FR3125598A1 - Etablissement d’une configuration spatiale pour une communication radar à partir d’un véhicule - Google Patents

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Abstract

Procédé et dispositif d’établissement d’une communication radar entre un véhicule terrestre à moteur et un dispositif cible (18), le véhicule comportant un système radar configuré pour couvrir une zone de couverture maximale (16) dans un environnement du véhicule, le procédé rendant possible la restriction de la zone de couverture. FIG. 1

Description

Etablissement d’une configuration spatiale pour une communication radar à partir d’un véhicule
La présente invention appartient au domaine des communications radar à partir d’un véhicule. En particulier, il concerne la détermination d’une configuration spatiale pour une communication radar à partir d’un véhicule terrestre à moteur.
On entend par « véhicule terrestre à moteur » tout type de véhicule tel qu’un véhicule automobile, un cyclomoteur, une motocyclette, un robot de stockage dans un entrepôt, etc.
On entend par « communication radar » tout type de communication transmise par un dispositif, le radar, configuré pour détecter la présence et déterminer la position d’un objet à partir d’une analyse d’une réflexion, appelée écho radar, d’une onde électromagnétique initialement émise par le radar. La communication radar consiste à détourner le fonctionnement du radar (détection d’un objet) en utilisant les ondes électromagnétiques que peut générer le radar pour transmettre de l’information. La communication radar est aussi appelée communication radar double fonction, DFRC, pour dual-functional radar-communication en anglais.
L’utilisation des communications radar est très pertinente pour les véhicules terrestres à moteur connectés. D’une part, les performances que peuvent proposer les réseaux de télécommunications classiques, comme les réseaux cellulaires, sont généralement insuffisantes pour le véhicule connecté (zones non couvertes, vitesse du véhicule, etc.). D’autre part, les dispositifs d’aide à la conduite impliquent la présence de radars sur les véhicules. Il a donc pu être proposé d’utiliser les radars pour transmettre des données, par exemple dans le document FR 1908850.
Toutefois, les performances des communications radar peuvent ne pas être satisfaisantes. Par exemple, selon la bande de fréquence utilisée pour l’émission des ondes radar, la portée peut ne pas être suffisante. Par ailleurs, les ondes radar utilisées pour transmettre les informations peuvent subir des parasites et le signal être bruité.
La présente invention vient améliorer la situation.
A cet effet un premier aspect de l’invention concerne un procédé d’établissement d’une communication radar entre un véhicule terrestre à moteur et un dispositif cible, le véhicule comportant un système radar configuré pour couvrir une zone de couverture maximale dans un environnement du véhicule, le procédé comportant, au niveau du véhicule, les étapes de :
- émission d’une onde radar de détection par le système, l’onde radar de détection couvrant toute la zone de couverture maximale et étant paramétrée pour identifier le dispositif cible ;
- traitement de l’écho radar généré par la rencontre de l’onde radar de détection et du dispositif cible pour déterminer une donnée de positionnement du dispositif cible ;
- calcul d’une configuration spatiale du système radar du véhicule à partir de la donnée de positionnement, la configuration spatiale étant configurée pour restreindre la zone de couverture maximale à une zone de couverture cible dans laquelle est située le dispositif cible ;
- configuration du système radar pour l’établissement de la communication radar entre le véhicule et le dispositif cible à partir de la configuration spatiale déterminée ;
- établissement de la communication radar.
En restreignant la zone de couverture en fonction du positionnement du dispositif cible, le système radar est spécifiquement paramétré pour concentrer son faisceau sur le dispositif cible.
Ainsi, les performance de la communication radar sont améliorées. En particulier, la restriction spatiale implique une augmentation sensible de la portée du système radar, ici communiquant. De plus, même à des distances plus faibles, la puissance de l’onde reçue par le dispositif cible est plus importantes et les bruits/parasites comparativement réduits.
En outre, le procédé présente un effet de cyber sécurité réduisant les risques d’attaques du type man-in-the-middle.
Dans un mode de réalisation, le système radar comporte au moins deux radars et dans lequel la restriction de la zone de couverture est obtenue par filtrage spatial, ou beamforming en anglais.
Dans un mode de réalisation, le système radar comporte au moins un radar comportant une antenne mobile et dans lequel la restriction de la zone de couverture est obtenue en modifiant une dimension de l’antenne mobile.
Dans un mode de réalisation, le système radar comporte au moins deux radars comportant une antenne mobile.
Dans un mode de réalisation, l’onde radar de détection est codée par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses.
Dans un mode de réalisation, une onde émise pour la communication radar est codée par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses.
On entend par codage « par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses » le codage OFDM, pour orthogonal frequency-division multiplexing en anglais.
Ainsi, le débit de la communication radar est amélioré, la technique OFDM permettant de réduire l’occupation du canal de communication radar.
Un deuxième aspect de l’invention concerne un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon le premier aspect de l’invention, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur.
Un troisième aspect de l’invention concerne un dispositif d’établissement d’une communication radar entre un véhicule terrestre à moteur et un dispositif cible, le véhicule comportant un système radar configuré pour couvrir une zone de couverture dans un environnement du véhicule, le dispositif étant compris dans le véhicule et comportant au moins une mémoire et au moins un processeur agencés pour effectuer les opérations de :
  • émission d’une onde radar de détection par le système, l’onde radar de détection couvrant toute la zone de couverture maximale et étant paramétrée pour identifier le dispositif cible ;
  • traitement de l’écho radar généré par la rencontre de l’onde radar de détection et du dispositif cible pour déterminer une donnée de positionnement du dispositif cible ;
  • calcul d’une configuration spatiale du système radar du véhicule à partir de la donnée de positionnement, la configuration spatiale étant configurée pour restreindre la zone de couverture maximale à une zone de couverture cible dans laquelle est située le dispositif cible ;
  • configuration du système radar pour l’établissement de la communication radar entre le véhicule et le dispositif cible à partir de la configuration spatiale déterminée ;
  • établissement de la communication radar.
Un quatrième aspect de l’invention concerne un véhicule comportant le dispositif selon le troisième aspect de l’invention.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
est un diagramme illustrant les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention ;
illustre la structure d’un dispositif selon un mode de réalisation de l’invention.
L’invention est décrite ci-après dans son application, non limitative, au cas d’un véhicule automobile échangeant des données avec un dispositif cible, tel qu’une unité de bord de route, UBR, décrite ci-après en référence à la . D’autres applications sont naturellement envisageables pour la présente invention. Par exemple, le procédé selon l’invention peut être mis en œuvre pour une motocyclette échangeant des données avec feu de circulation ou encore par un train échangeant des données avec un ordinateur personnel.
La illustre un procédé de mise en œuvre de l’invention, selon un mode de réalisation.
Le procédé est ici décrit pour l’établissement d’une communication radar entre un véhicule automobile et une unité de bord de route, UBR. L’UBR est un dispositif cible qui peut être utilisé pour faire le lien entre le véhicule et un réseau, par exemple internet via la fibre optique, auquel l’UBR est raccordé.
Le véhicule comporte un système radar configuré pour couvrir une zone de couverture maximale 16 dans un environnement du véhicule. La zone de couverture maximale correspond à la zone dans laquelle le système radar est apte à détecter un dispositif cible et/ou à communiquer avec le dispositif cible.
Le procédé débute à une étape 2, il est mis en œuvre par le véhicule et notamment par un dispositif décrit ci-après en référence à la .
A une étape 4, une onde radar de détection est émise par le système radar. L’onde radar de détection couvrant toute la zone de couverture maximale 16 et étant paramétrée pour identifier le dispositif cible 18.
A une étape 6, l’écho radar généré par la rencontre de l’onde radar de détection et du dispositif cible est traité pour déterminer une donnée de positionnement du dispositif cible 18. Le traitement relève d’un traitement, connu de l’homme du métier, de l’écho radar pour déterminer, par exemple en calculant la distance à partir de la vitesse de l’onde et du temps écoulé entre l’émission et la réception ou en calculant la vitesse grâce à l’effet Doppler.
La donnée de positionnement du dispositif 18 correspond à au moins un élément parmi :
  • des coordonnées du dispositif 18 dans l’espace ;
  • une vitesse du dispositif 18 ;
  • une accélération du dispositif 18 ;
  • une dimension du dispositif 18.
La donnée de positionnement est ensuite utilisée à une étape 8 pour calculer une configuration spatiale du système radar du véhicule. La configuration spatiale comporte par exemple en un diagramme de rayonnement, un angle d’ouverture vertical et/ou latéral d’un faisceau radar émis par le système radar ou encore une distance entre le système radar et le dispositif cible, souhaité pour le système radar.
A une étape 10, le système radar est configuré pour l’établissement de la communication radar entre le véhicule et le dispositif cible à partir de la configuration spatiale déterminée à l’étape 8.
A une étape 12, la communication radar est établie et le procédé est terminé à une étape 14.
La configuration spatiale déterminée à l’étape 8 est configurée pour restreindre la zone de couverture maximale à une zone de couverture cible 20 dans laquelle est située le dispositif cible 18. Cette restriction replace le dispositif cible 18 dans une position préférentielle vis-à-vis du faisceau radar émis par le système radar. La position est préférentielle en ce qu’elle augmente les performances de la communication radar, typiquement en rendant possible une augmentation de la puissance du signal reçu par le dispositif 18 sans que l’énergie requise au niveau de l’émetteur (le système radar du véhicule) n’ai sensiblement augmentée.
Différents modes de réalisation rendent possible l’obtention de la restriction de la zone de couverture.
Dans un mode de réalisation, le système radar comporte au moins deux radars et dans lequel la restriction de la zone de couverture est obtenue par filtrage spatial, ou beamforming en anglais. Un tel filtrage spatial est connu de l’homme du métier et réalisé en combinant les éléments d'un réseau d'antennes à commande de phase de telle façon que dans des directions particulières, les signaux interfèrent de façon constructive tandis que dans d'autres directions les interférences soient destructives.
Dans un mode de réalisation, le système radar comporte au moins un radar comportant une antenne mobile et dans lequel la restriction de la zone de couverture est obtenue en modifiant une dimension de l’antenne mobile. Par exemple, si l’antenne est de type parabolique, les dimensions de la parabole (rayon de courbure, distance entre la source et le réflecteur, etc.) peuvent être modifiées pour augmenter la directivité de l’antenne.
Les modes de réalisation peuvent être combinés avec un système comportant plusieurs radars à antennes mobiles.
Dans des modes de réalisation, l’onde radar de détection et/ou une onde émise pour la communication radar est codée par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses.
La représente un exemple de dispositif D compris dans le véhicule. Ce dispositif D peut être utilisé en tant que dispositif centralisé en charge d’au moins certaines étapes du procédé décrit ci-avant en référence à la . Le dispositif D comporte le système radar (non représenté).
Ce dispositif D peut prendre la forme d’un boitier comprenant des circuits imprimés, de tout type d’ordinateur ou encore d’un smartphone.
Le dispositif D comprend une mémoire vive 100 pour stocker des instructions pour la mise en œuvre par un processeur 200 d’au moins une étape des procédés tels que décrits ci-avant. Le dispositif comporte aussi une mémoire de masse 300 pour le stockage de données destinées à être conservées après la mise en œuvre du procédé.
Le dispositif D peut en outre comporter un processeur de signal numérique (DSP) 400. Ce DSP 400 reçoit des données pour mettre en forme, démoduler et amplifier, de façon connue en soi ces données.
Le dispositif comporte également une interface d’entrée 500 pour la réception des données mises en œuvre par des procédés selon l’invention et une interface de sortie 600 pour la transmission des données mises en œuvre par le procédé.
La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemples ; elle s’étend à d’autres variantes.

Claims (8)

  1. Procédé d’établissement d’une communication radar entre un véhicule terrestre à moteur et un dispositif cible (18), le véhicule comportant un système radar configuré pour couvrir une zone de couverture maximale (16) dans un environnement du véhicule, le procédé comportant, au niveau du véhicule, les étapes de :
    • émission (4) d’une onde radar de détection par le système, l’onde radar de détection couvrant toute la zone de couverture maximale et étant paramétrée pour identifier le dispositif cible ;
    • traitement (6) de l’écho radar généré par la rencontre de l’onde radar de détection et du dispositif cible pour déterminer une donnée de positionnement du dispositif cible ;
    • calcul (8) d’une configuration spatiale du système radar du véhicule à partir de la donnée de positionnement, la configuration spatiale étant configurée pour restreindre la zone de couverture maximale à une zone de couverture cible dans laquelle est située le dispositif cible ;
    • configuration (10) du système radar pour l’établissement de la communication radar entre le véhicule et le dispositif cible à partir de la configuration spatiale déterminée ;
    • établissement (12) de la communication radar.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le système radar comporte au moins deux radars et dans lequel la restriction de la zone de couverture est obtenue par filtrage spatial, ou beamforming en anglais.
  3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le système radar comporte au moins un radar comportant une antenne mobile et dans lequel la restriction de la zone de couverture est obtenue en modifiant une dimension de l’antenne mobile.
  4. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’onde radar de détection est codée par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses.
  5. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel une onde émise pour la communication radar est codée par répartition en fréquences orthogonales sous forme de multiples sous-porteuses.
  6. Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, lorsque ces instructions sont exécutées par un processeur (200).
  7. Dispositif (D) d’établissement d’une communication radar entre un véhicule terrestre à moteur et un dispositif cible, le dispositif étant compris dans le véhicule et comportant un système radar configuré pour couvrir une zone de couverture dans un environnement du véhicule, le dispositif comporte en outre au moins une mémoire et au moins un processeur agencés pour effectuer les opérations de :
    • émission d’une onde radar de détection par le système, l’onde radar de détection couvrant toute la zone de couverture maximale et étant paramétrée pour identifier le dispositif cible ;
    • traitement de l’écho radar généré par la rencontre de l’onde radar de détection et du dispositif cible pour déterminer une donnée de positionnement du dispositif cible ;
    • calcul d’une configuration spatiale du système radar du véhicule à partir de la donnée de positionnement, la configuration spatiale étant configurée pour restreindre la zone de couverture maximale à une zone de couverture cible dans laquelle est située le dispositif cible ;
    • configuration du système radar pour l’établissement de la communication radar entre le véhicule et le dispositif cible à partir de la configuration spatiale déterminée ;
    • établissement de la communication radar.
  8. Véhicule comportant le dispositif selon la revendication 7.
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