux manoeuvres de rangement (les capteurs mesurent au passage un emplacement de stationnement et le véhicule est guidé automatiquement pour la manoeuvre de rangement dans l'emplacement de stationnement ou en- core l'assistance de vision latérale (affichage de véhicules en dépassement dans l'angle mort). C'est ainsi que par exemple selon le document DE 10 2004 047 479 A1, on connaît un procédé pour classer les limita- tions latérales d'un emplacement de stationnement pour un système d'assistance aux manoeuvres de rangement dans un emplacement de stationnement d'un véhicule automobile. Pour chaque côté, le véhicule comporte un capteur de distance avant et arrière. Les capteurs de dis- tance sont des capteurs à ultrasons. Lorsque le véhicule passe devant un emplacement de stationnement, les capteurs de distance détectent la longueur et la profondeur de l'emplacement de stationnement. Le capteur de distance arrière détermine en outre la limitation latérale de l'emplacement de stationnement. Le document DE 10 2007 002 738 Al décrit un procédé d'assistance aux manoeuvres de rangement dans un emplacement de stationnement. Selon ce procédé, on distingue les objets qui se trouvent dans l'environnement du véhicule vis-à-vis de l'état de mouvement. C'est ainsi que par exemple on peut éliminer la circulation courante. Pour cela, en mesurant l'emplacement de stationnement, les capteurs à ultrasons utilisent une détection d'angle mort. Si par exemple un véhi- cule dépasse le véhicule en cours de manoeuvre de stationnement, sur le côté opposé à celui de l'emplacement de stationnement, le véhicule qui dépasse est reconnu par la détection de l'angle mort comme objet en mouvement et de ce fait, il est ignoré.
Dans un proche avenir, on réalisera d'autres fonctions qui sont également fondées sur la détection de l'objet par les capteurs à ultrasons, par exemple l'assistance au démarrage ACC, la détection de piétons, le système de rangement automatique en garage ou la détection de pré-collision.
L'extension du spectre de détection est liée à des exi- gences plus strictes concernant les capteurs à ultrasons. En particulier, l'extension de la plage de saisie en direction des distances de mesure plus grandes présente des difficultés car pour la « fonction de base d'assistance aux manoeuvres de stationnement » pour lesquelles les capteurs à ultrasons ont été développés à l'origine, la couverture de la plage proche (environ 0,1 m - 2,5 m) constitue la priorité. Si l'on veut augmenter la portée des capteurs, il faut trouver un compromis au moins entre les caractéristiques de construction et de conception suivantes : - Angle d'ouverture du lobe du son : Pour une couverture sans intervalle de la plage proche, cet angle doit être aussi grand que possible. Pour avoir une portée élevée, il faut néanmoins être étroit et focalisé dans la direction principale de saisie pour éviter les échos gênants des objets latéraux situés à grande distance. - Durée et puissance maximale de l'impulsion d'émission : Pour minimiser l'angle mort directement devant la membrane du capteur après l'émission de l'impulsion sonore, il faut que l'impulsion soit aussi courte que possible, par exemple il faut qu'elle soit comprise entre 150 lus et 400 gs. De telles impulsions brèves assurent une bonne cou- verture de la plage proche. Pour avoir une portée importante, il faut que l'impulsion soit aussi longue que possible, c'est-à-dire de l'ordre de 2 ms et qu'elle contienne beaucoup d'énergie (puissance). Ces deux caractéristiques de conception sont liées à d'autres propriétés du capteur telles que par exemple la géométrie de la membrane, la puissance reçue et ces caractéristiques influencent ainsi directement les coûts de fabrication. Si un unique type de capteur à ultrasons, doit couvrir toute la plage de détection allant de la plage proche à la plage éloignée, il faut toujours un compromis entre les extrêmes possibles pour la conception du capteur. Satisfaire aussi bien que pos- sible simultanément les exigences opposées se traduit toujours par des coûts de développement et de réalisation plus élevés que ceux de l'optimisation d'une certaine plage de détection. Exposé et avantages de l'invention La présente invention a pour but de remédier aux incon- vénients des systèmes connus et a ainsi pour objet un système d'assistance de conduite du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'au moins un premier capteur à ultrasons et au moins un second capteur à ultrasons d'un groupe de capteurs ont des plages de saisie qui se chevauchent au moins partiellement. En d'autres termes, l'invention a pour objet un système d'assistance de conduite comportant au moins un groupe de capteurs ayant au moins un premier capteur à ultrasons d'un premier type et au moins un second capteur à ultrasons d'un second type. Les capteurs à ultrasons sont disposés pour avoir des plages de saisie qui se chevauchent au moins partielle- ment. Selon l'invention, les capteurs à ultrasons du premier type sont conçus pour saisir la plage proche et les capteurs à ultrasons du second type assurent la saisie de la plage éloignée. La plage proche correspond ici à une plage de distance comprise entre environ 0,1 - 2,5 m à partir du capteur à ultrasons. La plage éloignée désigne une plage d'éloignement de l'ordre de 1 à 8 m. De façon préférentielle, le système d'assistance de conduite comporte une unité de commande pour commander les différents capteurs à ultrasons et exploiter les signaux d'écho reçus des capteurs à ultrasons pour conclure à la présence d'objets dans la plage de saisie des signaux de capteurs à ultrasons. Les plages de saisie qui se chevauchent permettent de combiner les signaux d'écho pour avoir une plage globale de saisie cohérente et sans intervalle. L'invention a pour but de répondre aux exigences contra- s dictoires imposées aux capteurs à ultrasons pour la saisie de la plage proche et de la plage éloignée en utilisant deux variantes différentes de capteurs à ultrasons. La première variante (type 1) est optimisée pour la plage proche et la seconde variante (type 2) est optimisée pour la plage éloignée. 10 La disposition particulière des deux types de capteurs est nouvelle en ce que les deux types ont des plages de saisie qui se chevauchent partiellement. Les deux types de capteurs sont reliés de préférence au même appareil de commande dans lequel le signal d'écho des deux types de capteurs est combiné pour avoir une plage de saisie 15 cohérente et sans intervalle. L'assemblage des plages de saisie des deux types de capteurs dans un unique appareil de commande permet de combiner les avantages des deux types sans que cela ne soit au prix d'inconvénients. Le capteur de type 1 peut être optimisé pour la plage 20 proche et le capteur de type 2 le sera pour le domaine éloigné. Selon un développement préférentiel de l'invention, au moins deux groupes de capteurs (appelés ci-après également grilles de capteurs) ont un premier groupe de capteurs à l'extrémité arrière du véhicule et un second groupe de capteurs à l'extrémité avant du véhi- 25 cule. Chaque groupe de capteurs a deux types de capteurs à ultrasons. Les différents types de capteurs se distinguent par exemple par les paramètres suivants : Type 1 : - grand angle d'ouverture pour le son (direction horizontale environ 30 +7- 60° ; direction verticale +/- 30°), - de brèves impulsions sonores d'émission (300 las) pour une puissance d'émission moyenne, faible énergie d'émission, - fort amortissement, courte durée d'oscillation après l'émission (plus petit que 1 ms) mais pression sonore basse (environ 2-30 cm de dis- 35 tance) et une sensibilité de réception plus petite.
Type 2 : - petit angle d'ouverture pour le son (direction horizontale environ +/- 30° ou moins, direction verticale +/- 15°), - impulsions sonores d'émission plus longues (environ 1-2 ms) pour des puissances d'émission élevées, importantes, - faible amortissement et ainsi plus grande durée de post-oscillation après l'émission mais pression sonore plus importante (min. 3 Pa à 30 cm de distance) et sensibilité plus élevée. Il est également possible de choisir les autres dimensions du capteur et de la structure mécanique identiques pour les deux types de capteurs, ce qui représente sensiblement une solution pour utiliser des pièces uniques. Cela signifie que de nombreux composants mécaniques, par exemple le boîtier du capteur et sa fixation seront identiques et seul le convertisseur sonore et l'électronique seront différents.
Cela diminue la complexité de la fabrication et le coût du système d'assistance de conduite ainsi que le coût par rapport aux systèmes usuels. On pourra distinguer par le codage mécanique du boîtier/support, par exemple par des rainures et des bouchons dans différentes positions ou par des différences du protocole de données à l'interface ou au niveau du capteur et de l'appareil de commande. Cette optimisation séparée se traduit par de meilleurs résultats et un coût global plus faible que la conception sur compromis avec seulement un type de capteur. Entre autres, les fonctions d'assistance suivantes seront mieux représentées que jusqu'à présent : - assistance au démarrage ACC : meilleure information d'espace libre gràce à une portée plus élevée, plus de réluctance dans la plage de chevauchement des capteurs à ultrasons, c'est-à-dire des informations plus robustes, - meilleure reconnaissance de défaut par des capteurs redondants, - détection anticipée de situations de pré-collision et ainsi extension vers une plage de vitesse plus élevée, - fonctions avec action sur le freinage qui pourront être réalisées à des vitesses plus élevées (extension, plage de la vitesse), - meilleure fonction SVA avec une plus grande portée et information anticipée du conducteur, - meilleur métrage (orientation du PL et de la détection de blocage) pour des intervalles de stationnements transversaux, - meilleure représentation fonctionnelle pour éviter les collisions arrière par une couverture sans intervalle de l'espace arrière entre 0,1 m et 6 m et limitation simultanée de la plage de détection laté- rale dans le couloir de conduite. Les premiers et seconds capteurs à ultrasons sont commandés de préférence pour ne pas s'influencer réciproquement, par exemple en ce que l'on commande successivement dans le temps l'émission des impulsions d'ultrasons ou encore on émet à différentes fréquences. De façon avantageuse, en utilisant des plages de fréquence qui se chevauchent pour les premiers et les seconds capteurs à ultrasons, on exploite l'écho croisé entre les deux types de capteurs, ce qui augmente la sécurité de détection et permet également une évalua- tion de la hauteur de l'objet par une triangulation verticale. A titre d'exemple, les premiers capteurs à ultrasons pour saisir la plage proche peuvent émettre des signaux d'ultrasons d'une durée de 0,1 ms - 0,4 ms tandis que les seconds capteurs à ultrasons pour saisir la plage éloignée peuvent émettre des signaux à ultrasons d'une durée de 1 ms - 2 ms. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un système d'assistance de conduite représenté dans les dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma en vue de côté d'un véhicule équipé d'un système d'assistance de conduite selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est un schéma en vue de dessus d'un véhicule équipé d'un système d'assistance de conduite selon un second mode de réalisation de l'invention. Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un premier mode de réalisation de l'invention. Un véhicule 1 est équipé d'un système d'assistance de con- duite selon l'invention. A l'arrière du véhicule, il y a un premier capteur à ultrasons et un premier type 10 et un second capteur à ultrasons d'un second type 20. Les deux capteurs à ultrasons 10, 20 constituent un groupe de capteurs 5. Les deux capteurs à ultrasons sont intégrés à différentes hauteurs h, h' au-dessus du sol. Les capteurs sont écartés verticalement. Le premier capteur à ultrasons 10 est réalisé pour saisir la plage proche 12 et le second capteur à ultrasons 20 saisit la plage éloignée 22. Les plages de mesure 12, 22 se chevauchent selon l'invention, ce qui aboutit à une plage de mesure globale, cohérente. Suivant l'amplitude de l'impulsion réfléchie sur l'objet respectif 30, 40, les chemins sonores d, d', d" entre les objets 30 et 40 et les capteurs à ultrasons 10 ou 20 sont de longueurs différentes. A partir de la différence des chemins sonores d, d', d" et de la différence des hauteurs de montage h, h', en appliquant des fonctions trigonométriques, on peut conclure à la hauteur du point de réflexion (procédé connu de triangulation). La triangulation entre deux capteurs se fait en position horizontale depuis de nombreuses années et constitue les procédés standards utilisés dans les assistances aux manoeuvres de rangement pour calculer la position bidirectionnelle d'un objet dans le plan horizontal (parallèlement au fond).
Un effet utile supplémentaire de ce mode de réalisation est que les plages de saisie ne se chevauchent pas complètement dans la direction verticale. Ainsi, le petit objet 30 des deux objets 30, 40 représentés dans la plage proche 12 est saisi par le lobe sonore 22 du second capteur à ultrasons 20 et ainsi ces éléments ne sont saisis que par le premier capteur à ultrasons 10. En outre, une unité de commande 50 (ce qui n'apparaît pas dans la figure) enregistre et est exploitée pour des hauteurs d'objet relativement faibles. On peut également envisager de faire fonctionner les deux capteurs à ultrasons 10, 20 avec des fréquences différentes. Cela permet de séparer et d'attribuer les signaux d'écho reçus. Dans le cas de plages de fréquence qui ne se chevauchent pas, on peut en outre augmenter la vitesse d'émission et diminuer ainsi le temps de réaction. Les deux types de capteurs peuvent alors émettre simultanément sans se perturber réciproquement.
En variante, en utilisant des plages de fréquence qui se chevauchent (par exemple on peut utiliser des plages de fonctionnement caractéristiques de 45-55 kHz pour le type 1 et 40-50 kHz pour le type 2, pour les premiers et seconds capteurs à ultrasons en exploitant les échos croisés entre les deux types de capteurs, ce qui augmente la sécurité de la détection et permet également une évaluation de la hauteur de l'objet par une triangulation verticale. Une autre disposition avantageuse des capteurs à ultrasons de types différents selon l'invention est présentée en vue de dessus à la figure 2. Dans cet exemple de réalisation, on a deux groupes de capteurs 60, 70. Le premier groupe de capteurs 60 équipe l'arrière du véhicule 1 et se compose de quatre capteurs à ultrasons 10 du premier type pour saisir la plage proche et quatre capteurs à ultrasons 20, 20' du second type pour saisir la plage éloignée. Les capteurs à ultrasons 10 et 20 selon l'invention sont disposés pour avoir des plages de saisie 12 et 22 qui se chevauchent. Un second groupe de capteurs 70 est installé à l'avant du véhicule 1 et se compose de six capteurs à ultrasons 10, 10' du premier type pour saisir la plage proche et deux capteurs à ultrasons 20 du second type pour saisir la plage éloignée. Une unité de commande 50 commande tous les capteurs à ultrasons 10, 10', 20, 20' et exploite les signaux reçus. Les objets dans l'environnement du véhicule pourront être reconnus et l'information servir à différentes fonctions d'assistance de conduite. La disposition présentée à la figure 2 permet de réaliser différentes fonctions. Les deux capteurs à ultrasons 20 du second type, orientés dans la direction de circulation dans le second groupe de capteurs 70 (grille frontale), permettent de couvrir de manière optimale le couloir de circulation vers l'avant pour les fonctions ACC d'assistance au démarrage, de détection de pré-collision et d'assistance au freinage de stationnement. Le lobe étroit (il correspond à la plage de saisie 22) du second type permet une attribution simple des objets détectés au couloir de circulation. Une triangulation horizontale n'est pas nécessaire, ce qui peut également se traduire par de petites erreurs de mesures latérales.
La couverture sans intervalle du couloir de circulation jusqu'au niveau des pare-chocs est assurée par les six capteurs à ultrasons 10, 10' du premier type. Cela permet également la fonction de base d'assistance aux manoeuvres de rangement.
Dans le premier groupe de capteurs 60 (grille arrière), les deux capteurs à ultrasons 20 orientés dans la direction opposée à la direction de circulation et qui sont des capteurs du second type serviront à la détection de pré-collision et à l'assistance de frein de stationnement. Les capteurs à ultrasons 20' dirigés en biais des coins, vers l'arrière, peuvent par exemple servir à la fonction d'assistance de vision latérale (fonction SAV) ou à une fonction d'assistance de changement de voie avec une portée plus élevée que celle utilisée jusqu'alors. La configuration du système selon la figure 2 ne correspond qu'à une réalisation particulière, avantageuse. Le nombre de cap- teurs à ultrasons du type 1 ou du type 2 dans un groupe de capteurs, à disposition des capteurs et/ ou le nombre de groupes de capteurs peut varier d'un véhicule à l'autre.20 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Véhicule Groupe de capteurs 5 10, 10' Capteur à ultrasons du premier type 12 Plage proche 20, 20' Capteur à ultrasons du second type 22 Plage éloignée 30, 40 Objet 50 Unité de commande 70 Second groupe de capteurs d, d', d" Chemin du son15
Claims (9)
- REVENDICATIONS1°) Système d'assistance de conduite pour assister le conducteur d'un véhicule (1) comprenant au moins un groupe de capteurs (5, 60, 70) ayant au moins un premier capteur à ultrasons (10, 101 d'un premier type et au moins un second capteur à ultrasons (20, 20`) d'un second type, les capteurs à ultrasons (10, 10', 20, 20') émettant des signaux d'ultrasons et recevant les signaux d'écho réfléchis pour saisir la plage dans l'environnement du véhicule, et les premiers capteurs à ultrasons (10, 10') saisissent la plage proche (12) et les seconds capteurs à ultrasons (20, 20') saisissent la plage éloignée (22), système caractérisé en ce qu' au moins un premier capteur à ultrasons (10, 10') et au moins un se- cond capteur à ultrasons (20, 20') d'un groupe de capteurs (5, 60, 70) ont des plages de saisie (12, 22) qui se chevauchent au moins partiellement.
- 2°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comporte une unité de commande (50) pour commander les capteurs à ultrasons (10, 10', 20, 20') et exploiter les signaux d'écho reçus par les capteurs à ultrasons (10, 10', 20, 20') pour conclure à la présence d'objets (30, 40) dans la plage de saisie (12, 22) des signaux à ultra- sons, les signaux d'écho étant combinés pour avoir une plage de saisie cohérente et sans intervalle.
- 3°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 1, caractérisé par au moins deux groupes de capteurs (60, 70), le premier groupe de cap- teurs (60) équipant l'arrière du véhicule (1) et le second groupe de capteurs (70) équipant l'avant du véhicule (1).
- 4°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 1, caractérisé parun premier capteur à ultrasons (10) d'un groupe de capteurs (5) et un second capteur à ultrasons (20) d'un second groupe de capteurs (5) installés à distance verticale l'un de l'autre.
- 5°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plage de saisie (12) du premier capteur à ultrasons (10) et la plage de saisie (22) du second capteur à ultrasons (20) ne se chevauchent pas complètement dans la direction verticale.
- 6°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second capteur à ultrasons (20, 20') a un angle d'ouverture pour le son qui, dans la direction horizontale et dans la direction verticale, est en plus moitié aussi grand que l'angle d'ouverture du son du premier capteur à ultrasons (10, 10').
- 7°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers capteurs à ultrasons (10, 10'), pour saisir la plage proche, émettent des signaux d'ultrasons d'une durée de 0,1 ms - 0,4 ms et les seconds capteurs à ultrasons (20, 20') pour saisir la plage éloignée, émettent des signaux à ultrasons d'une durée de 1 ms - 2 ms.
- 8°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers capteurs à ultrasons (10, 10'), pour saisir la plage proche, ont une sensibilité à la réception plus faible que celle des seconds capteurs à ultrasons (20, 20') pour saisir la plage éloignée.
- 9°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premiers capteurs à ultrasons (10, 10'), pour saisir la plage proche, fonctionnent à une autre fréquence que les seconds capteurs à ultra- sons (20, 20') pour saisir une plage éloignée.10°) Système d'assistance de conduite selon la revendication 1, caractérisé en ce que les signaux d'ultrasons des premiers capteurs à ultrasons (10, 10') pour saisir la plage proche et les signaux d'ultrasons des seconds capteurs à ultrasons (20, 20') pour saisir la plage à distance correspondent à des émissions séparées dans le temps.10
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