FR3047807B1

FR3047807B1 - Procede de gestion d'un detecteur a ultrasons et installation de reconnaissance d'un cas de collision

Info

Publication number: FR3047807B1
Application number: FR1751028A
Authority: FR
Inventors: Johannes Foltin
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-02-11
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2019-08-23
Anticipated expiration: 2037-02-08
Also published as: GB2547334B; FR3047807A1; GB2547334A; GB201702024D0; DE102016202037A1; DE102016202037B4

Abstract

Procédé de gestion d'un détecteur à ultrasons (1a-1d) exploitant les vibrations sonores reçues par une installation. Après la saisie d'un cas de collision par le détecteur à ultrasons (1a-1d) ou par une installation de détection de collision (11) distincte, le détecteur à ultrasons (1a-1d), après un temps d'attente (W) raccourci par rapport à celui du mode normal, commute directement en mode de réception après le mode d'émission. L'installation d'exploitation (20) a un algorithme (21) qui conclut à une collision à partir des vibrations sonores reçues par les capteurs à ultrasons (1a-1d).

Description

Domaine de l‘invention

La présente invention se rapporte à un procédé de gestion d’un détecteur à ultrasons qui génère des vibrations sonores en mode d’émission et reçoit des vibrations sonores en mode de réception à la suite de l’émission, les vibrations sonores reçues étant exploitées par une installation d’exploitation et pendant le fonctionnement normal du détecteur à ultrasons, on commute du mode d’émission au mode de réception après un temps d’attente pour saisir la distance des objets. L’invention se rapporte également à une installation de reconnaissance d’une collision avec un objet appliquant le procédé tel que défini ci-dessus.

Etat de la technique

On connaît un procédé de gestion d’un détecteur à ultrasons tel que défini ci-dessus selon le document DE 10 2014 043 597 Al. Ce procédé connu permet de reconnaître un cas de collision d’un véhicule avec un obstacle ou un objet. Pour cela, le véhicule comporte au moins un détecteur à ultrasons qui fonctionne en mode de réception. En cas de collision avec un autre objet ou avec un obstacle, la déformation avec l’objet génère un son qui est saisi sous la forme de vibrations sonores par le détecteur à ultrasons pour être exploité par une installation d’exploitation. Lorsqu’un tel signal est par exemple reçu indépendamment du mode d’émission du détecteur à ultrasons, cela permet de conclure à la collision. L’important est que le détecteur à ultrasons fonctionne en mode de réception pur, c'est-à-dire qu’il n’y a pas de mesure active ou de contrôle d’un cas de collision. Il est par exemple difficile dans ces conditions pour le procédé décrit dans le document rappelé ci-dessus, de distinguer entre des évènements qui se produisent une fois, tels que le choc d’un caillou et une collision qui se traduit par une déformation permanente de la carrosserie.

But de l’invention

Partant de cet état de la technique, la présente invention a pour but de développer un procédé de gestion d’un détecteur à ultrasons qui, non seulement permet de reconnaître d’une manière particulièrement certaine une collision mais qui, de plus, permet de mieux classer la gravité ou le type de collision.

Exposé et avantages de l’invention A cet effet, la présente invention a pour objet un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu’après la saisie d’un cas de collision par le détecteur à ultrasons ou par une installation de détection de collision distincte du détecteur à ultrasons, le détecteur à ultrasons, après un temps d’attente raccourci par rapport à celui du mode normal, commute de préférence directement en mode de réception après le mode d’émission, et l’installation d’exploitation a un algorithme qui conclut à une collision à partir des vibrations sonores reçues par les capteurs à ultrasons. L’invention repose sur l’idée qu’après la reconnaissance d’un cas de collision (ou plus simplement une collision), on fait fonctionner le détecteur à ultrasons dans un mode d’émission et de réception spécial qui permet à l’aide des signaux reçus après l’émission, de conclure à la nature de la collision ou de vérifier la collision. Ainsi à titre d’exemple, en combinaison avec d’autres détecteurs de collision équipant le véhicule, on vérifie la collision ou on déclenche d’une manière particulièrement certaine, les fonctions de sécurité, par exemple les moyens de retenue de la ceinture, les coussins d’air ou des moyens analogues.

Ainsi et en d’autres termes, selon l’invention, après la saisie d’un cas de collision par le détecteur à ultrasons ou par une installation de reconnaissance de collision distincte du détecteur à ultrasons, on fait tout d’abord fonctionner le détecteur à ultrasons en mode d’émission. Ensuite, après un temps d’attente raccourci par rapport au temps d’attente en mode de fonctionnement normal, de préférence immédiatement après le mode d’émission, on poursuit par le mode de réception ; l’installation d’exploitation a un algorithme qui permet de conclure à une collision à partir des oscillations sonores reçues. Le procédé selon l’invention se caractérise ainsi en ce qu’après une collision qui a par exemple été saisie par ce que le détecteur à ultrasons a fonctionné au préalable en mode de réception (simple) ou à la suite d’un signal correspondant d’un détecteur de collision, on émet ensuite au moins une impulsion. Directement après l’émission de l’impulsion, on commute le détecteur à ultrasons en mode de réception. On utilise ainsi le fait qu’en cas de collision, le contact ou la venue en appui de la membrane du détecteur à ultrasons avec un objet, modifie le comportement oscillant du détecteur à ultrasons par rapport à son comportement en mode normal selon lequel il y a une certaine distance entre le détecteur à ultrasons ou la membrane de ce détecteur et un objet ; en particulier, on peut envisager que la vibration de la membrane subit un amortissement beaucoup plus fort à cause du contact direct avec l’objet, c'est-à-dire que l’amplitude des oscillations sonores reçues diminue beaucoup plus rapidement.

On a plusieurs possibilités pour exploiter ou classer la collision et par lesquelles l’installation d’exploitation conclut à la collision à partir des signaux reçus. On peut en particulier prévoir qu’à partir d’un temps d’amortissement raccourci des oscillations sonores reçues ou à partir de l’amplitude des oscillations sonores reçues, agrandie par rapport à celle du mode normal, on est dans un cas de collision. Les amplitudes agrandies résultent notamment à cause du contact direct du détecteur de collision avec un objet.

Pour en outre éviter les erreurs de mesure qui pourraient être générées par une occurrence unique ou à cause d’autres circonstances, il est en outre avantageux qu’à la reconnaissance de la collision, le détecteur à ultrasons commute plusieurs fois après un temps d’attente raccourci par rapport à celui du mode normal, de préférence directement en mode de réception après le mode d’émission. Cela permet de vérifier une nouvelle fois l’existence de la collision ou en plus de la classer, par exemple en ce qu’on constate qu’après la collision, l’objet concerné par la collision s’est de nouveau éloigné du détecteur à ultrasons comme cela est par exemple le cas pour le choc d’un caillou. De tels signaux peuvent être utilisés de façon intéressante, par exemple pour la commande des fonctions de sécurité telles que des moyens de retenue (dans le cas de l’utilisation de tels détecteurs à ultrasons dans un véhicule).

Selon un autre développement avantageux de l’invention, à l’aide de l’exploitation de signaux ou de l’algorithme, on conclut à la densité de l’objet entré en collision. On utilise pour cela le fait que de grandes différences de densité se traduisent par une réflexion à la tran sition. Une telle mesure de densité permet par exemple de conclure à la nature de l’objet avec lequel il y a eu la collision. Cela peut s’utiliser de manière appropriée pour une commande spéciale, par exemple des fonctions de sécurité telles que les moyens de retenue. Il est ainsi par exemple possible en cas de collision, de distinguer entre la collision avec une personne, avec un objet tel qu’un arbre ou avec un véhicule. Cela permet de lancer des mesures appropriées, par exemple activer un coussin d’air intérieur, une protection de piétons et/ou adapter le seuil de déclenchement des fonctions de sécurité.

Les ondes à ultrasons sont partiellement réfléchies par des différences de densité telles que par exemple à la transition entre le détecteur et l’air et inversement, ces ondes étant partiellement réfléchies, cela se répercute sur l’intensité du signal. Si on peut conclure au passage du détecteur à l’air lors du contact avec un objet entré en collision, on aura des différences de densité moindres et ainsi un signal avec plus d’énergie, par exemple un temps de parcours de signal constant. Le signal réfléchi aura ainsi un niveau plus important en cas de contact avec un objet (passage entre le détecteur et l’objet) que pour une manœuvre de rangement (passage entre le détecteur et l’air). La différence d’intensité du signal peut également s’exploiter avantageusement pour confirmer le contact. La réflexion sur un objet caché peut également réfléchir les ondes mécaniques et ainsi exciter plus fortement la membrane que cela serait « normalement » le cas, ce qui sera saisi et exploité.

Une plus forte excitation de la membrane, ce qui par exemple se mesure par une plus grande amplitude du signal, peut se mesurer à côté des propriétés de réflexion de l’objet de la collision, également par l’excitation par le contact avec l’objet de la collision en combinaison avec le signal. Une plus grande amplitude du signal en cas de collision qu’en cas de manœuvre de rangement sans collision pourra ainsi s’exploiter pour constater un accident et réagir en conséquence.

En principe, le procédé de l’invention permet de remplacer les détecteurs de collision existants ou prévus généralement, au moins partiellement par des détecteurs à ultrasons. C’est ainsi qu’il est par exemple possible que dans un véhicule, les moyens de retenue se déclenchent si un autre détecteur classifie un objet et confirme le contact par le détecteur à ultrasons. Comme autre détecteur au sens de la présente invention, on peut soit utiliser un détecteur de collision comme cela est connu dans l’état de la technique, soit aussi un détecteur d’environnement tel que par exemple un détecteur à laser, un détecteur fonctionnant par vidéo ou un détecteur lidar. En particulier, un tel détecteur d’environnement permet de classifier un objet de collision et aussi de prévoir la collision. Si le détecteur à ultrasons ou le procédé selon l’invention de gestion du détecteur à ultrasons confirme la collision, cela permet d’activer les moyens de retenue suffisamment à temps.

Un autre développement avantageux du procédé prévoit d’utiliser plusieurs détecteurs à ultrasons qui fonctionnent selon le procédé décrit ci-dessus. A l’aide des oscillations sonores reçues de plusieurs détecteurs à ultrasons, on peut conclure à l’importance de l’objet avec lequel il y a eu la collision. Cela repose sur le fait qu’avec un contact sur une grande surface, par exemple avec plusieurs détecteurs à ultrasons les uns à côté des autres sur la carrosserie, on détectera un cas de collision. Un tel procédé peut par exemple servir à activer de manière ciblée les moyens de retenue. Ainsi, en particulier, on peut neutraliser l’activation des moyens de protection des piétons si plusieurs détecteurs à ultrasons ont détecté un contact sur une grande surface car cela suppose qu’un piéton ne produit pas normalement un contact sur une surface totale, par exemple avec l’avant du véhicule. L’invention comporte également une installation pour reconnaître un cas de collision avec un objet, cette installation comportant au moins un détecteur à ultrasons fonctionnant selon le principe de l’invention tel que développé ci-dessus. Cette installation se caractérise selon l’invention en ce qu’elle fait partie d’une installation mobile, notamment un véhicule ou un robot. L’information n’est toutefois pas limitée à de telles applications. On peut également avoir des installations stationnaires comportant des détecteurs à ultrasons et qui permettent de détecter des collisions dans le sens de l’invention.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l’aide d’un procédé de gestion d’un détecteur à ultrasons, représenté dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est un schéma simplifié d’un véhicule équipé de plusieurs détecteurs à ultrasons et dont le côté avant a subi une collision avec en partie le pare-choc, la figure 2 montre un ordinogramme servant à décrire le procédé de reconnaissance de collision selon l’invention, et la figure 3 est un schéma représentant différents signaux de détecteurs à ultrasons.

Description de modes de réalisation

La figure 1 montre un véhicule 10 dont l’avant comporte plusieurs détecteurs à ultrasons la-ld, en particulier dans la zone du pare-choc (non détaillée). Ces détecteurs à ultrasons sont identiques. Les détecteurs à ultrasons la-ld correspondent en tant que tels à l’état de la technique et servent habituellement à détecter les objets qui se trouvent devant le véhicule 10, par exemple les distances pour les manœuvres de parking. Pour cela, on fait fonctionner un détecteur à ultrasons la-ld en mode d’émission de façon qu’un élément piézoélectrique installé dans le détecteurs à ultrasons la-ld fasse vibrer la membrane non représentée du détecteur à ultrasons la-ld ; les vibrations sonores générées par la membrane se développement dans la direction d’émission et sont par exemple réfléchies par un objet. Après un temps d’attente W après l’émission des vibrations sonores ou des vibrations de la membrane, le détecteur à ultrasons la-ld est commuté du mode d’émission au mode de réception. Le temps d’attente W correspond par exemple à une milliseconde. Le temps d’attente W est nécessaire car du fait du mode d’émission, il ne faut pas saisir les vibrations de la membrane liées à l’émission mais seulement les vibrations de la membrane du détecteur la-ld produites par les ondes sonores réfléchies par l’objet.

Le véhicule 10 a en outre un détecteur de collision 11 qui est également réalisé comme cela est prévu dans l’état de la technique. Le détecteur de collision 11 permet par exemple de saisir des accéléra tions ou des décélérations brutales qui se produisent de manière caractéristique en cas de collision avec un objet 100.

Le véhicule 10 comporte également une installation d’exploitation 20 avec un algorithme d’exploitation 21. A la fois le détecteur de collision 11 et les détecteurs à ultrasons la-ld qui sont par exemple installés les uns à côté des autres sur le devant du véhicule 10, sont reliés à l’installation d’exploitation 20 ou transmettent leurs signaux comme signaux d’entrée à l’installation d’exploitation 20. Enfin, le véhicule 10 comporte des installations de sécurité 22, 23. L’installation de sécurité 22 est par exemple un coussin à air (celui qui équipe le volant) alors que l’installation de sécurité 23 comporte une installation de protection de piétons qui produit par exemple le soulèvement du capot en cas de collision.

La figure 2 montre le déroulement des opérations en cas de collision avec un objet 100, détecté par les détecteurs à ultrasons la-ld. Au cas où les détecteurs à ultrasons la-ld ne peuvent être utilisés dans le cadre de la fonction de l’assistance de conduite (par exemple les manœuvres de stationnement), les détecteurs à ultrasons la-ld fonctionnent selon une première étape 101 du programme en mode de réception. Le mode de réception se caractérise en ce que les détecteurs à ultrasons la-ld ne fonctionnent pas en mode d’émission mais peuvent saisir le bruit qui se produit habituellement en cas de collision. Une collision est caractérisée par l’évènement 50 en ce qu’ensuite au moins l’un des détecteurs à ultrasons la-ld a saisi un bruit ou une oscillation sonore correspondante. Ainsi, dans une seconde étape de programme 102, au moins le détecteur à ultrasons la-ld saisit la collision ; de préférence, tous les détecteurs à ultrasons la-ld sont commutés en mode d’émission. En mode d’émission, le détecteur à ultrasons la-ld, par analogie pendant une fonction d’assistance de conduite, émet des ondes sonores. De façon préférentielle, directement après l’émission des ondes sonores, le cas échéant après un temps d’attente W raccourci de manière significative par rapport au mode de fonctionnement normal, le ou les détecteurs à ultrasons la-ld commutent dans la troisième étape de programme 103 en mode de réception qui correspond au mode de réception des détecteurs à ultrasons la-ld pendant la fonction d’assistance de conduite. Ensuite, dans une quatrième étape de programme 104, on exploite les oscillations sonores reçues. Cela se fait avec l’algorithme d’exploitation 21 de l’installation d’exploitation 20.

On se reporte pour cela à la figure 3. A la figure 3, on a d’une part représenté la courbe X qui correspondant au cas de l’absence de collision. On reconnaît que l’amplitude de l’oscillation de la membrane du détecteur à ultrasons la-ld diminue en fonction du temps t. On a également représenté purement à titre d’exemple une courbe Y qui correspond de façon caractéristique à une collision avec un objet 100 si l’objet 100 coïncide avec le détecteur à ultrasons la-ld ou le touche. On reconnaît que d’une part l’amplitude a de la courbe Y est plus grande et d’autre part l’amortissement est également accentué, ce qui entraîne un temps plus court d’amortissement de l’oscillation.

Si maintenant l’un des détecteurs à ultrasons la-ld détecte une collision dans l’étape 105, cela se traduit dans la cinquième étape 106 du procédé, par exemple par le déclenchement d’une des installations de sécurité 22, 23. Si en revanche la collision n’est pas confirmée, le programme prévoit que les détecteurs à ultrasons la-ld fonctionnent de nouveau en mode de réception correspondant à la première étape 101.

La représentation de la figure 1 montre que la collision du véhicule 10 avec l’objet 100 a concerné uniquement les détecteurs à ultrasons la-lb ; l’objet 100 ne couvre pas les deux autres détecteurs à ultrasons le et ld, ce qui est également saisi par l’installation d’exploitation 20 ou par son algorithme d’exploitation 21. En particulier, cela permet par exemple de commander de manière ciblée une installation de sécurité 22, 23 dans l’étape 107.

Dans la procédure décrite ci-dessus, on a reconnu la collision uniquement à l’aide des détecteurs à ultrasons la-ld car le véhicule 10 comporte également un détecteur de collision 11 de sorte que les signaux des détecteurs à ultrasons la-ld sont comparés de manière caractéristique avec le signal du détecteur de collision 11 ou sont accordés sur celui-ci pour vérifier la collision. Pour cela, on peut par exemple commander au préalable l’installation de sécurité 22, 23 dans la cinquième étape 106 du programme.

On peut également envisager de faire fonctionner les détecteurs à ultrasons la-ld tout d’abord non pas en mode de réception correspondant à la première étape de programme 101 mais en les neutralisant. Dans ce cas, le détecteur de collision 11 détecte le premier la collision. En variante ou en plus, on détermine la collision par un détecteur d’environnement tel que par exemple une caméra, un détecteur radar ou un détecteur lidar. Ensuite, on fait fonctionner en mode d’émission les détecteurs à ultrasons la-ld, directement selon la seconde étape de programme 102. Les détecteurs à ultrasons la-ld servent ainsi à vérifier le signal du détecteur de collision 11. Si cela se produit dans l’étape 105, les détecteurs à ultrasons la-ld fonctionnent de nouveau directement en mode d’émission selon la seconde étape de programme 102 pour permettre de classifier le cas de collision par l’exploitation des signaux des détecteurs à ultrasons la-ld.

Le procédé décrit ci-dessus de gestion des détecteurs à ultrasons la-ld peut être transformé ou modifié de multiples manières sans sortir du cadre de l’invention. C’est ainsi que l’on peut notamment envisager d’appliquer le procédé non seulement à des véhicules 10 mais également à des installations fixes ou mobiles telles que par exemple des robots de manutention ou des installations analogues.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX la-ld Détecteur à ultrasons 10 Véhicule 11 Détecteur de collision/ installation de reconnaissance de collision 20 Installation d’exploitation 21 Algorithme d’exploitation 22, 23 Installation de sécurité 50 Evènement 100 Objet 101-106 Etapes d’un programme W Temps d’attente

Claims

REVENDICATIONS 1°) Procédé de gestion d’un détecteur à ultrasons (la-ld) qui génère des vibrations sonores en mode d’émission et reçoit des vibrations sonores en mode de réception à la suite de l’émission, - les vibrations sonores reçues étant exploitées par une installation d’exploitation (20) et pendant le fonctionnement normal du détecteur à ultrasons (la-ld), on commute du mode d’émission au mode de réception après un temps d’attente (W) pour saisir la distance des objets (100), procédé caractérisé en ce que - après la saisie d’un cas de collision par le détecteur à ultrasons (la-ld) ou par une installation de reconnaissance de collision (11) distincte du détecteur à ultrasons (la-ld), après un temps d’attente (W) raccourci par rapport à celui du mode normal, le détecteur à ultrasons (la-ld), commute de préférence directement en mode de réception après le mode d’émission, et l’installation d’exploitation (20) a un algorithme (21) qui conclut à une collision à partir des vibrations sonores reçues par les capteurs à ultrasons (la-ld).
2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’installation d’exploitation (20) conclut à un cas de collision à partir d’un temps d’amortissement raccourci des vibrations sonores reçues par les capteurs à ultrasons (la-ld) ou à partir d’une amplitude (a) des oscillations sonores reçues par les capteurs à ultrasons (la-ld) agrandie par rapport à celle du mode normal.
3°) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’ en reconnaissant le cas de collision, le détecteur à ultrasons (la-ld) commute plusieurs fois après un temps d’attente (W) raccourci par rapport à celui du mode normal, de préférence directement après le mode d’émission, en mode de réception.
4°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’ à l’aide de l’algorithme (21), on conclut à la densité de l’objet (100) de la collision.
5°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’ après reconnaissance du cas de collision par le détecteur à ultrasons (la-ld), on active une installation de sécurité (22, 23).
6°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu’ comme installation de reconnaissance de collision (11) distincte, on utilise un détecteur de collision.
7°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que comme installation de reconnaissance de collision (11), distincte, on utilise un détecteur d’environnement.
8°) Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’ - on utilise plusieurs détecteurs à ultrasons (la-ld) qui fonctionnent selon le procédé de l’une des revendications 1 à 7, et à l’aide des oscillations d’ultrasons reçues des détecteurs à ultrasons (la-ld), on conclut à l’importance de l’objet (100) qui est entré en collision.
9°) Installation de reconnaissance d’un cas de collision avec un objet (100) comportant au moins un détecteur à ultrasons (la-ld) fonctionnant selon le procédé de l’une au moins des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que l’installation fait partie d’une installation mobile, notamment d’un véhicule automobile (10) ou d’un robot.