FR3091383A1 - Method and device for acoustic detection, by a vehicle, of an object or a natural phenomenon - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé (10) de détection acoustique, par un véhicule, d'un objet (2) ou d’un phénomène naturel susceptible de produire un son, caractérisé en ce qu’il comprend : Une étape de détermination (13) d’une durée d’émission globale correspondant à la somme des intervalles de temps successifs pour lesquels un pic fréquentiel est détecté ; Une étape de détection (14), parmi lesdites fréquences calculées pour chaque pic fréquentiel détecté, d’un motif sonore ; Une étape d’identification (15) d’un véhicule automobile en fonction de la durée d’émission et du motif sonore.The invention relates to a method (10) of acoustic detection, by a vehicle, of an object (2) or of a natural phenomenon capable of producing a sound, characterized in that it comprises: A determination step (13 ) an overall transmission duration corresponding to the sum of the successive time intervals for which a frequency peak is detected; A detection step (14), among said frequencies calculated for each frequency peak detected, of a sound pattern; An identification step (15) of a motor vehicle as a function of the duration of emission and of the sound pattern.
Description
DescriptionDescription
Titre de l'invention : Procédé et dispositif de détection acoustique, par un véhicule, d’un objet ou d’un phénomène naturelTitle of the invention: Method and device for acoustic detection, by a vehicle, of an object or a natural phenomenon
[0001] La présente invention concerne le domaine de l’assistance au conducteur d’un véhicule.The present invention relates to the field of assistance to the driver of a vehicle.
[0002] Notamment, l’invention concerne un procédé d’identification, par un véhicule automobile, de véhicules prioritaires par signature sonore.In particular, the invention relates to a method of identifying, by a motor vehicle, priority vehicles by sound signature.
[0003] En effet, afin d’améliorer la sécurité lors de la conduite d’un conducteur de véhicule automobile, ou afin d’améliorer le comportement d’un véhicule autonome, on souhaite détecter et localiser l’approche de véhicules prioritaires qui pourraient imposer une modification de trajectoire et d’allure du véhicule automobile, mais aussi anticiper un changement de comportement des autres automobilistes.In fact, in order to improve safety when driving a driver of a motor vehicle, or in order to improve the behavior of an autonomous vehicle, it is desired to detect and locate the approach of priority vehicles which could impose a change in the trajectory and pace of the motor vehicle, but also anticipate a change in the behavior of other motorists.
[0004] A cet effet, on connaît notamment le document US 2015/0307131 Al décrivant un véhicule automobile autonome comprenant des moyens d’acquisition audio pour détecter d’autres véhicules.To this end, the document US 2015/0307131 A1 is known in particular, describing an autonomous motor vehicle comprising audio acquisition means for detecting other vehicles.
[0005] Toutefois, cette solution ne permet pas de discriminer les autres véhicules détectés et ne permet pas de les localiser relativement à la position du véhicule décrit.However, this solution does not discriminate against the other vehicles detected and does not allow them to be located relative to the position of the vehicle described.
[0006] Aussi, il existe le besoin d’un procédé de détection et d’un ensemble de détection pour un véhicule automobile apte à détecter et identifier d’autres véhicules automobiles en particulier des véhicules d’urgence prioritaires.Also, there is a need for a detection method and a detection assembly for a motor vehicle capable of detecting and identifying other motor vehicles, in particular priority emergency vehicles.
[0007] On propose, un procédé de détection acoustique, par un véhicule, d'un objet ou d’un phénomène naturel susceptible de produire un son, comprenant :There is provided a method of acoustic detection, by a vehicle, of an object or a natural phenomenon capable of producing a sound, comprising:
- Une étape d’acquisition d’un signal sonore depuis au moins un organe d’acquisition sonore ;- A step of acquiring a sound signal from at least one sound acquisition device;
- Une étape de subdivision dudit signal sonore en une pluralité de segments de signal sonore correspondant à une pluralité d’intervalles de temps d’acquisition successifs ;- A step of subdividing said sound signal into a plurality of sound signal segments corresponding to a plurality of successive acquisition time intervals;
- Pour chaque intervalle de temps :- For each time interval:
• Une étape de calcul d’un spectrogramme dudit signal sonore ;• A step of calculating a spectrogram of said sound signal;
• Une étape de détection dans ledit spectrogramme d’un pic fréquentiel • Lorsqu’un pic fréquentiel est détecté, une étape de calcul de la fréquence et de la puissance et/ou de l’intensité dudit pic fréquentiel correspondant ;• A step of detecting in said spectrogram a frequency peak • When a frequency peak is detected, a step of calculating the frequency and the power and / or the intensity of said corresponding frequency peak;
- Une étape de détermination d’une durée d’émission globale correspondant à la somme des intervalles de temps successifs pour lesquels un pic fréquentiel est détecté ;- A step of determining an overall transmission duration corresponding to the sum of successive time intervals for which a frequency peak is detected;
- Une étape de détection, parmi lesdites fréquences calculées pour chaque pic fréquentiel détecté, d’un motif sonore ;- A detection step, among said frequencies calculated for each frequency peak detected, of a sound pattern;
- Une étape d’identification d’un véhicule automobile en fonction de la durée d’émission et du motif sonore.- A step to identify a motor vehicle based on the duration of the emission and the sound pattern.
[0008] Ainsi, on peut obtenir un procédé permettant de manière relativement simple et robuste de détecter des objets tels que des véhicules prioritaires émettant des signaux sonores prédéfinis dans un signal sonore capté à l’extérieur du véhicule.Thus, one can obtain a method allowing a relatively simple and robust way of detecting objects such as priority vehicles emitting predefined sound signals in a sound signal picked up outside the vehicle.
[0009] Avantageusement et de manière non limitative, ledit procédé est mis en œuvre pour au moins deux signaux sonores depuis deux organes d’acquisition sonores distincts ; le procédé mettant en œuvre une étape de détermination de localisation d’un objet émetteur en fonction des pics fréquentiels détectés pour chaque signal sonore. Ainsi, on peut en outre détecter la localisation de l’objet identifié par rapport au véhicule mettant en œuvre le procédé en fonction des différents signaux sonores acquis.Advantageously and without limitation, said method is implemented for at least two sound signals from two separate sound acquisition devices; the method implementing a step of determining the location of a transmitting object as a function of the frequency peaks detected for each sound signal. Thus, it is also possible to detect the location of the object identified with respect to the vehicle implementing the method as a function of the various acquired sound signals.
[0010] Avantageusement et de manière non limitative, l’étape de détermination de localisation comprend le calcul d’une différence de puissance et/ou d’intensité et de déphasage entre des pics fréquentiels pour un même instant d’acquisition sonore, dans les au moins deux signaux sonores. Ainsi la localisation peut être relativement précise.Advantageously and in a nonlimiting manner, the location determination step comprises the calculation of a difference in power and / or intensity and phase shift between frequency peaks for the same instant of sound acquisition, in the at least two sound signals. Thus the location can be relatively precise.
[0011] Avantageusement et de manière non limitative, ladite étape de calcul d’un spectrogramme comprend le calcul d’une transformée de Fourier à court terme pour chaque intervalle de temps (At) d’acquisition successif. Ainsi on peut obtenir une détection de pic fréquentiel par spectrogramme relativement rapidement et de manière fiable et robuste.Advantageously and in a nonlimiting manner, said step of calculating a spectrogram comprises the calculation of a short-term Fourier transform for each time interval (At) of successive acquisition. Thus it is possible to obtain a frequency peak detection by spectrogram relatively quickly and in a reliable and robust manner.
[0012] Avantageusement et de manière non limitative, l’objet susceptible de produire un son est un autre véhicule, en particulier un véhicule prioritaire, et le motif sonore comprend deux notes distinctes.Advantageously and in a nonlimiting manner, the object capable of producing a sound is another vehicle, in particular a priority vehicle, and the sound motif comprises two separate notes.
[0013] Avantageusement et de manière non limitative, au cours de l’étape de catégorisation on met en œuvre :Advantageously and in a nonlimiting manner, during the categorization step, we implement:
[0014] - une première étape de comparaison de la durée d’émission globale avec une valeur de seuil temporel, adapté pour identifier une première catégorie de véhicule lorsque ladite durée est inférieure à ladite première valeur de seuil ; et- a first step of comparing the overall emission duration with a time threshold value, suitable for identifying a first category of vehicle when said duration is less than said first threshold value; and
[0015] - une deuxième étape de comparaison des fréquences des deux notes avec au moins une valeur de fréquence d’identification de sorte à identifier au moins une autre catégorie de véhicules.- a second step of comparing the frequencies of the two notes with at least one identification frequency value so as to identify at least one other category of vehicles.
[0016] Ainsi on peut identifier le type de véhicule émettant les notes détectées, en fonction des fréquences et des durées, de manière relativement simple et rapide.So we can identify the type of vehicle emitting the detected notes, depending on the frequencies and durations, relatively quickly and easily.
[0017] Avantageusement et de manière non limitative, la deuxième étape de comparaison comprend le calcul du plus grand rapport entre les deux fréquences des deux notes, ledit plus grand rapport étant comparé à la dite au moins une valeur d’identification. Ainsi, l’identification fréquentielle est relativement simple et rapide à mettre en œuvre.Advantageously and in a nonlimiting manner, the second comparison step comprises the calculation of the greatest ratio between the two frequencies of the two notes, said greatest ratio being compared with said at least one identification value. Thus, frequency identification is relatively simple and quick to implement.
[0018] L’invention concerne aussi un dispositif de détection acoustique, apte à être embarqué dans un véhicule, d’un objet ou d’un phénomène naturel susceptible de produire un son, comprenant :The invention also relates to an acoustic detection device, capable of being carried in a vehicle, of an object or of a natural phenomenon capable of producing a sound, comprising:
- Des moyens d’acquisition sur une durée prédéfinie d’un signal sonore depuis au moins un organe d’acquisition sonore ;- Means of acquisition over a predefined duration of a sound signal from at least one sound acquisition body;
- Des moyens pour subdiviser de ladite durée prédéfinie en une pluralité d’intervalles de temps successifs ;- Means for subdividing said predefined duration into a plurality of successive time intervals;
- Des moyens de calcul d’un spectrogramme dudit signal sonore pour chaque intervalle de temps ;- Means for calculating a spectrogram of said sound signal for each time interval;
- Des moyens de détection dans ledit spectrogramme d’un pic fréquentiel ;- Detection means in said spectrogram of a frequency peak;
- Des moyens de calcul de la fréquence et de la puissance et/ou de l’intensité dudit pic fréquentiel correspondant ;- Means for calculating the frequency and the power and / or the intensity of said corresponding frequency peak;
- Des moyens de détermination d’une durée d’émission globale correspondant à la somme des intervalles de temps successifs pour lesquels un pic fréquentiel est détecté ;- Means for determining an overall transmission duration corresponding to the sum of successive time intervals for which a frequency peak is detected;
- Des moyens de détection, parmi lesdites fréquences calculées pour chaque pic fréquentiel détecté, d’un motif sonore ;- means of detection, among said frequencies calculated for each frequency peak detected, of a sound pattern;
- Des moyens d’identification d’un véhicule automobile en fonction de la durée d’émission et du motif sonore.- Means of identification of a motor vehicle according to the duration of emission and the sound pattern.
[0019] Avantageusement et de manière non limitative, le motif sonore comprend deux notes. [0020] L’invention concerne aussi un véhicule, par exemple un véhicule automobile, comprenant un organe d’acquisition sonore et un dispositif de détection acoustique d’un objet ou d’un phénomène naturel susceptible de produire un son, tel que décrit précédemment.Advantageously and without limitation, the sound pattern includes two notes. The invention also relates to a vehicle, for example a motor vehicle, comprising a sound acquisition member and a device for acoustically detecting an object or a natural phenomenon capable of producing a sound, as described above. .
[0021] En particulier, l’organe d’acquisition sonore comprend au moins un microphone installé de sorte à capter les sons extérieurs au véhicule. Ceci permet d’obtenir un organe d’acquisition sonore relativement peut coûteux.In particular, the sound acquisition device comprises at least one microphone installed so as to pick up sounds outside the vehicle. This provides a relatively inexpensive sound acquisition device.
[0022] Selon une mise en œuvre particulière de l’invention, l’organe d’acquisition sonore comprend quatre microphones installés chacun sur un côté différent du véhicule. Ceci permet ainsi de localiser des véhicules d’urgences détectées par rapport à la position du véhicule.According to a particular implementation of the invention, the sound acquisition device comprises four microphones each installed on a different side of the vehicle. This makes it possible to locate detected emergency vehicles in relation to the position of the vehicle.
[0023] D’autres particularités et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description faite ci-après d’un mode de réalisation particulier de l’invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other features and advantages of the invention will emerge on reading the description given below of a particular embodiment of the invention, given by way of indication but not limitation, with reference to the accompanying drawings on which :
[0024] [fig-1] est une vue schématique d’un système comprenant un véhicule automobile comprenant un dispositif selon l’invention, des véhicules prioritaires et un orga4 nigramme du procédé mis en œuvre selon l’invention ;[Fig-1] is a schematic view of a system comprising a motor vehicle comprising a device according to the invention, priority vehicles and a flow chart of the process implemented according to the invention;
[0025] [fig.2] est un organigramme du procédé selon un mode de réalisation de l’invention ;[Fig.2] is a flow diagram of the method according to an embodiment of the invention;
[0026] [fig.3] est un organigramme d’une étape d’identification selon le mode de réalisation de l’invention de la figure 2 ; et[Fig.3] is a flow diagram of an identification step according to the embodiment of the invention of Figure 2; and
[0027] [fig.4] est une vue schématique d’un deuxième mode de réalisation de l’invention.[Fig.4] is a schematic view of a second embodiment of the invention.
[0028] En référence à la figure 1, un véhicule automobile 1 comprend un organe d’acquisition sonore 4, ici un microphone 4 installé sur une partie avant du véhicule automobile 1.Referring to Figure 1, a motor vehicle 1 comprises a sound acquisition device 4, here a microphone 4 installed on a front part of the motor vehicle 1.
[0029] Le microphone 4 est installé de sorte à capter les sons extérieurs et environnants du véhicule automobile 1.The microphone 4 is installed so as to pick up the outside and surrounding sounds of the motor vehicle 1.
[0030] Le véhicule automobile 1 comprend en outre un dispositif de détection acoustique adapté pour mettre un œuvre un procédé selon l’invention.The motor vehicle 1 further comprises an acoustic detection device suitable for implementing a method according to the invention.
[0031] Les différentes étapes du procédé peuvent être mises en œuvre dans un ou plusieurs calculateurs, notamment dans des calculateurs déjà présents sur le véhicule automobile 1, par exemple les calculateurs d’aide à la conduite ou le calculateur multimédia.The different stages of the method can be implemented in one or more computers, in particular in computers already present on the motor vehicle 1, for example the driving assistance computers or the multimedia computer.
[0032] Le procédé 10 de détection acoustique, vise à permettre au véhicule automobile 1 de détecter dans les sons captés par le microphone 4, par exemple la présence d’objets tels que d’autres véhicules, en particulier des véhicules d’urgences dit prioritaires.The method 10 of acoustic detection, aims to allow the motor vehicle 1 to detect in the sounds picked up by the microphone 4, for example the presence of objects such as other vehicles, in particular emergency vehicles said priority.
[0033] Il est bien connu que les véhicules d’urgences 2 présentent une signature sonore prédéfinie et généralement réglementée.It is well known that emergency vehicles 2 have a predefined and generally regulated sound signature.
[0034] Les signatures sonores des véhicules d’urgences 2, fréquemment basées sur des émissions d’un motif sonore à deux tonalités, ou deux notes, chaque note étant associée à une durée elle aussi prédéfinie.The sound signatures of emergency vehicles 2, frequently based on emissions of a two-tone sound pattern, or two notes, each note being associated with a duration which is also predefined.
[0035] Par exemple, en Erance il est connu que :For example, in Erance it is known that:
- les véhicules de pompier émettent un La3 (435 Hz ± 2 %) et un Si3 (488 Hz ± 2 %) joué en boucle, chaque note durant 2 s ;- firefighters emit a La3 (435 Hz ± 2%) and a Si3 (488 Hz ± 2%) played in loop, each note for 2 s;
- les véhicules de police émettent un La3 (435 Hz ± 2 %) et un Ré4 (580 Hz ± 2 %) joué en boucle, chaque note durant 1 s ;- the police vehicles emit a La3 (435 Hz ± 2%) and a Ré4 (580 Hz ± 2%) played in loop, each note for 1 s;
- les véhicules du SAMU émettent un La3 (435 Hz ± 5 %) et un Mi4 (651 Hz ± 2 %) joué en boucle, chaque note durant 1 s ; et- SAMU vehicles emit a La3 (435 Hz ± 5%) and a Mi4 (651 Hz ± 2%) played in loop, each note for 1 s; and
- les véhicules de gendarmerie émettent un La3 (435 Hz ± 2 %) et un Ea#4 (732 Hz ± 2 %) joué en boucle chaque note durant 1.- the gendarmerie vehicles emit a La3 (435 Hz ± 2%) and an Ea # 4 (732 Hz ± 2%) played in loop each note for 1.
[0036] Aussi le procédé 10 comprend une étape d’acquisition 11 d’un signal sonore depuis au moins un organe d’acquisition sonore (4).Also, the method 10 comprises a step 11 of acquiring an audio signal from at least one audio acquisition device (4).
[0037] Le signal sonore acquis peut être envoyé en analogique ou en numérique avec une fréquence d’échantillonnage par exemple de 44,1 kHz, ou autre fréquence d’échantillonnage adaptée au contexte de détection.The acquired sound signal can be sent in analog or digital with a sampling frequency of 44.1 kHz, for example, or another sampling frequency adapted to the detection context.
[0038] L’acquisition 11 du signal sonore peut être réalisée en continue de sorte que le traitement du signal est mis en œuvre en continu au fur à mesure de son acquisition. [0039] On met ensuite en œuvre une étape de subdivision 12 dudit signal sonore en une pluralité de segments de signal sonore correspondant à une pluralité d’intervalles de temps At d’acquisition successifs.Acquisition 11 of the sound signal can be carried out continuously so that the signal processing is carried out continuously as it is acquired. Next, a step 12 of said sound signal is implemented in a plurality of sound signal segments corresponding to a plurality of successive acquisition time intervals At.
[0040] Dans le cas des véhicules d’urgence, les notes que nous souhaitons identifier durent en générale au moins 1 seconde, et généralement d’une durée inférieure à dix secondes. La précision sur l’identification de ces durées dépend de l’intervalle de temps At mais la valeur de At doit être suffisamment élevée pour assurer une rapidité de traitement optimal. Des valeurs de At allant de 50 ms à 200 ms paraissent suffisamment faibles pour permettre des détections fiables et suffisamment longues pour assurer une rapidité de traitement relativement optimale.In the case of emergency vehicles, the notes that we wish to identify generally last at least 1 second, and generally have a duration of less than ten seconds. The precision in identifying these durations depends on the time interval At, but the value of At must be high enough to ensure optimal processing speed. Values of At ranging from 50 ms to 200 ms appear to be low enough to allow reliable detections and long enough to ensure relatively optimal processing speed.
[0041] Dans le cas des véhicules d’urgence, on met en œuvre deux étapes : une étape de détermination 13 d’une durée d’émission globale de chaque note, et une étape de détection 14 des notes et d’identification 15.In the case of emergency vehicles, two steps are implemented: a step of determining 13 an overall duration of issue of each note, and a step of detecting 14 the notes and identifying 15.
[0042] A cet effet, on procède tout d’abord, pour chaque intervalle de temps At à une étape de calcul d’un spectrogramme dudit signal sonore.To this end, first of all, for each time interval At, there is a step of calculating a spectrogram of said sound signal.
[0043] Un spectrogramme correspond à la représentation fréquentielle d’un signal temporel. On obtient un tel spectrogramme notamment par le calcul de la transformée de Fourier à court terme du signal sonore acquis pour chaque intervalle de temps At, le carré du module de cette transformée permettant d’obtenir le spectrogramme.A spectrogram corresponds to the frequency representation of a time signal. Such a spectrogram is obtained in particular by calculating the short-term Fourier transform of the sound signal acquired for each time interval At, the square of the module of this transform making it possible to obtain the spectrogram.
[0044] On met ensuite en œuvre une étape de détection dans chaque spectrogramme d’un pic fréquentiel. Cette étape est mise en œuvre par exemple par comparaison du signal fréquentiel du spectrogramme avec des valeurs de seuils d’intensité et/ou de puissance du signal. Par exemple lorsque l’intensité ou la puissance du pic dépasse un taux de 50 à 95% de la puissance ou de l’intensité totale du signal.We then implement a detection step in each spectrogram of a frequency peak. This step is implemented for example by comparing the frequency signal of the spectrogram with threshold values of intensity and / or power of the signal. For example when the intensity or the power of the peak exceeds a rate of 50 to 95% of the power or the total intensity of the signal.
[0045] Pour ce mode de réalisation, en ce qui concerne le niveau d’intensité sonore, le niveau sonore maximum émis en France par les sirènes est de 110 dB(A) à 2 m et nous considérons alors ce niveau comme la limite supérieur de la plage de détection.For this embodiment, with regard to the sound intensity level, the maximum sound level emitted in France by the sirens is 110 dB (A) at 2 m and we then consider this level as the upper limit of the detection range.
[0046] Pour la limite inférieure, nous considérons que nous souhaitons identifier le véhicule d’urgence à une distance de 2 km, ce qui correspond à un niveau de 50 dB(A) en espace libre (pour rappel, le niveau sonore décroît avec le carré de la distance, donc en passant d’une distance de 2 m à une distance de 2 km, le niveau sonore décroît de 20*log(2/2000) = - 60 dB). Ce niveau sonore de 50 dB(A) correspond également au bruit de fond d’un environnement calme d’où on peut entendre émerger le signal d’un véhicule d’urgence situé à 2 km.For the lower limit, we consider that we wish to identify the emergency vehicle at a distance of 2 km, which corresponds to a level of 50 dB (A) in free space (as a reminder, the noise level decreases with the square of the distance, so going from a distance of 2 m to a distance of 2 km, the noise level decreases by 20 * log (2/2000) = - 60 dB). This noise level of 50 dB (A) also corresponds to the background noise of a calm environment from which the signal from an emergency vehicle located 2 km away can be heard.
[0047] Lorsqu’un pic fréquentiel est détecté, on met alors en œuvre une étape de calcul de la fréquence fn et de la puissance An dudit pic fréquentiel correspondant. Dans ce mode de réalisation de l’invention on calcul la puissance An, exprimée en dB, bien qu’on puisse aussi raisonner sur la base de l’intensité du signal de manière équivalente.When a frequency peak is detected, a step of calculating the frequency fn and the power An of said corresponding frequency peak is then implemented. In this embodiment of the invention, the power An, expressed in dB, is calculated, although it is also possible to reason on the basis of the signal intensity in an equivalent manner.
[0048] On met ensuite en œuvre une étape de détermination 13 d’une durée d’émission globale correspondant à la somme des intervalles de temps successifs pour lesquels un pic fréquentiel est détecté. Autrement dit, on cherche à détecter la durée pendant laquelle une note particulière est émise, de sorte à pouvoir calculer si cette note correspond quant à sa durée à un signal potentiellement émis par un véhicule d’urgence.Next, a step 13 of determining an overall transmission duration corresponding to the sum of the successive time intervals for which a frequency peak is detected is implemented. In other words, we seek to detect the duration during which a particular note is emitted, so as to be able to calculate if this note corresponds as to its duration to a signal potentially emitted by an emergency vehicle.
[0049] A cet effet, l’étape de détermination 13 correspond à une boucle itérative, pour chaque pic fréquentiel de chaque segment de signal sonore de chaque intervalle de temps successif, et par comparaison avec les pics fréquentiels précédents.To this end, the determination step 13 corresponds to an iterative loop, for each frequency peak of each sound signal segment of each successive time interval, and by comparison with the preceding frequency peaks.
[0050] Tant que les pics fréquentiels sont sensiblement similaires, en fréquence fn et en puissance An, alors on considère que la note est maintenue.As long as the frequency peaks are substantially similar, in frequency fn and in power An, then it is considered that the note is maintained.
[0051] Si le pic fréquentiel varie, ou si l’intervalle de temps n’est associé à aucun pic fréquentiel, alors on considère que l’émission de la note est terminée.If the frequency peak varies, or if the time interval is not associated with any frequency peak, then it is considered that the emission of the note is finished.
[0052] La similitude entre deux pics fréquentiels est fonction de seuils d’erreur, ou de marges d’erreur tenant compte notamment de la fiabilité des microphones mais aussi de l’effet doppler lié au mouvement des véhicules automobiles les uns par rapport aux autres.The similarity between two frequency peaks is a function of error thresholds, or margins of error taking into account in particular the reliability of the microphones but also the doppler effect linked to the movement of motor vehicles relative to each other. .
[0053] Concernant l’effet Doppler, en considérant le cas d’un véhicule prioritaire roulant à la vitesse v e qui suit en ligne droite un véhicule sujet roulant à la vitesse vr, un son émis de fréquence f émis par la sirène du véhicule prioritaire sera perçu par le véhicule sujet à la fréquence fr définie par la formule suivante (c désigne la célérité du son dans l’air) :Regarding the Doppler effect, considering the case of a priority vehicle traveling at speed v e which follows in a straight line a subject vehicle traveling at speed v r, a sound emitted at frequency f emitted by the siren of the priority vehicle will be perceived by the subject vehicle at the frequency f r defined by the following formula ( c denotes the speed of sound in the air):
[0054] On s’intéresse principalement à la vitesse relative du véhicule prioritaire par rapport au véhicule sujet z _ C - V r „ , _ pour savoir si le véhicule prioritaire se rapproche ou s’éloigne et on préfère exprimer la formule précédente sous la forme :We are mainly interested in the relative speed of the priority vehicle compared to the subject vehicle z _ C - V r „, _ to find out if the priority vehicle is approaching or moving away and we prefer to express the previous formula under the form:
[0055] f _ C ~Vr f x F _ C ~ V rf x
T? - c - vel p U)T? - c - v e l p U)
[0056] En outre, la célérité du son dans l’air dépend de la température. Elle est de 340 m/s à 15°C et varie de 325 m/s à -10°C à 355 m/s à 40°C.In addition, the speed of sound in the air depends on the temperature. It is 340 m / s at 15 ° C and varies from 325 m / s at -10 ° C to 355 m / s at 40 ° C.
[0057] En prenant un cas d’exemple où le véhicule sujet est arrêté et il perçoit une sirène dont la note grave est identifiée à 450 Hz pour une température ambiante de 15°C. La fréquence émise par le véhicule d’urgence est de 435 Hz +/- 2%, autrement dit comprise entre 426 Hz et 444 Hz. La fréquence identifiée à 450 Hz peut correspondre à deux cas extrêmes de vitesse du véhicule d’urgence :Taking an example where the subject vehicle is stopped and it perceives a siren whose low note is identified at 450 Hz for an ambient temperature of 15 ° C. The frequency emitted by the emergency vehicle is 435 Hz +/- 2%, in other words between 426 Hz and 444 Hz. The frequency identified at 450 Hz can correspond to two extreme cases of speed of the emergency vehicle:
- la fréquence émise est 444 Hz et le véhicule d’urgence se rapproche en roulant à 16 km/h- the frequency emitted is 444 Hz and the emergency vehicle approaches when traveling at 16 km / h
- la fréquence émise est 426 Hz et le véhicule d’urgence se rapproche en roulant à 65 km/h- the frequency emitted is 426 Hz and the emergency vehicle approaches when traveling at 65 km / h
[0058] La tolérance de +/- 2% sur la fréquence émise implique donc une incertitude de +/25 km/h sur la vitesse relative qui peut être identifiée par effet Doppler.The tolerance of +/- 2% on the transmitted frequency therefore implies an uncertainty of + / 25 km / h on the relative speed which can be identified by the Doppler effect.
[0059] Dans le même ordre d’idée, les deux situations extrêmes correspondant à une fréquence de la note grave identifiée à 435 Hz sont explicitées ci-dessous :In the same vein, the two extreme situations corresponding to a frequency of the bass note identified at 435 Hz are explained below:
- la fréquence émise est 444 Hz et le véhicule d’urgence s’éloigne en roulant à 25 km/h- the frequency transmitted is 444 Hz and the emergency vehicle departs while traveling at 25 km / h
- la fréquence émise est 426 Hz et le véhicule d’urgence se rapproche en roulant à 25 km/h- the frequency emitted is 426 Hz and the emergency vehicle approaches when traveling at 25 km / h
[0060] Aussi, les informations sur les vitesses relatives sont approximatives, mais peuvent néanmoins fournir un ordre de grandeur : le véhicule d’urgence s’approche ou s’éloigne à 50 ou 100 km/h.Also, the information on the relative speeds is approximate, but can nevertheless provide an order of magnitude: the emergency vehicle approaches or leaves at 50 or 100 km / h.
[0061] Lorsque le véhicule 1 est arrêté à proximité d’une voie où un véhicule d’urgence 2 roule à 50 km/h. Hormis une phase de transition où le véhicule d’urgence passe à proximité du véhicule sujet, nous pouvons résumer les deux situations :When the vehicle 1 is stopped near a lane where an emergency vehicle 2 is traveling at 50 km / h. Apart from a transition phase where the emergency vehicle passes close to the subject vehicle, we can summarize the two situations:
- fréquence émise à 426 Hz : la fréquence perçue par le véhicule sujet est 444 Hz à l’approche et 410 Hz à l’éloignement- frequency emitted at 426 Hz: the frequency perceived by the subject vehicle is 444 Hz at approach and 410 Hz at distance
- fréquence émise à 444 Hz : la fréquence perçue par le véhicule sujet est 462 Hz à l’approche et 427 Hz à l’éloignement- frequency emitted at 444 Hz: the frequency perceived by the subject vehicle is 462 Hz on approach and 427 Hz on the distance
[0062] Dans cet exemple, nous pouvons au moins confirmer que le véhicule d’urgence est en train de s’éloigner, et cette information peut être confirmée par une réduction du niveau sonore lors de la phase d’éloignement.In this example, we can at least confirm that the emergency vehicle is moving away, and this information can be confirmed by a reduction in the noise level during the removal phase.
[0063] En reprenant la liste des fréquences pour les véhicule d’urgence en France, la fréquence émise la plus grave que nous souhaitons identifier est « 420 Hz - 2% » soit 412 Hz et la fréquence la plus aiguë est « 740 + 2% » soit 755 Hz.Using the list of frequencies for emergency vehicles in France, the most serious emitted frequency that we want to identify is "420 Hz - 2%" or 412 Hz and the highest frequency is "740 + 2 % ”Or 755 Hz.
[0064] En prenant deux cas extrêmes pour l’effet Doppler avec un véhicule d’urgence roulant à 200 km/h et un véhicule sujet roulant à 130 km/h dans la même direction mais en sens opposé.Taking two extreme cases for the Doppler effect with an emergency vehicle traveling at 200 km / h and a subject vehicle traveling at 130 km / h in the same direction but in the opposite direction.
[0065] La fréquence la plus grave reçue par le véhicule sujet correspond au cas où les véhicules s’éloignent et considérant que le véhicule d’urgence émet la fréquence 400 Hz, alors la fréquence reçue par le véhicule sujet sera de 300 Hz.The lowest frequency received by the subject vehicle corresponds to the case where the vehicles move away and considering that the emergency vehicle transmits the frequency 400 Hz, then the frequency received by the subject vehicle will be 300 Hz.
[0066] La fréquence la plus aiguë reçue par le véhicule sujet correspond au cas où les véhicules se rapprochent et considérant que le véhicule d’urgence émet la fréquence 780 Hz, alors la fréquence reçue par le véhicule sujet sera de l’ordre de 1000 Hz.The highest frequency received by the subject vehicle corresponds to the case where the vehicles approach and considering that the emergency vehicle transmits the frequency 780 Hz, then the frequency received by the subject vehicle will be of the order of 1000 Hz.
[0067] Ensuite on met en œuvre une étape de détection 14, parmi lesdites fréquences calculées pour chaque pic fréquentiel détecté, de deux notes distinctes. Ainsi, on détecte parmi tous les pics fréquentiels détectés, deux notes distinctes, notamment en tenant compte de l’effet Doppler décrit précédemment.Then a detection step 14 is implemented, among said frequencies calculated for each frequency peak detected, of two separate notes. Thus, among all the frequency peaks detected, two distinct notes are detected, in particular by taking into account the Doppler effect described above.
[0068] Enfin on met en œuvre une étape d’identification 15, en référence à la figure 3 d’un véhicule automobile en fonction des durées d’émission dl, d2 déterminée pour les deux notes fl, f2 détectées.Finally, an identification step 15 is implemented, with reference to FIG. 3 of a motor vehicle as a function of the emission durations dl, d2 determined for the two notes fl, f2 detected.
[0069] Selon l’exemple de la figure 3, on calcule 30 au cours de l’étape d’identification 15 la durée la plus longue max(dl, d2) parmi les deux notes.According to the example of FIG. 3, 30 is calculated during the identification step 15 the longest maximum duration (dl, d2) among the two notes.
[0070] Si cette durée maximale est comprise entre 1.9 seconde et 2.6 secondes, soit une durée probable de 2 secondes tenant compte d’une marge d’erreur, alors on détermine 31 que le véhicule d’urgence est un véhicule de pompier 37, car il s’agit du seul véhicule d’urgence 2 tenant une note deux secondes.If this maximum duration is between 1.9 seconds and 2.6 seconds, ie a probable duration of 2 seconds taking into account a margin of error, then it is determined 31 that the emergency vehicle is a fire engine 37, as it is the only emergency vehicle 2 holding a note for two seconds.
[0071] Sinon, si la durée maximale est comprise entre 0.9 seconde et 1.3 seconde, soit sensiblement 1 seconde tenant compte d’une marge d’erreur, alors on calcule 33 les deux rapports de fréquences d’notes fl/f2 et f2/f 1, et on sélectionne la valeur maximale parmi ces deux rapports max(fl/f2, f2/f 1).Otherwise, if the maximum duration is between 0.9 seconds and 1.3 seconds, or substantially 1 second taking into account a margin of error, then we calculate 33 the two frequency ratios of ratings fl / f2 and f2 / f 1, and the maximum value is selected from these two max ratios (fl / f2, f2 / f 1).
[0072] Si ce rapport est sensiblement égal à 4/3 (soit sensiblement le rapport de fréquence 580Hz/435Hz) alors on détermine 34 qu’il s’agit d’un véhicule de police 38.If this ratio is substantially equal to 4/3 (ie substantially the frequency ratio 580Hz / 435Hz) then it is determined 34 that it is a police vehicle 38.
[0073] Si ce rapport est sensiblement égal à 3/2 (soit sensiblement le rapport de fréquence 651Hz/435Hz) alors on détermine 35 qu’il s’agit d’un véhicule de SAMU 39.If this ratio is substantially equal to 3/2 (ie substantially the frequency ratio 651Hz / 435Hz) then it is determined 35 that it is a SAMU 39 vehicle.
[0074] Si ce rapport est sensiblement égal à 5/3 (soit sensiblement le rapport de fréquence 732Hz/435Hz) alors on détermine 36 qu’il s’agit d’un véhicule de gendarmerie 36.If this ratio is substantially equal to 5/3 (ie substantially the frequency ratio 732Hz / 435Hz) then it is determined 36 that it is a gendarmerie vehicle 36.
[0075] Ces valeurs de rapport tiennent compte d’une marge d’erreur x% pouvant être fonction de la prise en compte d’effet Doppler et des marges d’erreurs définies de manière réglementaire, tel qu’exposé précédemment pour la France.These report values take into account a margin of error x% which can be a function of taking into account the Doppler effect and the margins of error defined in a regulatory manner, as explained previously for France.
[0076] Ensuite le procédé est adapté pour mettre en œuvre une étape d’action et/ou d’information 16 apte à communiquer l’information à un calculateur de bord pour afficher l’information de détection au conducteur ou pour agir sur le système de commande du véhicule, par exemple dans le cas d’un véhicule automobile autonome.Then the method is adapted to implement an action and / or information step 16 capable of communicating the information to an on-board computer to display the detection information to the driver or to act on the system. vehicle control, for example in the case of an autonomous motor vehicle.
[0077] Selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, en référence à la figure 4, que l’organe d’acquisition sonore comprend quatre microphones 4a, 4b,4c, 4d installés chacun sur un côté différent du véhicule automobile, par exemple sur la partie frontale, sur la partie arrière, sur une portion gauche et sur une portion droite de la carrosserie du véhicule automobile.According to a second embodiment of the invention, with reference to FIG. 4, that the sound acquisition device comprises four microphones 4a, 4b, 4c, 4d each installed on a different side of the motor vehicle, by example on the front part, on the rear part, on a left portion and on a right portion of the bodywork of the motor vehicle.
[0078] La différence de niveau sonore mesurée entre ces 4 micros permet d’identifier que la source provient de l’arrière du véhicule sujet car le niveau mesuré est plus élevé sur la partie arrière 4c que sur les côtés 4b, 4d, et plus élevé sur les côtés 4b, 4d qu’à l’avant 4a.The difference in sound level measured between these 4 microphones makes it possible to identify that the source comes from the rear of the subject vehicle because the level measured is higher on the rear part 4c than on the sides 4b, 4d, and more raised on the sides 4b, 4d than at the front 4a.
[0079] La phase du signal mesuré en chacun de ses micros 4a-4d est également calculée pour affiner la localisation de la source sonore.The phase of the signal measured in each of its microphones 4a-4d is also calculated to refine the location of the sound source.
[0080] L’invention n’est pas uniquement limitée à la détection des objets tels que des véhicules d’urgence et peut être appliqué de manière similaire à tout type de signal acoustique, et ceci même en dehors de la zone d’audition humaine [20 2000] Hz, notamment dans les domaines des infra-sons et des ultrasons.The invention is not only limited to the detection of objects such as emergency vehicles and can be applied in a similar manner to any type of acoustic signal, even outside the human hearing zone. [20 2000] Hz, in particular in the fields of infrared and ultrasound.
[0081] Par exemple, un camion peut être identifié par les fréquences basses voire les infrasons qu’il émet.For example, a truck can be identified by the low frequencies or even the infrasound it emits.
[0082] Les automobiles et les motos peuvent être identifiées par la signature sonore de leur moteur, mais également par les ultrasons émis par exemple par leur ligne d’échappement voire par leur système de détection d’obstacle si existant et activé.Automobiles and motorcycles can be identified by the sound signature of their engine, but also by ultrasound emitted for example by their exhaust line or even by their obstacle detection system if existing and activated.
[0083] Enfin d’autres éléments de l’environnement sonore peuvent être exploités : voix et cris humains, bruit d’un marteau-piqueur, le phénomène naturel du tonnerre, dès lors qu’on peut définir une signature sonore associée.Finally, other elements of the sound environment can be exploited: human voices and cries, the sound of a jackhammer, the natural phenomenon of thunder, as soon as one can define an associated sound signature.
[0084] Selon des alternatives de mise en œuvre les informations issues de l’identification du signal et de sa localisation peuvent être comparées à celles provenant d’autres capteurs équipant le véhicule 1 tel que des radars, caméras, lidars etc.According to implementation alternatives, the information from the identification of the signal and its location can be compared to that from other sensors fitted to the vehicle 1 such as radars, cameras, lidars, etc.
[0085] Par exemple, en reprenant le cas des véhicules prioritaires, le signal sonore est accompagné d’un signal lumineux et la fusion avec les données caméra permettra de confirmer la présence d’un véhicule prioritaire et de gagner en précision sur la localisation.For example, taking the case of priority vehicles, the sound signal is accompanied by a light signal and the merger with the camera data will confirm the presence of a priority vehicle and gain accuracy in location.
[0086] Les informations issues de l’identification du signal et de la localisation peuvent en outre être utilisées pour d’autres buts tels que :The information from the identification of the signal and the location can also be used for other purposes such as:
[0087] - l’information d’identification à l’attention du conducteur : lorsqu’une sirène est identifiée dans l’environnement sonore, le premier niveau d’information peut consister en un message ou un voyant sur le tableau de bord indiquant la présence d’un véhicule prioritaire et éventuellement préciser s’il s’agit d’un véhicule de police, de pompier ou de SAMU. Cette fonctionnalité peut se révéler utile pour les sourds et malentendants qui n’auraient pas encore identifié visuellement la présence de ce véhicule prioritaire ;The identification information for the driver: when a siren is identified in the sound environment, the first level of information may consist of a message or an indicator on the dashboard indicating the presence of a priority vehicle and possibly specify whether it is a police, fire or SAMU vehicle. This feature can be useful for deaf and hard of hearing people who have not yet visually identified the presence of this priority vehicle;
[0088] - l’information de localisation à l’attention du conducteur : avec par exemple une vue graphique du dessus du véhicule et l’indication de la localisation radiale (angle et distance) du véhicule prioritaire ; l’incertitude peut alors être représentée par un dégradé de couleur ; des représentations type « vue d’oiseau » qui est une vue du dessus, sont déjà courantes pour afficher les objets proches du véhicule (dans un rayon de quelques mètres) mais dans ce cas, la détection peut s’étendre à plusieurs centaines de mètres ;- the location information for the driver: with for example a graphic view from above of the vehicle and the indication of the radial location (angle and distance) of the priority vehicle; uncertainty can then be represented by a color gradient; representations like “bird's eye view” which is a top view, are already common for displaying objects close to the vehicle (within a radius of a few meters) but in this case, the detection can extend to several hundred meters ;
[0089] - des variables d’état destinées aux lois de commande d’aide à la conduite et/ ou véhicule autonome : par exemple, si un véhicule prioritaire est détecté, la délégation de conduite est interrompue et le conducteur doit reprendre la main, et dans le cas d’un véhicule exclusivement autonome, ce dernier active ses feux de détresse et se stationne à un emplacement ne gênant pas la trajectoire du véhicule prioritaire ;- State variables intended for driving aid and / or autonomous vehicle control laws: for example, if a priority vehicle is detected, the delegation of driving is interrupted and the driver must regain control, and in the case of an exclusively autonomous vehicle, the latter activates its hazard warning lights and parks in a location which does not hinder the trajectory of the priority vehicle;
[0090] - des variables d’état destinées à des algorithmes de discrimination, par exemple, si un événement sonore est détecté à l’arrière du véhicule 1 (par exemple, identification d’un moteur de moto, d’un cri humain ou animal), la marche arrière doit être proscrite sur le véhicule 1.- State variables intended for discrimination algorithms, for example, if a sound event is detected at the rear of the vehicle 1 (for example, identification of a motorcycle engine, of a human cry or animal), reversing must be prohibited on vehicle 1.
[0091] - des variables d’état destinées à des algorithmes d’interprétation, par exemple lorsque le véhicule sujet 1 passe derrière trois véhicules garés en bataille et l’un de ces véhicules démarre, passe la marche arrière et s’apprête à reculer ; la détection sonore permet d’identifier qu’un véhicule a démarré, éventuellement de localiser ce véhicule et la fusion des données avec les données caméra peut confirmer de quel véhicule il s’agit.- State variables intended for interpretation algorithms, for example when the subject vehicle 1 passes behind three vehicles parked in battle and one of these vehicles starts, reverses and is about to reverse ; the sound detection makes it possible to identify that a vehicle has started, possibly to locate this vehicle and the fusion of the data with the camera data can confirm which vehicle it is.
[0092] Le véhicule mettant en œuvre le procédé de détection acoustique ou équipé du système de détection acoustique est par exemple un véhicule automobile qui peut être autonome ou non, un véhicule utilitaire, un camion, un véhicule à deux roues.The vehicle implementing the acoustic detection method or equipped with the acoustic detection system is for example a motor vehicle which may or may not be autonomous, a utility vehicle, a truck, a two-wheeled vehicle.
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| FR1874207A FR3091383B1 (en) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | Method and device for the acoustic detection, by a vehicle, of an object or a natural phenomenon |
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| FR (1) | FR3091383B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US11768283B2 (en) | 2021-05-03 | 2023-09-26 | Waymo Llc | Sound source distance estimation |
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Also Published As
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|---|---|
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