WO2023110451A1 - Procédé de réduction de bruit de signaux radar et calculateur - Google Patents

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WO2023110451A1
WO2023110451A1 PCT/EP2022/084195 EP2022084195W WO2023110451A1 WO 2023110451 A1 WO2023110451 A1 WO 2023110451A1 EP 2022084195 W EP2022084195 W EP 2022084195W WO 2023110451 A1 WO2023110451 A1 WO 2023110451A1
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WO
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elementary
signals
amplitude
signal
index
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PCT/EP2022/084195
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Wladia WASZAK
Emilie CUMINAL
Damien MESSAOUDI
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Vitesco Technologies GmbH
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    • H04B1/10—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference
    • H04B1/1027—Means associated with receiver for limiting or suppressing noise or interference assessing signal quality or detecting noise/interference for the received signal

Definitions

  • the present disclosure relates to the field of noise reduction on pulsed radio frequency signals reflected by a target, in particular when the target is moving.
  • the term “radiofrequency” refers to a signal, or a pulse, the carrier frequency of which is between 3 kHz and 300 GHz.
  • the frequency of the carrier is comprised, in the invention, between 5 GHz and 20 GHz, more preferably between 5 GHz and 10 GHz.
  • Pulsed radiofrequency signals are commonly used, particularly in the automotive field, to detect the presence of an object or a person in an environment.
  • pulsed radiofrequency signals are emitted by a sensor in the direction of the environment to be studied and then received by it after reflection of the signals in the environment. It is thus possible, for example by evaluating the time difference between the emission of the radio frequency signal and the reception of the reflected signal, to evaluate the distance between the sensor and a target. It is also possible to detect and measure a movement of said target, in particular an approaching and/or moving away movement relative to the sensor. This is called gesture detection.
  • the detection of gestures using pulsed radiofrequency signals poses a problem because the radiofrequency signals to be analyzed include, in addition to the useful signal reflected by the target, parasitic signals. These spurious signals include in particular reflections originating from the environment around the target, or even part of a radiofrequency signal emitted towards the target and circulating directly towards a detection element within the sensor, without passing through the target. The parasitic signals can mask the useful signal and/or be confused with the latter. Thus, the signals delivered by the sensor are not directly usable for gesture detection and must be cleaned of spurious signals interfering with the measurements. In other words, it is necessary to filter the noise, where the noise corresponds to said parasitic signals.
  • One solution consists in using a high-pass filter to filter the low-frequency signals, considering that the useful signal is associated with fast, high-frequency movement, while the noise corresponds to slow, low-frequency variations. This solution therefore requires a compromise between the ability to detect a slow gesture and effective noise filtering. A cutoff frequency that is too high will thus prevent a slow gesture from being detected, while a cutoff frequency that is too low will not filter the noise sufficiently.
  • the present disclosure aims to remedy, at least in part, the drawbacks of the prior art.
  • An object of the invention is also to propose a solution making it possible to reduce the noise due to parasitic signals without filtering at least part of a gesture that one wishes to detect.
  • a noise filtering method is proposed, intended to be implemented on a set of elementary amplitude signals each coming from a sensor, said sensor being configured for:
  • the received radiofrequency signal consisting of received elementary signals each associated with a respective one of the emitted radiofrequency pulses, the amplitude of each of the elementary signals received being measured for a plurality of sampling windows and over a predetermined time range originating from a time of emission of the corresponding emitted radiofrequency pulse, each sampling window being associated with an index / which is relates to a deviation from the origin of the corresponding time range.
  • Said steps of transmitting radiofrequency pulses and measuring amplitude are implemented by said sensor, and are prior to the implementation of the method according to the invention itself.
  • the method according to the invention is implemented by at least one computer, and the method comprising: a. the reception, by said computer, of a plurality of elementary amplitude signals, each elementary amplitude signal being representative of the amplitude of a corresponding received elementary signal b. the selection of a plurality of signals from among the elementary amplitude signals, received in step a., to form a predetermined subset of elementary amplitude signals, c. for each sampling window with index /, the calculation of a variation indicator of the elementary amplitude signals of said subset, d. when each of a predetermined number of variation indicators is less than a predetermined threshold, updating a noise vector, said updating comprising: d1.
  • each component of the noise vector is associated with one of the sampling windows with index /, and where each component of the noise vector takes a value depending on the average M( i) calculated in step d1 and associated with the same sampling window with index /, and e. for at least one of the elementary amplitude signals, calculation of a corrected elementary signal by subtracting from said elementary amplitude signal, and for each sampling window with index /, the corresponding component of the noise vector.
  • the amplitude signal varies little, from one elementary signal to another, which indicates that the target is not moving. Since the target is not moving, the amplitude signal is essentially noise, so the average amplitude values of noise are used to update the noise vector.
  • This first case corresponds to a sufficient number of variation indicators which are each lower than the predetermined threshold, preferably all the variation indicators are each lower than the predetermined threshold.
  • the predetermined threshold can be the same, for each sampling window considered. As a variant, this threshold can vary according to the sampling window considered.
  • the amplitude signal varies greatly, from one elementary signal to another, and over at least one sampling window.
  • the target is moving, so that the amplitude signal includes both noise and useful signal.
  • the noise vector is not updated.
  • the noise vector is then used to filter the parasitic signal.
  • the filtering uses a noise vector whose components are updated in real time. This makes it possible to adapt the filtering to changes in the external environment and in the interference signal, over time. It is thus ensured to offer at all times an optimal compromise between the ability to detect a slow gesture and the effective filtering of noise. Consequently, the method described above makes it possible to significantly improve the signal-to-noise ratio of radiofrequency signals. intended to be used to detect movements, in particular to detect gestures of a user intended to control an opening of a motor vehicle door.
  • the method described above proposes performing filtering, by subtracting from the useful signal (here an elementary amplitude signal) a noise vector, each component of which is associated with a predetermined sampling window.
  • a noise vector makes it possible to refine the filtering by offering a filtering threshold which depends on a difference at the time of emission of the corresponding emitted pulse. It is thus possible to take into account characteristics specific to the environment, which can be more or less noisy depending on the location considered (that is to say depending on the distance to the sensor, which relates to a difference at the instant transmission of a transmitted pulse). This makes it possible in particular to overcome a very high intensity parasitic signal, corresponding to a part of the emitted signal which arrives directly on the detection zone of the sensor without having been first reflected on the target, without this affecting the useful signal.
  • the filtering uses an RLC circuit or digital filter type filter. Such a filter is operational only after a predetermined time interval, called latency time, linked to its time constant T.
  • the filtering rather uses subtractions on a signal. This eliminates the latency time before the filtering is operational.
  • each of the components Gi of the noise vector is calculated as follows:
  • Gi M(i)+C(i) with M(i) the average associated with the sampling window of index i, for the predetermined subset of signals of elementary amplitude signals; and C(i) a positive or zero constant.
  • the constant C(i) is non-zero.
  • a constant is thus added to each component of the noise vector in order to take into account at least some of the variations of the signals in the absence of movement.
  • the signal-to-noise ratio of the corrected signals is thus further improved.
  • the variation indicator is a standard deviation STDV(i) of the subset.
  • STDV(i) the standard deviation of the subset of elementary amplitude signals
  • C(i) is a multiple of the standard deviation STDV(i).
  • the method further comprises a calibration step comprising:
  • the initial values of the noise vector components are determined from real signals, acquired under pre-established calibration conditions, preferably in a reference environment, in the absence of a moving target.
  • the calibration step further comprises:
  • the value of the predetermined threshold is determined from real signals acquired under pre-established calibration conditions, preferably in a reference environment in the absence of a moving target.
  • the target comprises a hand or a foot of a human operator, a method further comprising a step of detecting a predetermined gesture of the human operator.
  • a method for detecting a predetermined gesture of the user performed with regard to the sensor is also proposed.
  • the method further comprises, upon detection of a predetermined gesture, a step of formulating and issuing a command to open or close a motorized opening of a motor vehicle.
  • a predetermined gesture e.g., a predetermined gesture
  • the opening is preferably a motor vehicle tailgate, or even a side door.
  • the method according to the invention further comprises the following steps, implemented several times: f. new reception of at least one elementary amplitude signal; g. the selection of a plurality of signals from among the elementary amplitude signals received in step a. or at a step f. previous, to form a new subset of elementary amplitude signals; h. repeating repeating steps c. to r., to determine a new current value of the noise vector.
  • step e. is implemented multiple times, each time using the current value of the noise vector.
  • the steps of subtracting the noise vector and determining the current value of the noise vector can be implemented in parallel.
  • a set of at least one computer comprising at least one memory and at least one processor, the at least one memory comprising program code instructions which, when they are executed by the at least one processor, configure said processor to implement the method according to the invention.
  • the at least one computer includes a computer integrated into the sensor of the method according to the invention and/or an additional computer.
  • Said annex computer can be integrated on the same electronic card as the sensor's computer.
  • said annex computer can be located in a controller in communication with said sensor, for example a controller located in the passenger compartment of the vehicle.
  • a system is also proposed comprising the sensor of the method according to the invention, as well as said set of at least one computer.
  • the invention also covers a system comprising said sensor configured to emit the radiofrequency pulses emitted and measure the amplitude of the radiofrequency signal received, as well as all of at least one computer according to the invention.
  • a computer program comprising instructions for the implementation of all or part of a method as defined herein when this program is executed by a processor.
  • a non-transitory, computer-readable recording medium on which such a program is recorded.
  • FIG. 1 shows a system according to the invention, making it possible to implement a method according to the invention.
  • Fig. 2 shows a system according to the invention, making it possible to implement a method according to the invention.
  • FIG. 2 shows an example of a set of elementary amplitude signals according to the invention
  • FIG. 3A shows an example of an elementary amplitude signal according to the invention.
  • FIG. 3B shows the signal of FIG. 3A after implementation of the noise filtering method according to the invention.
  • FIG. 4 illustrates the noise filtering method according to one embodiment of the invention.
  • the method, the at least one computer and the system according to the invention are implemented within a motor vehicle, to perform gesture detection, where said gesture is performed by a human operator located to the right of the sensor and outside the vehicle.
  • the gesture is for example a rocking movement of the foot back and forth.
  • Such a gesture is for example performed by a user located at the rear of the vehicle, to the right of the tailgate, in order to control an opening of the latter.
  • the system 30 comprises a sensor 2 able to communicate with a controller 1 .
  • the controller 1 comprises a computer 10 configured to detect a movement, for example a movement performed by a human operator, from the signals provided by the sensor 2.
  • the computer 10 is configured in also to issue a command to open or close, referenced COMM, a motorized opening, for example a vehicle tailgate or a motor vehicle side door, upon detection of a predetermined movement.
  • the computer 10 comprises a memory 11 and a processor 12.
  • the memory 11 comprises program code instructions which, when executed by the processor 12, configure said processor to implement motion detection and, if necessary , the issuance of the open or close COMM command.
  • the controller 1 further comprises at least one communication interface 13 with the sensor 2 and, where appropriate, a motorized opening control unit (not shown), for example through a common bus suitable data transfer.
  • the sensor 2 is configured to emit emitted radio frequency pulses Tx, periodically according to a pulse emission period Te, and in the direction of a target 3.
  • the emitted radio frequency pulses are modulated according to the modulation technique called "UWB", for English “Ultra WideBand".
  • This modulation technique is based on the transmission of pulses of very short duration, preferably less than a nanosecond, and on a wide frequency spectrum (for example, but not limited to, a spectral width greater than 500 MHz or even 1000MHz).
  • the sensor 2 is further configured to measure the amplitude of a received radiofrequency signal Rx, originating in particular from the reflection, on the target 3, of the transmitted radiofrequency pulses.
  • the senor 2 comprises, schematically, a transmitter 21 of radio frequency pulses and a receiver 22 of radio frequency signal.
  • the sensor 2 also includes a pre-processing unit 23 of the transmitted and received radiofrequency signals, as well as a computer 24 comprising a memory 24a and a processor 24b communicating with the pre-processing unit 23.
  • the pre-processing unit 23 can be configured to generate the transmitted radiofrequency pulses Tx, transmitted by the transmitter 21, and to perform a first processing on the received radiofrequency signal Rx.
  • the pre-processing unit 23 may in particular comprise analog/digital converters.
  • the computer 24 is preferably configured to determine the amplitude of the radiofrequency signal received, for each sampling window.
  • the sensor 2 further comprises a communication interface 25 configured to communicate with the controller 1 .
  • the senor 2 sends to the controller 1 data relating to the amplitude of the received radiofrequency signal Rx, in the form of an amplitude signal S(k).
  • the received radiofrequency signal Rx consists of received elementary signals Rx(k), each relating to a respective one of the transmitted radiofrequency pulses.
  • the received radiofrequency signal can be split into received elementary signals Rx(k), each associated with a predetermined time range, where said time range originates from a time of emission of a respective one of the radiofrequency pulses emitted.
  • Each received elementary signal Rx(k) corresponds to a respective elementary amplitude signal S(k).
  • the sensor 2 sends to the controller 1, periodically, data relating to a new signal of elementary amplitude S(k+1), as and when the emission of the emitted radiofrequency pulses T (k) and the reception of the received elementary signals R(k).
  • each of the elementary signals received R(k), and therefore each of the elementary amplitude signals S(k), is sampled over time, with a width of the sampling window At (see FIG. 3A ).
  • Each sampling window is associated with an index i, the value of which relates to a difference at the origin of the time range considered.
  • the width At of a sampling window is between 1 ns and 6 ns. It will be noted that the index i represents an increasing delay between the emission of the pulse of index k and the reception of a signal coming from said pulse, and that the index i is also representative of an increasing distance to the pulse sensor.
  • the elementary amplitude signals S(k) can be represented in the form of a matrix as illustrated in FIG. 2.
  • the axis k corresponds to an index relating to the pulse considered among the radiofrequency pulses emitted
  • the axis i relates to the index of the sampling window considered
  • the axis S(k, i) relates to the amplitude of the elementary amplitude signal S(k) for each sampling window i.
  • This representation makes it possible to illustrate that the definition of the indices i of the sampling windows achieves a folding of the time axis, to define a new origin of time at each new emission of a radiofrequency pulse emitted.
  • each sampling window index i relates to a plurality of windows, each associated with one of the elementary amplitude signals, and each associated with the same time difference relative to an instant of emission of a pulse corresponding.
  • the amplitude values S(k,i) can correspond to the modulus of the received elementary signal Rx(k) received by the receiver 22 of the sensor 2.
  • Each transmitted radiofrequency pulse comprises two components, an I component in phase and a Q component in phase quadrature, so that the modulus of the received elementary signal Rx preferably corresponds to the modulus of these I and Q components.
  • each signal S(k) comprises a peak for a value of i fairly close to 0. This is a portion of the emitted radiofrequency pulse Tx, which arrives directly on a detection element of sensor 2, without having been first reflected in the environment (partial coupling of the radiofrequency pulse emitted with the receiver). This peak should be eliminated to access the useful signal, as illustrated by FIGS. 3A and 3B. -IQ-
  • FIG. 3B represents the same detail on the corresponding corrected elementary signal Scorr(ki, i), after implementation of the noise reduction method according to the invention.
  • the peak at i 1 S(ki, 1) present in Figure 3A disappeared, so that signal variations of at least 300 times less amplitude became visible.
  • the Scorr(ki,4) and Scorr(ki,7) peaks, now visible in FIG.
  • 3B correspond to reflections of the radiofrequency pulse emitted on at least one target located close to the sensor, for example at less than one meter from the latter. It can therefore be seen that the method and the computer according to the invention make it possible to effectively filter the noise, making it possible in particular to isolate a useful signal which would otherwise be masked by the high amplitude peak mentioned above. It is also noted that this useful signal, otherwise masked by the high amplitude peak, corresponds to a distance to the target of less than one meter. However, such a distance to the target corresponds to typical distances from the target, in the context of gesture detection to control the opening of a motor vehicle door, where the target is for example a foot or a hand. a user located outside the vehicle, close to the sensor.
  • the pre-processing unit 23 comprises a high-pass filter making it possible to partially filter the parasitic signals, the noise reduction method according to the invention then being put additionally implemented. It is then possible to use a filter that is less efficient, and therefore more reactive, and to complete the noise reduction by implementing the steps of the method according to the invention. This makes it possible to increase the performance in noise reduction of existing sensors that are not very efficient.
  • Figure 4 illustrates different steps that can be implemented by the method according to one embodiment.
  • the method includes an optional calibration step S000, making it possible to initialize various constants used in subsequent steps of the method.
  • the calibration step S000 can include:
  • Sref(k) a plurality of so-called reference elementary radiofrequency signals, Sref(k), 1 ⁇ k ⁇ Ni, coming from sensor 2 and relating to a series of transmitted pulses TX(k)), 1 ⁇ k ⁇ Ni.
  • Said plurality of signals is for example in the form of a matrix similar to that described with reference to Figure 2,
  • the calibration step S000 makes it possible in particular to initialize the various components G(i) of a noise vector G intended to be subtracted from a signal of elementary amplitude S(k).
  • Step S000 can also initialize the value of a threshold Th, as mentioned below.
  • Step S000 can also include the initialization of a number N2 mentioned later, and relating to a number of elementary amplitude signals together forming a subset as mentioned later.
  • the reference signals Sref(k) are preferably obtained under pre-established calibration conditions, in the absence of a moving target, for example on a production line with a predefined environment or at the start of the process (under the assumption that the user will wait a few moments before starting his gesture).
  • the method also comprises a step S100 of receiving a number Ni of elementary amplitude signals S(k), with Ni an integer greater than or equal to 2.
  • the Ni elementary amplitude signals S(k) are present for example in the form of a matrix as described with reference to FIG. 2. This step can be implemented after the calibration step S000, or during the calibration step S000, the elementary amplitude signals received at step S100 can then be at least partially confused with the elementary reference signals Sref(k).
  • the method then comprises then a step S200 of selecting N2 signals, from among the Ni elementary amplitude signals received in step S100, to form a predetermined subset of elementary amplitude signals, with N2 an integer greater than or equal to 3, preferably greater than or equal to 10. This preferably involves selecting N2 consecutive signals from among the set of signals S(k) received in step S100.
  • the subset is then made up of the signals S(k) with ko ⁇ k ⁇ ko+N2, with ko a strictly positive integer defining an index of the first emitted radiofrequency pulse considered.
  • the method then comprises a step S300 of calculating, for each sampling window of index i, an indicator of variation of the signals of the subset defined in step S200. It is possible for example to calculate, for each sampling window of index i, the standard deviation STDV(i) for the subset defined in step S200.
  • the method also comprises a step S310 of calculating, for each sampling window with index /, an average M(i) of the signals S(k). This average is calculated from the values S(k, i) of the signals S(k), ko ⁇ k ⁇ ko+N2 of the subset. This step is preferably carried out after step S300 to optimize the calculation times and the memory resources required. Alternatively, it can be performed at the same time, or before step S300.
  • the method then comprises a step S410 during which it is determined whether or not a predetermined number of variation indicators defined in step S300 is less than a predetermined threshold Th. updates the noise vector with values taking into account the current environment facing the sensor. With this verification, it is ensured that the update is only performed when the signals of the subset have a fairly low drift, to correspond to so-called normal fluctuations in the environment, i.e. in the absence of a movement to be detected. If there is not said predetermined number of variation indicators which is less than the predetermined threshold Th, the noise vector is not updated and the process goes directly to step S500 described below.
  • step S410 it is checked, during a step S410, whether a predetermined number of standard deviations determined during step S300 is less than a same predetermined threshold Th, for a plurality of windows of samplings. Preferably, the verification is done for each of the sampling windows.
  • the predetermined threshold Th(i) is for example a function of a standard deviation STDVref(i) calculated beforehand during the calibration step S000, for each sampling window of index i and for the plurality of elementary signals of reference Sref(k).
  • Calibration step S000 then comprises an optional sub-step for initializing at least one predetermined threshold Th(i) as a function of at least one reference standard deviation STDVref(i).
  • each variation indicator is specific to a respective one of the sampling windows, incorrect detections of absence or presence of gesture in the event of occasional anomalies.
  • the predetermined number of variation indicators taken into account can correspond to all of the sampling windows i or at least to a sufficient number of sampling windows, for example at least 10. If a predetermined number of variation indicators is less than a predetermined threshold, a step S420 of updating the noise vector G is performed, during which each component G(i) of the vector G is updated. Each component G(i) is updated by using, at least, the mean M(i) determined during step S310 for the same sampling window of index i.
  • each component Gi of the noise vector can be calculated, for each sampling window of index i, as follows:
  • G(i) M(i) + C(i) with C(i) a constant specific to each sampling window.
  • This constant C(i) can for example take into account the variation indicator specific to the same sampling window of index i.
  • C(i) can be a multiple of the sampling variation indicator specific to the same sampling window of index i. So, for example, we can have:
  • C(i) can take the value zero.
  • the noise vector G is thus adjusted by also taking into account the variations of the signal S(k) measured on the subset considered.
  • the noise vector G takes into account the background noise present in the environment facing sensor 2.
  • the updated noise vector G is used to calculate a corrected elementary signal Scorr(ki) according to the following formula:
  • Scorr(i, ki) S(i, ki) - G(i) with 1 ⁇ ki ⁇ Ni ,
  • Scorr(i,ki) being the value of the corresponding corrected elementary signal for this same window of index i.
  • Step S500 thus carries out a noise filtering, by subtraction, on each sampling window i, of a corresponding component of the noise vector G.
  • the reception of elementary amplitude signals S(k) is advantageously implemented continuously.
  • step S100 of receiving Ni elementary amplitude signals is followed by other steps of receiving elementary amplitude signals S(k), implemented at the same time as steps S200 and following.
  • the elementary amplitude signal S(ki) which is corrected in step S500 can be one of the Ni signals received in step S100, or an elementary amplitude signal received subsequently, during performing steps S200 to S420.
  • the index ki can relate to one of the N2 signals of the subset selected in step S200, or to a signal with an index between ko+IXL and Ni, or even to a signal with a higher index to Ni.
  • steps S200 to S420 making it possible to update the noise vector G are carried out before step S500 of calculating a corrected elementary signal. It will be noted that steps S500 and S200 to S420 can be carried out independently, and even in parallel, so that each elementary amplitude signal is corrected with an updated current value of the noise vector G.
  • each new subset of elementary amplitude signals is formed on each new reception of at least one elementary amplitude signal S(k).
  • Each new subset of elementary amplitude signals preferably consists of the same number N2 of signals. In other words, it involves implementing a sliding window of elementary amplitude signals.
  • step S500 is also repeated, so as to calculate a corrected signal as a function of the current value of the noise vector.
  • the method can also include a step S600 for detecting a movement, for example a predetermined gesture by a user towards the sensor. It may for example involve detecting a movement of the foot approaching then moving away from the sensor. To do this, a plurality of corrected elementary signals Scorr calculated during step S500 are considered. We are looking for a displacement of an amplitude peak, from one Scorr signal to another. This involves, for example, detecting whether this amplitude peak approaches then moves away from the origin of the time range associated with the Scorr signal, from one Scorr signal to another.
  • the method can also comprise an optional step S700 for controlling the opening or closing of a motorized motor vehicle opening, on detection of a predetermined gesture.
  • Step S700 includes sending a corresponding COMM command to the motorized opening control unit.
  • steps S100 to S700 are implemented by processor 12 of controller 1.
  • steps S100 to S500 can be implemented by a different processor from at least one other processor used to implement steps S000, S600 and S700.
  • steps S100 to S500 can be implemented by processor 24b of sensor 2, using code instructions present in memory 24a of computer 24. Steps S600 and S700 can then be implemented. implemented by the processor 12 of the controller 1.
  • the steps S100 to S500 can be implemented by a processor of an additional computer integrated on the electronic board also comprising the sensor 2.
  • the method according to the invention further comprises a step of detecting a movement performed by an object relative to a moving motor vehicle.

Abstract

Procédé de filtrage du bruit, destiné à être mis en œuvre sur un ensemble de signaux d'amplitude élémentaires provenant chacun d'un capteur (2), où le capteur (2) est configuré pour émettre des impulsions radiofréquence émises (Tx(k)) et recevoir des signaux élémentaires reçus (Rx(k)) provenant de la réflexion, sur une cible, des impulsions radiofréquence émises (Tx(k)). Le procédé selon l'invention comprend : a. la sélection d'une pluralité de signaux d'amplitude élémentaires, associés chacun à l'un des signaux d'amplitude élémentaires, b. le calcul d'un indicateur de variation des signaux d'amplitude élémentaires sélectionnés, c. lorsque l'indicateurs de variation est inférieur à un seuil prédéterminé, la mise à jour d'un vecteur de bruit, et d. le calcul d'un signal élémentaire corrigé, en soustrayant le vecteur de bruit au signal d'amplitude élémentaire considéré.

Description

Descri ption
Titre : Procédé de réduction de bruit de signaux RADAR et calculateur associé
Domaine technique
[0001] La présente divulgation relève du domaine de la réduction de bruit sur les signaux radiofréquence impulsionnels réfléchis par une cible, notamment lorsque la cible se déplace.
Technique antérieure
[0002] Dans tout le texte, le terme « radiofréquence » se rapporte à un signal, ou une impulsion, dont la fréquence de la porteuse est comprise entre 3 kHz et 300 GHz. De préférence, la fréquence de la porteuse est comprise, dans l’invention, entre 5 GHz et 20 GHz, plus préférentiellement entre 5 GHz et 10 GHz.
[0003] Les signaux radiofréquence impulsionnels sont couramment utilisés, notamment dans le domaine de l’automobile, pour détecter la présence d’un objet ou d’une personne dans un environnement. Pour ce faire, des signaux radiofréquence impulsionnels sont émis par un capteur en direction de l’environnement à étudier puis reçus par celui-ci après réflexion des signaux dans l’environnement. Il est ainsi possible, par exemple en évaluant la différence de temps entre l’émission du signal radiofréquence et la réception du signal réfléchi, d’évaluer la distance entre le capteur et une cible. Il est également possible de détecter et mesurer un mouvement de ladite cible, notamment un mouvement d’approche et/ou d’éloignement relativement au capteur. On parle alors de détection de geste.
[0004] La détection de gestes à l’aide de signaux radiofréquence impulsionnels pose problème car les signaux radiofréquence à analyser comprennent, en plus du signal utile réfléchi par la cible, des signaux parasites. Ces signaux parasites comprennent notamment des réflexions provenant de l’environnement autour de la cible, ou encore une partie d’un signal radiofréquence émis vers la cible et circulant directement vers un élément de détection au sein du capteur, sans passer par la cible. Les signaux parasites peuvent masquer le signal utile et/ou être confondus avec ce dernier. Ainsi, les signaux délivrés par le capteur ne sont pas directement exploitables pour la détection de geste et doivent être nettoyés des signaux parasites gênant les mesures. Autrement dit, il est nécessaire de réaliser un filtrage du bruit, où le bruit correspond auxdits signaux parasites.
[0005] Une solution consiste à utiliser un filtre passe-haut pour filtrer les signaux à basse fréquence, en considérant que le signal utile est associé à un mouvement rapide, haute fréquence, tandis que le bruit correspond à des variations lentes, basses fréquences. Cette solution nécessite donc de faire un compromis entre la capacité à détecteur un geste lent et le filtrage efficace du bruit. Une fréquence de coupure trop haute empêchera ainsi de détecter un geste lent, tandis qu’une fréquence de coupure trop basse ne filtrera pas suffisamment le bruit. Résumé
[0006] La présente divulgation vise à remédier au moins en partie aux inconvénients de l’art antérieur.
[0007] Un but de l’invention est également de proposer une solution permettant de réduire le bruit dû aux signaux parasites sans filtrer une partie au moins d’un geste que l’on souhaite détecter.
Il est proposé un procédé de filtrage du bruit, destiné à être mis en œuvre sur un ensemble de signaux d’amplitude élémentaires provenant chacun d’un capteur, ledit capteur étant configuré pour :
- émettre des impulsions radiofréquence dites émises, en direction d’une cible, et de manière périodique avec une période d’émission d’impulsions prédéterminée, et ;
- mesurer l’amplitude d’un signal radiofréquence reçu provenant notamment de la réflexion sur ladite cible des impulsions radiofréquence émises, le signal radiofréquence reçu étant constitué de signaux élémentaires reçus associés chacun à l’une respective des impulsions radiofréquence émises, l’amplitude de chacun des signaux élémentaires reçus étant mesurée pour une pluralité de fenêtres d’échantillonnage et sur une plage temporelle prédéterminée ayant pour origine un instant d’émission de l’impulsion radiofréquence émise correspondante, chaque fenêtre d’échantillonnage étant associée à un indice / qui se rapporte à un écart à l’origine de la plage temporelle correspondante.
Lesdites étapes d’émission des impulsions radiofréquence et mesure d’amplitude sont mises en œuvre par ledit capteur, et sont préalables à la mise en œuvre du procédé selon l’invention en lui-même.
[0008] Le procédé selon l’invention est mis en œuvre par au moins un calculateur, et le procédé comprenant : a. la réception, par ledit calculateur, d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires, chaque signal d’amplitude élémentaire étant représentatif de l’amplitude d’un signal élémentaire reçu correspondant b. la sélection d’une pluralité de signaux parmi les signaux d’amplitude élémentaires, reçus à l’étape a., pour former un sous-ensemble prédéterminé de signaux d’amplitude élémentaires, c. pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice /, le calcul d’un indicateur de variation des signaux d’amplitude élémentaires dudit sous-ensemble, d. lorsque chacun parmi un nombre prédéterminé d’indicateurs de variation est inférieur à un seuil prédéterminé, la mise à jour d’un vecteur de bruit, ladite mise à jour comprenant : d1. le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice /, d’une moyenne M(i) pour ledit sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires, et d2. la construction d’un nouveau vecteur de bruit, où chaque composante du vecteur de bruit est associée à l’une des fenêtres d’échantillonnage d’indice /, et où chaque composante du vecteur de bruit prend une valeur fonction de la moyenne M(i) calculée à l’étape d1 et associée à la même fenêtre d’échantillonnage d’indice /, et e. pour l’un au moins des signaux d’amplitude élémentaires, calcul d’un signal élémentaire corrigé en soustrayant audit signal d’amplitude élémentaire, et pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice /, la composante correspondante du vecteur de bruit.
[0009] Selon l’invention, on distingue deux cas. Dans un premier cas, le signal d’amplitude varie peu, d’un signal élémentaire à l’autre, ce qui indique que la cible n’est pas en déplacement. Puisque la cible n’est pas en déplacement, le signal d’amplitude correspond essentiellement à du bruit, de sorte que les valeurs moyennes d’amplitude de ce dernier sont utilisées pour mettre à jour le vecteur de bruit. Ce premier cas correspond à un nombre suffisant d’indicateurs de variation qui sont chacun inférieur au seuil prédéterminé, de préférence tous les indicateurs de variations sont chacun inférieur au seuil prédéterminé. Le seuil prédéterminé peut être le même, pour chaque fenêtre d’échantillonnage considérée. En variante, ce seuil peut varier en fonction de la fenêtre d’échantillonnage considérée.
[0010] Dans un second cas, le signal d’amplitude varie fortement, d’un signal élémentaire à l’autre, et sur au moins une fenêtre d’échantillonnage. On en déduit que la cible est en déplacement, de sorte que le signal d’amplitude comporte à la fois du bruit, et du signal utile. Dans ce cas, le vecteur de bruit n’est pas mis à jour.
[0011] Dans tous les cas, le vecteur de bruit est ensuite utilisé pour filtrer le signal parasite.
[0012] Ainsi, dans le procédé selon l’invention, le filtrage utilise un vecteur de bruit dont les composantes sont mises à jour en temps réel. Cela permet d’adapter le filtrage à des évolutions de l’environnement extérieur et du signal parasite, au cours du temps. On s’assure ainsi d’offrir à chaque instant un compromis optimal entre la capacité à détecteur un geste lent et le filtrage efficace du bruit. Par conséquent, le procédé décrit ci-dessus permet d’améliorer significativement le rapport signal sur bruit des signaux radiofréquence destinés à être utilisés pour détecter des mouvements, notamment pour détecter des gestes d’un utilisateur destiné à piloter une ouverture d’un ouvrant de véhicule automobile.
[0013] En outre, le procédé décrit ci-dessus propose de réaliser un filtrage, en retranchant au signal utile (ici un signal d’amplitude élémentaire) un vecteur de bruit dont chaque composante est associée à une fenêtre d’échantillonnage prédéterminée. L’utilisation d’un vecteur de bruit, permet d’affiner le filtrage en offrant un seuil de filtrage qui dépend d’un écart à l’instant d’émission de l’impulsion émise correspondante. On peut ainsi prendre en compte des caractéristiques propres à l’environnement, lequel peut être plus ou moins bruité selon l’emplacement considéré (c’est-à-dire selon la distance au capteur, laquelle se rapporte à un écart à l’instant d’émission d’une impulsion émise). Cela permet notamment de s’affranchir d’un signal parasite très haute intensité, correspondant à une partie du signal émis qui arrive directement sur la zone de détection du capteur sans avoir été réfléchi d’abord sur la cible, sans que cela n’affecte le signal utile.
[0014] Enfin, dans l’art antérieur, le filtrage utilise un filtre de type circuit RLC ou filtre numérique. Un tel filtre n’est opérationnel qu’après un intervalle de temps prédéterminé, nommé temps de latence, lié à sa constante de temps T. Dans l’invention, le filtrage utilise plutôt des soustractions sur un signal. On s’affranchit ainsi du temps de latence avant que le filtrage ne soit opérationnel.
[0015] Dans un mode de réalisation, chacune des composantes Gi du vecteur de bruit est calculée comme suit :
Gi=M(i) + C(i) avec M(i) la moyenne associée à la fenêtre d’échantillonnage d’indice i, pour le sous- ensemble prédéterminé de signaux de signaux d’amplitude élémentaires ; et C(i) une constante positive ou nulle.
[0016] De préférence, la constante C(i) est non nulle. On rajoute ainsi une constante à chaque composante du vecteur de bruit afin de prendre en compte certaines au moins des variations des signaux en l’absence de mouvement. On améliore ainsi encore le rapport signal sur bruit des signaux corrigés.
[0017] Dans un mode de réalisation, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indices i, l’indicateur de variation est un écart-type STDV(i) du sous-ensemble. Ainsi, l’écart-type du sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires est calculé sur chaque fenêtre d’échantillonnage pour définir un indicateur de variation propre à chaque fenêtre d’échantillonnage.
[0018] Dans un mode de réalisation particulier, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indices i, C(i) est un multiple de l’écart-type STDV(i). Ainsi, on prend en compte les variations du signal sur la fenêtre d’échantillonnage considérée pour déterminer le vecteur de bruit. On améliore encore ainsi le rapport signal sur bruit du signal corrigé.
[0019] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de calibration comportant :
- la réception d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires, formant des signaux élémentaires dits de référence provenant dudit capteur,
- le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice / et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence, d’une moyenne de référence, et
- l’initialisation, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, de la composante G(i) du vecteur de bruit à partir de la moyenne de référence Mref(i). Ainsi, les valeurs initiales des composantes du vecteur de bruit sont déterminées à partir de signaux réels, acquis dans des conditions préétablies de calibration, de préférence dans un environnement de référence, en l’absence de cible mouvante.
[0020] Dans un mode de réalisation, l’étape de calibration comprend en outre :
- le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice / et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence, d’un écart-type de référence, et
- l’initialisation du seuil prédéterminé en fonction de l’un au moins desdits écarts-type de référence. Ainsi, la valeur du seuil prédéterminé est déterminée à partir de signaux réels acquis dans des conditions préétablies de calibration, de préférence dans un environnement de référence en l’absence de cible mouvante.
[0021] Dans un mode de réalisation, la cible comprend une main ou un pied d’un opérateur humain, procédé comprenant en outre une étape de détection d’un geste prédéterminé de l’opérateur humain. Ainsi, il est également proposé un procédé de détection d’un geste prédéterminé de l’utilisateur effectué au regard du capteur.
[0022] Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre, sur détection d’un geste prédéterminé, une étape de formulation et émission d’une commande d’ouverture ou de fermeture d’un ouvrant motorisé de véhicule automobile. Ainsi, il est également proposé un procédé de commande d’ouverture ou de fermeture d’un ouvrant motorisé dans un véhicule automobile. L’ouvrant est de préférence un hayon arrière de véhicule automobile, voire une portière latérale.
[0023] Dans un mode de réalisation, le procédé selon l’invention comporte en outre les étapes suivantes, mises en œuvre plusieurs fois : f. nouvelle réception d’au moins un signal d’amplitude élémentaire ; g. la sélection d’une pluralité de signaux parmi les signaux d’amplitude élémentaires, reçus à l’étape a. ou à une étape f. précédente, pour former un nouveau sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires ; h. répétition des répétition des étapes c. à d., pour déterminer une nouvelle valeur courante du vecteur de bruit. De préférence, l’étape e. est mise en œuvre plusieurs fois, chaque fois en utilisant la valeur courante du vecteur de bruit. Ainsi, il est proposé de mettre en œuvre le filtrage du bruit selon l’invention, à l’aide d’une fenêtre glissantes de signaux d’amplitude élémentaires (décalage progressif du sous ensemble considéré). Les étapes de soustraction du vecteur de bruit et de détermination de la valeur courante du vecteur de bruit peuvent être mises en œuvre en parallèles.
[0024] Selon un autre aspect, il est proposé un ensemble d’au moins un calculateur comprenant au moins une mémoire et au moins un processeur, l’au moins une mémoire comportant des instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’au moins un processeur, configurent ledit processeur pour mettre en œuvre le procédé selon l’invention. L’au moins un calculateur comprendre un calculateur intégré au capteur du procédé selon l’invention et/ou un calculateur annexe. Ledit calculateur annexe peut être intégré sur une même carte électronique que calculateur du capteur. En variante, ledit calculateur annexe peut être situé dans un contrôleur en communication avec ledit capteur, par exemple un contrôleur situé dans l’habitacle du véhicule. Il est également proposé un système comportant le capteur du procédé selon l’invention, ainsi que ledit ensemble d’au moins un calculateur.
[0025] L’invention couvre également un système comportant ledit capteur configuré pour émettre les impulsions radiofréquence émises et mesurer l’amplitude du signal radiofréquence reçu, ainsi que l’ensemble d’au moins un calculateur selon l’invention.
[0026] Selon un autre aspect, il est proposé un programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre de tout ou partie d’un procédé tel que défini dans les présentes lorsque ce programme est exécuté par un processeur. Selon un autre aspect, il est proposé un support d’enregistrement non transitoire, lisible par un ordinateur, sur lequel est enregistré un tel programme.
Brève description des dessins
[0027] D’autres caractéristiques, détails et avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-après, et à l’analyse des dessins annexés, sur lesquels :
Fig. 1
[0028] [Fig. 1] montre un système selon l’invention, permettant de mettre en œuvre d’un procédé selon l’invention. Fig. 2
[0029] [Fig. 2] montre un exemple d’un ensemble de signaux d’amplitude élémentaires selon l’invention ;
Fig. 3A
[0030] [Fig. 3A] montre un exemple d’un signal d’amplitude élémentaire selon l’invention.
Fig. 3B
[0031] [Fig. 3B] montre le signal de la figure 3A après mise en oeuvre du procédé de filtrage du bruit selon l’invention.
Fig. 4
[0032] [Fig. 4] illustre le procédé de filtrage du bruit selon un mode de réalisation de l’invention.
Description des modes de réalisation
[0033] De préférence, mais de manière non limitative, le procédé, l’au moins un calculateur et le système selon l’invention sont mis en œuvre au sein d’un véhicule automobile, pour réaliser une détection de geste, où ledit geste est effectué par un opérateur humain situé au droit du capteur et à l’extérieur du véhicule. Le geste est par exemple un mouvement de balancement du pied d’avant en arrière. Un tel geste est par exemple effectué par un utilisateur situé à l’arrière du véhicule, au droit du hayon arrière, dans le but de piloter une ouverture de ce dernier.
[0034] Il est maintenant fait référence à la figure 1 qui illustre un système (30) selon l’invention, permettant de mettre en œuvre le procédé de la présente divulgation. Selon un mode de réalisation, le système 30 comprend un capteur 2 apte à communiquer avec un contrôleur 1 .
[0035] Le contrôleur 1 comprend un calculateur 10 configuré pour détecter un mouvement, par exemple un mouvement effectué par un opérateur humain, à partir des signaux fournis par le capteur 2. Ici, mais de manière non limitative, le calculateur 10 est configuré en outre pour émettre une commande d’ouverture ou de fermeture, référencée COMM, d’un ouvrant motorisé, par exemple un hayon de véhicule ou une portière latérale de véhicule automobile, sur détection d’un mouvement prédéterminé. Le calculateur 10 comprend une mémoire 11 et un processeur 12. La mémoire 11 comporte des instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par le processeur 12, configurent ledit processeur pour mettre en œuvre la détection de mouvement et, le cas échéant, l’émission de la commande COMM d’ouverture ou de fermeture. [0036] Le contrôleur 1 comprend en outre au moins une interface de communication 13 avec le capteur 2 et, le cas échéant, une unité de contrôle de l’ouvrant motorisé (non représentée), par exemple par le biais d’un bus commun de transfert de données adapté.
[0037] Le capteur 2 est configuré pour émettre des impulsions radiofréquence émises Tx, de manière périodique selon une période d’émission d’impulsions Te, et en direction d’une cible 3. De préférence, les impulsions radiofréquence émises sont modulées selon la technique de modulation dite « UWB », pour l’anglais « Ultra WideBand ». Cette technique de modulation est basée sur la transmission d’impulsions de très courte durée, de préférence inférieure à une nanoseconde, et sur un large spectre de fréquence (par exemple, mais de manière non limitative, une largeur spectrale supérieure à 500 MHz voire même 1000 MHz). Le capteur 2 est configuré en outre pour mesurer l’amplitude d’un signal radiofréquence reçu Rx, provenant notamment de la réflexion, sur la cible 3, des impulsions radiofréquence émises. Ainsi, le capteur 2 comprend, de manière schématique, un émetteur 21 d’impulsions radiofréquence et un récepteur 22 de signal radiofréquence. Le capteur 2 comprend également une unité de pré- traitement 23 des signaux radiofréquences émis et reçus, ainsi qu’un calculateur 24 comprenant une mémoire 24a et un processeur 24b communiquant avec l’unité de pré-traitement 23.
[0038] L’unité de pré-traitement 23 peut être configurée pour générer les impulsions radiofréquence émises Tx, émises par l’émetteur 21 , et pour effectuer un premier traitement sur le signal radiofréquence reçu Rx. L’unité de pré-traitement 23 peut comprendre notamment des convertisseurs analogique/ numérique. Le calculateur 24 est configuré de préférence pour déterminer l’amplitude du signal radiofréquence reçu, pour chaque fenêtre d’échantillonnage. Le capteur 2 comprend en outre une interface de communication 25 configurée pour communiquer avec le contrôleur 1 .
[0039] Dans un mode de réalisation, le capteur 2 envoie au contrôleur 1 des données relatives à l’amplitude du signal radiofréquence reçu Rx, sous la forme d’un signal d’amplitude S(k).
[0040] Le signal radiofréquence reçu Rx est constitué de signaux élémentaires reçus Rx(k), se rapportant chacun à l’une respective des impulsions radiofréquence émises. Dit autrement, le signal radiofréquence reçu peut être découpé en signaux élémentaires reçu Rx(k), associés chacun à une plage temporelle prédéterminée, où ladite plage temporelle a pour origine un instant d’émission de l’une respective des impulsions radiofréquence émises. A chaque signal élémentaire reçu Rx(k), correspond un signal d’amplitude élémentaire respectif S(k). [0041] De préférence, le capteur 2 envoie au contrôleur 1 , de manière périodique, des données relatives à un nouveau signal d’amplitude élémentaire S(k+1), au fur et à mesure de l’émission des impulsions radiofréquence émises T(k) et de la réception des signaux élémentaires reçus R(k).
[0042] Selon l’invention, chacun des signaux élémentaires reçus R(k), et donc chacun des signaux d’amplitude élémentaires S(k), est échantillonné temporellement, avec une largeur de la fenêtre d’échantillonnage At (voir figure 3A). Chaque fenêtre d’échantillonnage est associée à un indice i, dont la valeur se rapporte à un écart à l’origine de la plage temporelle considérée. La largeur At d’une fenêtre d’échantillonnage est comprise entre 1 ns et 6 ns. On notera que l’indice i représente un retard croissant entre l’émission de l’impulsion d’indice k et la réception d’un signal provenant de ladite impulsion, et que l’indice i est également représentatif d’une distance croissante au capteur de l’impulsion.
[0043] Les signaux d’amplitude élémentaires S(k) peuvent être représentés sous la forme d’une matrice telle qu’illustrée à la figure 2. Dans le graphique de la figure 2, l’axe k correspond à un indice relatif à l’impulsion considérée parmi les impulsions radiofréquence émises, l’axe i se rapporte à l’indice de la fenêtre d’échantillonnage considérée, et l’axe S(k, i) se rapporte à l’amplitude du signal d’amplitude élémentaire S(k) pour chaque fenêtre d’échantillonnage i. Cette représentation permet d’illustrer que la définition des indices i des fenêtres d’échantillonnage réalise un repliement de l’axe du temps, pour définir une nouvelle origine des temps à chaque nouvelle émission d’une impulsion radiofréquence émise. Ainsi, chaque indice i de fenêtre d’échantillonnage se rapporte à une pluralité de fenêtres, chacune associée à l’un des signaux d’amplitude élémentaires, et chacune associée à un même écart temporel relativement à un instant d’émission d’une impulsion correspondante.
[0044] Les valeurs d’amplitude S(k,i) peuvent correspondre au module du signal élémentaire reçu Rx(k) reçu par le récepteur 22 du capteur 2. Chaque impulsion radiofréquence émise comprend deux composantes, une composante I en phase et une composante Q en quadrature de phase, de sorte que le module du signal élémentaire reçu Rx correspond de préférence au module de ces composantes I et Q.
[0045] Comme cela est visible sur la figure 2, chaque signal S(k) comprend un pic pour une valeur de i assez proche de 0. Il s’agit d’une portion de l’impulsion radiofréquence émise Tx, qui arrive directement sur un élément de détection du capteur 2, sans avoir été réfléchie d’abord dans l’environnement (couplage partiel de l’impulsion radiofréquence émise avec le récepteur). Il convient d’éliminer ce pic pour accéder au signal utile, comme illustré par les figures 3A et 3B. -IQ-
10046] La figure 3A représente un détail d’un signal d’amplitude élémentaire S(k, i), avec k=ki et i = 1 à 10 tel que reçue par contrôleur 1 mettant en œuvre le procédé de réduction de bruit selon l’invention. La figure 3B représente le même détail sur le signal élémentaire corrigé correspondant Scorr(ki, i), après mise en œuvre du procédé de réduction du bruit selon l’invention. Comme on peut le voir, le pic à i = 1 S(ki, 1) présent sur la figure 3A a disparu, de sorte que des variations de signal d’une amplitude au moins 300 fois moindre sont devenus visibles. Les pics Scorr(ki,4) et Scorr(ki, 7), maintenant visibles sur la figure 3B, correspondent à des réflexions de l’impulsion radiofréquence émise sur une au moins une cible située à proximité du capteur, par exemple à moins d’un mètre de ce dernier. On voit donc que le procédé et le calculateur selon l’invention permettent de filtrer efficacement le bruit, permettant notamment d’isoler un signal utile qui serait sinon masqué par le pic de forte amplitude mentionné ci-dessus. On remarque également que ce signal utile, masqué sinon par le pic de forte amplitude, correspond à une distance à la cible inférieure au mètre. Or, une telle distance à la cible correspond aux distances typiques de la cible, dans le cadre d’une détection de geste pour piloter l’ouverture d’un ouvrant de véhicule automobile, où la cible est par exemple un pied ou une main d’un utilisateur situé à l’extérieur du véhicule, à proximité du capteur.
[0047] On notera qu’il n’est pas exclu que l’unité de pré-traitement 23 comprenne un filtre passe-haut permettant de filtrer en partie les signaux parasites, le procédé de réduction de bruit selon l’invention étant alors mis en œuvre en complément. Il est alors possible d’utiliser un filtre moins performant, donc plus réactif, et de compléter la réduction de bruit par la mise en œuvre des étapes du procédé selon l’invention. Cela permet ainsi d’augmenter la performance en réduction de bruit de capteurs existants peu performants.
[0048] La figure 4 illustre différentes étapes pouvant être mises en œuvre par le procédé selon un mode de réalisation.
[0049] Le procédé comprend une étape S000 de calibration, optionnelle, permettant d’initialiser différentes constantes utilisées dans des étapes ultérieures du procédé.
[0050] L’étape S000 de calibration peut comprendre :
- une sous-étape de réception d’une pluralité de signaux radiofréquence élémentaires dits de référence, Sref(k), 1 <k<Ni , provenant du capteur 2 et relatifs à une série d’impulsions émises TX(k) ), 1<k<Ni. Ladite pluralité de signaux se présente par exemple sous la forme d’une matrice similaire à celle décrite en référence à la figure 2,
- une sous-étape de calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i et pour la pluralité de signaux radiofréquence élémentaires de référence Sref(k), 1<k<Ns, d’une moyenne Mref(i) de référence, avec N3 un entier supérieur ou égal à 2, - une sous-étape d’ nitialisation, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, d’une composante G(i) d’un vecteur de bruit G à partir de la moyenne de référence Mref(i).
[0051] Ainsi, l’étape S000 de calibration permet notamment d’initialiser les différentes composantes G(i) d’un vecteur de bruit G destiné à être soustrait d’un signal d’amplitude élémentaire S(k).
[0052] L’étape S000 peut également l’initialisation de la valeur d’un seuil Th, tel que mentionné dans la suite.
[0053] L’étape S000 peut également comprendre l’initialisation d’un nombre N2 mentionné ultérieurement, et relatif à un nombre de signaux d’amplitude élémentaires formant ensemble un sous-ensemble tel que mentionné ultérieurement.
[0054] On notera que les signaux de référence Sref(k) sont obtenus de préférence dans des conditions préétablies de calibration, en l’absence de cible mouvante, par exemple sur une chaine de production avec un environnement prédéfini ou au démarrage du procédé (sous l’hypothèse que l’utilisateur attendra quelques instants avant de démarrer son geste).
[0055] Le procédé comprend également une étape S100 de réception d’un nombre Ni de signaux d’amplitude élémentaires S(k), avec Ni un entier supérieur ou égal à 2. Les Ni signaux d’amplitude élémentaires S(k) se présentent par exemple sous la forme d’une matrice telle que décrite en référence à la figure 2. Cette étape peut être mise en œuvre après l’étape S000 de calibration, ou pendant l’étape S000 de calibration, les signaux d’amplitude élémentaires reçus à l’étape S100 pouvant alors être au moins partiellement confondus avec les signaux élémentaires de référence Sref(k).
[0056] Le procédé comporte ensuite puis une étape S200 de sélection de N2 signaux, parmi les Ni signaux d’amplitude élémentaires reçus à l’étape S100, pour former un sous- ensemble prédéterminé de signaux d’amplitude élémentaires, avec N2 un entier supérieur ou égal à 3, de préférence supérieur ou égal à 10. Il s’agit de préférence de sélectionner N2 signaux consécutifs parmi l’ensemble de signaux S(k) reçus à l’étape S100. Le sous ensemble est alors constitué des signaux S(k) avec ko<k<ko+N2, avec ko un entier strictement positif définissant un indice de la première impulsion radiofréquence émise considérée.
[0057] Le procédé comprend ensuite une étape S300 de calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, d’un indicateur de variation des signaux du sous-ensemble défini à l’étape S200. On peut par exemple calculer, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, l’écart-type STDV(i) pour le sous-ensemble défini à l’étape S200. [0058] Le procédé comprend également une étape S310 de calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice /, d’une moyenne M(i) des signaux S(k). Cette moyenne est calculée à partir des valeurs S(k, i) des signaux S(k), ko<k<ko+N2 du sous-ensemble. Cette étape est de préférence réalisée après l’étape S300 pour optimiser les temps de calcul et les ressources mémoire nécessaires. En variante, elle peut être réalisée en même temps, ou avant l’étape S300.
[0059] Le procédé comprend ensuite une étape S410 lors de laquelle on détermine si oui ou non un nombre prédéterminé des indicateurs de variation définis à l’étape S300 est inférieur à un seuil prédéterminé Th. Lorsque c’est le cas, on met à jour le vecteur de bruit avec des valeurs prenant en compte l’environnement courant en regard du capteur. Avec cette vérification, on s’assure que la mise à jour n’est effectuée que lorsque les signaux du sous-ensemble ont une dérive assez faible, pour correspondre à des fluctuations dites normales de l’environnement, c’est-à-dire en l’absence d’un mouvement à détecter. S’il n’y a pas ledit nombre prédéterminé des indicateurs de variation qui est inférieur au seuil prédéterminé Th, on ne met pas à jour le vecteur de bruit et on passe directement à l’étape S500 décrite dans la suite.
[0060] Dans l’exemple décrit ici, on vérifie, lors d’une étape S410, si un nombre prédéterminé d’écart-types déterminés lors de l’étape S300 est inférieur à un même seuil prédéterminé Th, pour une pluralité de fenêtres d’échantillonnages. De préférence, la vérification est faite pour chacune des fenêtres d’échantillonnages.
[0061] On peut également, en variante, définir un seuil prédéterminé Th(i) propre à chaque fenêtre d’échantillonnage. Le seuil prédéterminé Th(i) est par exemple fonction d’un écart- type STDVref(i) calculé préalablement lors de l’étape S000 de calibration, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence Sref(k). L’étape S000 de calibration comprend alors une sous-étape optionnelle d’initialisation d’au moins un seuil prédéterminé Th(i) en fonction d’au moins un écart-type de référence STDVref(i).
[0062] En vérifiant si chacun parmi un nombre prédéterminé d’indicateurs de variation est inférieur à un seuil prédéterminé, où chaque indicateur de variation est propre à l’une respective des fenêtres d’échantillonnage, on évite les mauvaises détections d’absence ou de présence de geste en cas d’anomalies ponctuelles. Le nombre prédéterminé d’indicateurs de variation pris en compte peut correspondre à l’intégralité des fenêtres d’échantillonnages i ou tout du moins à un nombre suffisant de fenêtres d’échantillonnages, par exemple au moins 10. [0063] Si un nombre prédéterminé d’indicateurs de variation est inférieur à un seuil prédéterminé, on réalise une étape S420 de mise à jour du vecteur bruit G, lors de laquelle on met à jour chaque composante G(i) du vecteur G. Chaque composante G(i) est mise à jour en utilisant, au moins, la moyenne M(i) déterminée lors de l’étape S310 pour la même fenêtre d’échantillonnage d’indice i.
[0064] En particulier, chaque composante Gi du vecteur de bruit peut être calculée, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, comme suit :
[0065] [Math. 1]
G(i)=M(i) + C(i) avec C(i) une constante propre à chaque fenêtre d’échantillonnage. Cette constante C(i) peut par exemple prendre en compte l’indicateur de variation propre à la même fenêtre d’échantillonnage d’indice i. En particulier, C(i) peut être un multiple de l’indicateur de variation d’échantillonnage propre à la même fenêtre d’échantillonnage d’indice i. Ainsi, on peut avoir par exemple :
[0066] [Math. 2]
C(i)=l*STDV(i)
Avec / un entier strictement positif.
[0067] En variante, C(i) peut prendre la valeur nulle.
[0068] On ajuste ainsi le vecteur de bruit G en prenant également en compte les variations du signal S(k) mesurées sur le sous-ensemble considéré. Ainsi, le vecteur de bruit G tient compte du bruit de fond présent dans l’environnement en regard du capteur 2.
[0069] Dans une étape suivante S500, on utilise le vecteur de bruit mis à jour G pour calculer un signal élémentaire corrigé Scorr(ki) d’après la formule suivante :
[0070] [Math. 3]
Scorr(i, ki) = S(i, ki) - G(i) avec 1 <ki<Ni ,
S(i,ki) étant la valeur d’un signal d’amplitude élémentaire, et
Scorr(i,ki) étant la valeur du signal élémentaire corrigé correspondant pour cette même fenêtre d’indice i.
[0071] Ainsi, pour chaque signal d’amplitude élémentaire S(ki) considéré, on soustrait, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, la composante G(i) du vecteur de bruit à la valeur S(i,ki). L’étape S500 réalise ainsi un filtrage du bruit, par soustraction, sur chaque fenêtre d’échantillonnage i, d’une composante correspondante du vecteur de bruit G. [0072] La réception de signaux d’amplitude élémentaires S(k) est avantageusement mise en œuvre en continu. Ainsi, l’étape S100 de réception de Ni signaux d’amplitude élémentaires, est suivie par d’autres étapes de réception de signaux d’amplitude élémentaires S(k), mises en œuvre en même temps que les étapes S200 et suivantes.
[0073] Par conséquent, le signal d’amplitude élémentaire S(ki) qui est corrigé à l’étape S500 peut être l’un des Ni signaux reçus à l’étape S100, ou un signal d’amplitude élémentaire reçu ultérieurement, pendant la mise en œuvre des étapes S200 à S420. Ainsi, l’indice ki peut se rapporter à l’un des N2 signaux du sous ensemble sélectionné à l’étape S200, ou à un signal d’indice compris entre ko+IXL et Ni, ou même à un signal d’indice supérieur à Ni.
[0074] De même, on notera que, dans le mode de réalisation décrit ici, les étapes S200 à S420 permettant de mettre à jour le vecteur de bruit G sont réalisées avant l’étape S500 de calcul d’un signal élémentaire corrigé. On notera que les étapes S500 et S200 à S420 peuvent être réalisées de manière indépendante, et même en parallèle, de sorte que chaque signal d’amplitude élémentaire est corrigé avec une valeur courante mise à jour du vecteur de bruit G.
[0075] De préférence, à chaque nouvelle réception d’au moins un signal d’amplitude élémentaire S(k), on forme un nouveau sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires. Chaque nouveau sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires est constitué de préférence par le même nombre N2 de signaux. Il s’agit en d’autres termes de mettre en œuvre une fenêtre glissantes de signaux d’amplitude élémentaires.
[0076] Ensuite, les étapes S300 à S420 sont répétées.
[0077] A la suite, ou en parallèle, l’étape S500 est également répétée, de manière à calculer un signal corrigé en fonction de la valeur courante du vecteur de bruit.
[0078] De manière facultative, le procédé peut également comprendre une étape S600 de détection d’un mouvement, par exemple un geste prédéterminé d’un utilisateur en direction du capteur. Il peut par exemple s’agir de détecter un déplacement du pied s’approchant puis s’éloignant du capteur. Pour ce faire, on considère une pluralité de signaux élémentaires corrigés Scorr calculés lors de l’étape S500. On recherche un déplacement d’un un pic d’amplitude, d’un signal Scorr à l’autre. Il s’agit par exemple de détecter si ce pic d’amplitude s’approche puis s’éloigne de l’origine de la plage temporelle associée au signal Scorr, d’un signal Scorr à l’autre.
[0079] En outre, le procédé peut également comprendre une étape optionnelle S700 de commande d’ouverture ou de fermeture d’un ouvrant motorisé de véhicule automobile, sur détection d’un geste prédéterminé. L’étape S700 comporte l’émission d’une commande COMM correspondante, à destination de l’unité de contrôle de l’ouvrant motorisé.
[0080] Dans le mode de réalisation décrit ici, les étapes S100 à S700 sont mises en œuvre par le processeur 12 du contrôleur 1. Dans des variantes de réalisation, les étapes S100 à S500 peuvent être mises en œuvre par un processeur différent d’au moins un autre processeur utilisé pour mettre en œuvre les étapes S000, S600 et S700. Selon une autre variante, les étapes S100 à S500 peuvent être mises en œuvre par le processeur 24b du capteur 2, à l’aide d’instructions de code présentes dans la mémoire 24a du calculateur 24. Les étapes S600 et S700 peuvent alors être mises en œuvre par le processeur 12 du contrôleur 1. Selon une autre variante encore, les étapes S100 à S500 peuvent être mises en œuvre par un processeur d’un calculateur supplémentaire intégré sur la carte électronique comprenant également le capteur 2.
[0081] Dans des variantes, le procédé selon l’invention comprend en outre une étape de détection d’un mouvement effectué par un objet relativement à un véhicule automobile en mouvement.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de filtrage du bruit, destiné à être mis en œuvre sur un ensemble de signaux d’amplitude élémentaires provenant chacun d’un capteur (2), ledit capteur (2) étant configuré pour :
- émettre des impulsions radiofréquence dites émises (Tx(k)), en direction d’une cible (3), et de manière périodique avec une période d’émission d’impulsions (Te) prédéterminée, et ;
- mesurer l’amplitude d’un signal radiofréquence reçu (Rx) provenant notamment de la réflexion sur ladite cible (3) des impulsions radiofréquence émises (Tx(k)), le signal radiofréquence reçu (Rx) étant constitué de signaux élémentaires reçus (Rx(k)) associés chacun à l’une respective des impulsions radiofréquence émises (Tx(k)), l’amplitude de chacun des signaux élémentaires reçus (Rx(k)) étant mesurée pour une pluralité de fenêtres d’échantillonnage (At) et sur une plage temporelle prédéterminée ayant pour origine un instant d’émission de l’impulsion radiofréquence émise correspondante, chaque fenêtre d’échantillonnage (At) étant associée à un indice / se rapportant à un écart à l’origine de la plage temporelle correspondante ; le procédé étant mis en œuvre par au moins un calculateur (10), et le procédé comprenant : a. la réception (S100), par ledit calculateur (10), d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires (S(k), 1<k<Ni), chaque signal d’amplitude élémentaire étant représentatif de l’amplitude d’un signal élémentaire reçu (Rx(k)) correspondant b. la sélection d’une pluralité de signaux parmi les signaux d’amplitude élémentaires (S(k)), reçus à l’étape a., pour former un sous-ensemble prédéterminé de signaux d’amplitude élémentaires (S(k), ko < k < ko+Afe) (S200), c. pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice /, le calcul d’un indicateur de variation des signaux d’amplitude élémentaires dudit sous-ensemble (S300), d. lorsque chacun parmi un nombre prédéterminé d’indicateurs de variation est inférieur à un seuil prédéterminé (Th) (S410), la mise à jour d’un vecteur de bruit (G), ladite mise à jour comprenant : d1. le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice /, d’une moyenne M(i) pour ledit sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires (S(k, i), ko<k<ko+N2) (S310), et d2. la construction d’un nouveau vecteur de bruit (G), où chaque composante G(i) du vecteur de bruit (G) est associée à l’une des fenêtres d’échantillonnage d’indice /, et où chaque composante G(i) du vecteur de bruit (G) prend une valeur fonction de la moyenne M(i) calculée à l’étape d1 et associée à la même fenêtre d’échantillonnage d’indice / (S420), et e. pour l’un au moins des signaux d’amplitude élémentaires (S(k)), calcul d’un signal élémentaire corrigé (Scorr(ki)), en soustrayant audit signal d’amplitude élémentaire, et pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, la composante correspondante G(i) du vecteur de bruit (S500).
[Revendication 2] Procédé selon la revendication 1, dans lequel chacune des composantes Gi du vecteur de bruit est calculée comme suit :
Gi=M(i) + C(i) avec M(i) la moyenne associée à la fenêtre d’échantillonnage d’indice i, pour le sous- ensemble prédéterminé de signaux de signaux d’amplitude élémentaires (S(k, i), ko<k<ko+N2) ; et
C(i) une constante positive ou nulle.
[Revendication 3] Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indices i, l’indicateur de variation est un écart-type STDV(i) du sous- ensemble.
[Revendication 4] Procédé selon l’une des revendications 2 à 3, dans lequel, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indices i, C(i) est un multiple de l’écart-type STDV(i).
[Revendication 5] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le procédé comprend en outre une étape de calibration (S000) comportant :
- la réception d’une pluralité de signaux d’amplitude élémentaires, formant des signaux élémentaires dits de référence (Sref(k), 1<k<N3) provenant dudit capteur,
- le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice / et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence (Sref(k), 1<k<N3), d’une moyenne de référence (Mref(i)), et
- l’initialisation, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice i, de la composante G(i) du vecteur de bruit à partir de la moyenne de référence Mref(i).
[Revendication 6] Procédé selon la revendication 5, dans lequel l’étape de calibration (S000) comprend en outre :
- le calcul, pour chaque fenêtre d’échantillonnage d’indice / et pour la pluralité de signaux élémentaires de référence (Sref(k), 1<k<N3), d’un écart-type de référence (STDVref(i)), et
- l’initialisation du seuil prédéterminé (Th) en fonction de l’un au moins desdits écarts-type de référence (STDVref(i)) . -18-
[Revendication 7] Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, dans lequel la cible comprend une main ou un pied d’un opérateur humain, procédé comprenant en outre une étape de détection d’un geste prédéterminé de l’opérateur humain (S600).
[Revendication 8] Procédé selon la revendication 1 à 7, dans lequel le procédé comprend en outre, sur détection d’un geste prédéterminé, une étape de formulation et émission d’une commande d’ouverture ou de fermeture d’un ouvrant motorisé de véhicule automobile (S700).
[Revendication 9] Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes, mises en œuvre plusieurs fois : f. nouvelle réception d’au moins un signal d’amplitude élémentaire (S(k) , g. la sélection d’une pluralité de signaux parmi les signaux d’amplitude élémentaires (S(k)), reçus à l’étape a. ou à une étape f. précédente, pour former un nouveau sous-ensemble de signaux d’amplitude élémentaires ; h. répétition des répétition des étapes c. à d., pour déterminer une nouvelle valeur courante du vecteur de bruit (G).
[Revendication 10] Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’étape e. est mise en œuvre plusieurs fois, chaque fois en utilisant la valeur courante du vecteur de bruit.
[Revendication 11] Ensemble d’au moins un calculateur (10) comprenant au moins une mémoire (11) et au moins un processeur (12), l’au moins une mémoire (11) comportant des instructions de code de programme qui, lorsqu’elles sont exécutées par l’au moins un processeur (12), configurent ledit processeur pour mettre en œuvre le procédé selon l’une des revendications 1 à 10.
[Revendication 12] Système (30) comportant ledit capteur (2) configuré pour émettre les impulsions radiofréquence émises (Tx) et mesurer l’amplitude du signal radiofréquence reçu (Rx), ainsi que l’ensemble d’au moins un calculateur (10) selon la revendication 11.
[Revendication 13] Programme informatique comportant des instructions pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 10 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
[Revendication 14] Support d’enregistrement non transitoire lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme pour la mise en œuvre du procédé selon l’une des revendications 1 à 10 lorsque ce programme est exécuté par un processeur.
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