WO2025002995A1 - Système radar de localisation pour l'accès à un véhicule automobile - Google Patents

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Wladia WASZAK
Franck D'ARAUJO
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Definitions

  • the invention relates to the automotive field and more particularly to a radar system dedicated to the location of a user located outside the vehicle, by two-way communication with a badge worn in use by the latter.
  • the prior art knows radar systems for a motor vehicle, comprising a plurality of radar modules arranged in different locations on the vehicle.
  • Each of these radar modules comprises at least one radiofrequency antenna, for emitting a pulsed radiofrequency signal called an interrogation signal, and receiving in return at least one pulsed radiofrequency signal called a response signal, emitted by a badge worn in use by a human operator.
  • a pulsed radiofrequency signal called an interrogation signal
  • a response signal emitted by a badge worn in use by a human operator.
  • pulsed signal designates a pulse-modulated signal, in other words a signal consisting of a carrier modulated in amplitude according to a pulse modulation.
  • each radar module At the level of each radar module, and in a manner known per se, the measurement of time shifts between a transmission of an interrogation signal and a reception of a response signal, and the exploitation of data encoded in the return signal relating to the time shift between a reception of an interrogation signal by the badge and a transmission in response, by the badge, of a response signal, makes it possible to determine a distance between the badge and said module.
  • An objective of the present invention is to optimize the size of such a radar system.
  • a radar system for a motor vehicle comprising a plurality of radar modules connected to a location unit, and in which:
  • each radar module comprises at least one radiofrequency antenna and a signal processing unit, configured together for the emission of at least one pulse-modulated radiofrequency signal called an interrogation signal, and the receiving in return at least one pulse-modulated radiofrequency signal called a response signal, emitted by a badge worn in use by a human operator; and
  • the location unit is configured to receive data from each of the radar modules, and to deduce location data for said badge.
  • At least one radar module forms an improved module, configured to further emit a radiofrequency signal called a gesture detection signal, and to receive, in return, a reflected signal corresponding to the reflection, on a target, of the gesture detection signal, the gesture detection signal (103) being able to be distinct from or confused with the interrogation signal; and
  • the radar system further comprises a gesture detection unit, configured to receive as input data from the improved module, relating to the reflected signal, and to deduce therefrom information relating to the detection of a predetermined gesture performed by the human operator, the detection of the predetermined gesture being intended to control the opening or closing of at least one opening of the motor vehicle.
  • a gesture detection unit configured to receive as input data from the improved module, relating to the reflected signal, and to deduce therefrom information relating to the detection of a predetermined gesture performed by the human operator, the detection of the predetermined gesture being intended to control the opening or closing of at least one opening of the motor vehicle.
  • Gesture detection systems for motor vehicles are known in the prior art, intended to detect a predetermined gesture in order to control the opening or closing of an opening of the vehicle.
  • the predetermined gesture is performed by a human operator located outside the vehicle. For example, it is a foot gesture, or a hand gesture.
  • the opening is for example a rear trunk door, or a front trunk door, or a side door of the motor vehicle.
  • the gesture detection system can implement radar detection, based on the detection of a radiofrequency signal reflected on a target formed by a part of the user's body, in particular the hand or the foot.
  • the gesture detection system then comprises at least one radiofrequency antenna, capable of emitting a so-called gesture detection radiofrequency signal, and of receiving a so-called reflected radiofrequency signal, corresponding to the reflection on a target of the gesture detection signal.
  • a gesture detection unit receives as input data relating to said reflected signal, and implements a gesture recognition method to detect when a predetermined gesture is performed by the target.
  • the detection of said predetermined gesture then controls the opening (or even the closing) of an opening of the vehicle.
  • the invention thus proposes to pool radar means dedicated to the location of a user badge, with radar means dedicated to gesture detection.
  • one of the radar modules is modified, so as to be able to offer, in addition to its initial function of locating a user badge, an additional function of gesture detection.
  • the size of the radar system is thus optimized, since for the same size an additional function is filled.
  • the system further comprises at least one collision alert unit, configured to receive as input data from the gesture detection unit and data from the location unit, to store information relating to a trajectory of the opening when it is open or closed in response to the detection of the predetermined gesture, and to deduce therefrom information relating to a risk of collision between the opening and the user.
  • at least one collision alert unit configured to receive as input data from the gesture detection unit and data from the location unit, to store information relating to a trajectory of the opening when it is open or closed in response to the detection of the predetermined gesture, and to deduce therefrom information relating to a risk of collision between the opening and the user.
  • the system further comprises a light and/or sound alert means, and the collision alert unit is configured to issue a command to actuation of said light and/or sound alert means, when a risk of collision greater than a predetermined threshold is determined.
  • the improved module advantageously has at least two operating modes, including:
  • - a gesture detection mode, in which it is configured to receive the reflected signal.
  • the system may include an enhanced module control unit configured to:
  • the interrogation signal advantageously has a ratio of the bandwidth divided by the central frequency which is greater than or equal to 20%, and/or has a spectral width which is greater than 500 MHz.
  • Each radar module comprises a transmitting and receiving antenna called a location antenna, omnidirectional, for transmitting the interrogation signal and receiving the response signal.
  • the localization antenna of the improved module can be further configured to transmit the gesture detection signal, distinct from or merged with the interrogation signal, and to receive the reflected signal.
  • the location antenna of the improved module may be further configured to transmit the gesture detection signal, distinct from or merged with the interrogation signal, and the improved module further comprises a directional gesture detection antenna in reception, configured to receive the reflected signal.
  • the improved module further comprises a directional transmitting and receiving gesture detection antenna, configured to transmit the gesture detection signal distinct from the interrogation signal, and to receive the reflected signal.
  • the gesture detection signal and the reflected signal are pulse-modulated signals
  • the system comprises extraction means, configured to extract, from data relating to the reflected signal, data relating only to a predetermined detection zone.
  • Said extraction advantageously uses a time sampling of the reflected signal, and an extraction of sampled data relating to portions of said reflected signal, for which the time difference between the reception of said portions and the emission of a corresponding pulse of the gesture detection signal is less than a predetermined threshold.
  • the gesture detection unit is advantageously configured to issue a command to open or close an opening of the motor vehicle, when the predetermined gesture has been detected.
  • the invention also covers a vehicle comprising a system according to the invention, in which one improved module is located at the rear of the vehicle, offset laterally relative to a longitudinal central axis of the vehicle.
  • the invention also covers a vehicle comprising a system according to the invention, in which one improved module is located in a central region of the rear of the vehicle.
  • FIG. 1 schematically illustrates a radar system according to a first embodiment of the invention, installed on a motor vehicle, and in a top view;
  • Figure 2 corresponds to Figure 1, which also shows the various radiofrequency signals leaving and arriving from the radar system;
  • FIG. 3 Figure 3 schematically illustrates sampled data relating to a reflected signal detected using the improved module in the system of Figures 1 and 2;
  • FIG. 4 Figure 4 schematically illustrates the improved module of a radar system according to a second embodiment of the invention, in use in a motor vehicle;
  • FIG. 5 schematically illustrates a radar system according to a third embodiment of the invention.
  • FIG. 2 differs from FIG. 1 only in that it also schematically represents the radiofrequency signals emitted and received by the radar system 100.
  • the radar system 100 comprises a plurality of radar modules 110, here four radar modules distributed at the four corners of the vehicle 10.
  • the invention is of course not limited to this arrangement of radar modules, and covers variants with three, five or more radar modules, which can be distributed at the corners of the vehicle and/or on vertical side pillars of the vehicle and/or in a central upper region of the vehicle, etc.
  • Each radar module 110 comprises at least one radiofrequency antenna 111 called a location antenna, and a signal processing unit 112.
  • the term “radio frequency” refers to a signal whose carrier frequency is between 3 kHz and 300 GHz.
  • the carrier frequency is, in the invention, between 5 GHz and 30 GHz, more preferably between 5 GHz and 10 GHz or between 20 GHz and 25 GHz.
  • the location antenna 111 is configured to transform an electrical signal into an electromagnetic signal forming a radiofrequency wave, and vice versa.
  • the location antenna 111 is an omnidirectional antenna.
  • an omnidirectional antenna designates an antenna emitting a power that is substantially equal in all directions orthogonal to a line of sight.
  • the omnidirectional antenna has a rotationally symmetrical radiation pattern but a minimum of emission in the line of sight.
  • each radar module 110 the location antenna 111 and the signal processing unit 112 are configured together to (see Figure 2):
  • interrogation signal 101 the emission, by the location antenna 111, of at least one pulsed radiofrequency signal, called interrogation signal 101, and
  • response signal 102 the reception, by the location antenna 111, of at least one radiofrequency pulse signal, called response signal 102, and emitted by a badge 200 in response to the reception of an interrogation signal 101.
  • the location antenna 111 is a transmitting and receiving antenna.
  • two antennas are used respectively for transmitting the interrogation signal 101 and for receiving the response signal 102.
  • the signal processing unit 112 comprises in particular:
  • an electrical oscillator for generating an electrical signal capable of being converted into a radiofrequency signal by the location antenna 111;
  • the interrogation signal 101 is a pulse-modulated radiofrequency signal.
  • it is a signal in which a ratio of the bandwidth divided by the central frequency is greater than or equal to 20%, and/or a signal which has a spectral width greater than 250 MHz, preferably greater than 500 MHz.
  • UWB for Ultra-Wide Band, or ultra-wide band in French.
  • the badge 200 designates a device capable of establishing a two-way radiofrequency communication with each of the radar modules 110.
  • the badge 200 can form a dedicated device, usually called a “keyfob” in English.
  • the badge 200 can be formed by a smartphone equipped with a dedicated application.
  • the badge 200 is worn by a human operator, or user 300.
  • the user 300 is symbolized by a star.
  • the badge 200 comprises a memory, storing an authentication number capable of being communicated to at least one of the radar modules 110, to authenticate the user 300 and authorize access to functions such as unlocking the openings.
  • the radar modules 110 are all connected to a location unit 120. In FIGS. 1 and 2, this connection is symbolized by simple arrows 121. This is preferably a wired connection.
  • the location unit 120 comprises calculation means, preferably at least one processor and at least one memory.
  • the location unit 120 is configured to receive as input data from each of the radar modules 110, and to deduce location data from the badge 200.
  • each radar module 110 emits a succession of interrogation signals 101, received by the badge 200.
  • the badge In response to each interrogation signal 101 that it receives, the badge emits a response signal 102 each time.
  • the time delay between the reception of an interrogation signal 101 and the emission of a response signal 102, at the badge 200, takes a value known by the location unit 120 (preferably communicated to the latter via an encoding in the response signal 102).
  • the location unit 120 is configured to combine the distance values to the badge 200 of at least three of the radar modules 110, and to deduce therefrom a position of the badge in the reference system of the radar modules 110 (and of the vehicle), this position forming said location data of the badge 200.
  • the radar system 100 not only has a function of locating a user by bidirectional communication with his badge 200, but also a function of detecting a predetermined gesture, said gesture being intended to control an opening or closing of an opening of the motor vehicle 10.
  • this localization is said to be “secure”, because the frame of a signal exchanged between the badge 200 and the radar module 110 incorporates a identification parameter, which makes it possible to verify in particular the identity of the sender of the message received by the module 110.
  • said opening is a tailgate or rear trunk door.
  • it may be an opening for access to a front trunk.
  • the opening is a side door of the motor vehicle 10.
  • At least one of the radar modules 110 forms an improved module 130.
  • the improved module 130 is also capable of (see figure 2):
  • said target is advantageously formed by a part of the user's body, in particular a hand or a foot.
  • the gesture detection signal 103 is also a pulse-modulated radiofrequency signal. It is advantageously formed by a pulse frame, like the interrogation signal 101. Its other characteristics may be identical, or not, to those of the interrogation signal 101. Preferably, but in a non-limiting manner, it is a signal in which a ratio of the bandwidth divided by the central frequency is greater than or equal to 20%, and/or a signal which has a spectral width greater than 250 MHz, preferably greater than 500 MHz. In other words, it is a so-called UWB signal, for Ultra-Wide Band.
  • the reflected signal 104 is also a radiofrequency signal, preferably pulse-modulated like the gesture detection signal 103.
  • the gesture detection signal 103 (and therefore the reflected signal 104 as well) is a continuously modulated radiofrequency signal.
  • the radar system 100 further comprises a gesture detection unit 140.
  • the gesture detection unit 140 comprises calculation means, preferably at least one processor and at least one memory. The latter may in practice be distinct or merged with a processor and a memory forming the location unit 120.
  • the gesture detection unit 140 comprises at least one processor and at least one memory. It is configured to receive as input data from the at least one improved module 130, relating to the reflected signal, and to deduce therefrom information relating to the detection of a predetermined gesture performed by the user 200.
  • An example of a gesture detection algorithm is described in more detail below.
  • the detection of the predetermined gesture is intended to control the opening or closing of at least one opening of the motor vehicle, preferably the opening of a trunk located at the rear or at the front of the motor vehicle 10.
  • the gesture detection unit 140 can be configured to directly issue a command to open or close an opening of the vehicle. automobile, when the predetermined gesture has been detected.
  • this command is generated by an ancillary unit, in response to the reception of information relating to the detection of the predetermined gesture, provided by said gesture detection unit 140.
  • the gesture detection signal 103 is emitted by the location antenna 111, advantageously omnidirectional, also emitting the interrogation signal 101;
  • the reflected signal 104 is received by the same advantageously omnidirectional location antenna 111, also receiving the response signal 102.
  • the gesture detection signal 103 can then be made up of frames identical to those of the interrogation signal 101.
  • the gesture detection signal 103 and the reflected signal 104 are then advantageously pulse-modulated radiofrequency signals.
  • the gesture detection signal 103 is emitted by the location antenna 111’, advantageously omnidirectional, also emitting the interrogation signal 101;
  • the reflected signal 104 is received by an antenna, called the gesture detection antenna on reception, distinct from the location antenna 111’ which receives the response signal 102.
  • the gesture detection signal 103 and the reflected signal 104 are then advantageously pulse-modulated radiofrequency signals.
  • the receiving gesture detection antenna is advantageously a directional antenna, the line of sight of which is oriented towards a predetermined gesture detection zone.
  • the gesture detection signal 103 is emitted by an antenna, called the gesture detection antenna 113’ for transmission and reception, distinct from the location antenna 111’ which receives the response signal 103; and
  • the transmitting and receiving gesture detection antenna 113’ is advantageously a directional antenna, the line of sight of which is oriented towards a predetermined gesture detection zone.
  • the gesture detection antenna 113' for transmission and reception can be replaced by two directional antennas, respectively for transmission and reception.
  • the improved module 130 has at least two operating modes, including:
  • a localization mode in which it is configured to emit the at least one interrogation signal 101 and receive the at least one response signal 102 from the badge 200;
  • a gesture detection mode in which it is configured to emit the gesture detection signal 103 and to receive the reflected signal.
  • the system 100 comprises a control unit 150, receiving as input data provided by the location unit 120 and the gesture detection unit 140 (link not shown in the figures, so as not to overload the figure), and providing as output instructions for switching the improved module 130 to the location mode or the gesture detection mode.
  • control unit 150 is configured to:
  • the control unit 150 comprises calculation means, preferably at least one processor and at least one memory.
  • the latter may be distinct or merged with a processor and a memory forming the location unit 120 and/or a processor and a memory forming the gesture detection unit 140.
  • the improved module is capable of operating at the same time in gesture detection mode and in localization mode, the localization mode being a background task controlled by an external computer while the gesture detection mode is activated by the approach of the badge 200.
  • the improved module 130 is located, in use, at the rear of the motor vehicle 100, offset laterally relative to a longitudinal central axis of said vehicle, and in particular at a rear corner of the vehicle.
  • the improved module 130 then makes it possible to detect a gesture for controlling an opening or closing of the tailgate or rear trunk door. The user 300 must then perform the gesture with regard to this corner of the vehicle, which reduces a risk of collision when opening, respectively closing, said opening.
  • the improved module 130 is located, in use, in a rear central region of the motor vehicle 100.
  • the improved module 130 is located, in use, at the front of the motor vehicle 100, offset laterally relative to a longitudinal central axis of said vehicle, and in particular at a front corner of the vehicle. Preferably, the improved module 130 then makes it possible to detect a gesture of control of opening or closing of the tailgate or front trunk door.
  • the opening is a side door and/or the improved module is located in use in a central lateral zone of the vehicle.
  • the system comprises a plurality of radar modules each forming an improved module.
  • the system may comprise at least three radar modules each forming an improved module, located respectively in a central area at the rear of the vehicle, at a right side door (in a door handle or a side structural pillar between the front and rear doors, for example), at a left side door (in a door handle or a side structural pillar between the front and rear doors, for example), and where appropriate in a central front area of the vehicle.
  • This gesture detection can be based on implementing Doppler frequency calculations, based for example on the use of a fast Fourier transform (or FFT) applied to the demodulated signals (I and Q).
  • FFT fast Fourier transform
  • the FFT makes it possible to obtain the frequencies of the return signal. If a difference exists between the frequency of the transmitted carrier f, and the frequency received, this is due to the Doppler effect. From this difference, a speed of the target is deduced. By integrating this speed over time, a measurement of the movement of said target is deduced.
  • the gesture detection is based rather on the extraction and tracking of phase values.
  • the steps described below are implemented. Some of said steps can be implemented upstream of the gesture detection unit 140, at the level of the signal processing unit 112 of the improved module 130.
  • This step is advantageously implemented within the signal processing unit 112 of the improved module 130. It involves carrying out, using at least one mixer, an in-phase mixing and a quadrature-phase mixing between the reflected signal 104 and a signal at the frequency of the gesture detection signal 103, so as to generate a signal l(t) relating to an in-phase component of the reflected signal 104 and a signal Q(t) relating to a quadrature-phase component of the reflected signal 104. In other words, it involves implementing a demodulation of the reflected signal 104.
  • This step is advantageously implemented within the signal processing unit 112 of the improved module 130, using an analog-to-digital converter. It consists of performing a time sampling of data relating to the reflected signal 104.
  • the time sampling can be implemented downstream of the generation of the signals l(t) and Q(t), or upstream of the generation of the signals l(t) and Q(t), for example directly at the level of the reflected signal 104.
  • this step results in sampled data l(t) and Q(t), corresponding to a time sampling of the signals l(t) and Q(t).
  • the sampling step is advantageously between 0.8 ns and 2 ns, for example equal to 1 ns.
  • the sampled data l(ti) and Q(ti) are each arranged in the form of matrices.
  • data l(ti), respectively Q(ti) are illustrated as an example in the form of such a matrix.
  • An axis of the matrix corresponds to a pulse index of the gesture detection signal 103 (pulse-modulated radiofrequency signal).
  • An axis of the matrix corresponds to a “tap num” index of a sampling instant. The value of the index is reset to zero at each new pulse of the gesture detection signal 103. In other words, this involves implementing a time folding of a signal formed by the data considered.
  • a final axis of the matrix corresponds to the value S taken by each sampled data.
  • This step consists in extracting, from the sampled data l(ti) and Q(ti), the data relating only to portions of the reflected signal 104, for which a time difference AT between the reception of said portion of signal and the emission of a corresponding pulse of the gesture detection signal 103, is less than or equal to a threshold T1.
  • the time of reception, by the improved module 130, of said portion of the corresponding pulse of the reflected signal 104; is less than the threshold T 1 .
  • data relating only to portions of the reflected signal 104 may be extracted, for which a time difference AT between the reception of said portion of signal and the emission of a corresponding pulse of the gesture detection signal 103 is both less than the threshold T1 and greater than a second threshold T2 less than T1.
  • this extraction step makes it possible to consider only portions of the signal associated with a reflection on a target located in said predetermined detection zone, and to avoid the effect of reflection on targets that are not relevant because they are located outside said detection zone.
  • the extraction step is implemented at the level of at least one processor forming extraction means, and belonging for example to the gesture detection unit 140 or to the improved module 130.
  • the gesture detection unit 140 is then configured to monitor the temporal evolution, on said extracted data, of the phase of the signal reflected on a target, and to deduce therefrom the movement of said target.
  • This step consists in searching, on the data
  • the change in the phase value is then calculated for the following k+n pulses of the gesture detection signal 103. Since the phase is representative of a position of the target, the change in the phase indicates a variation in the position of the target, and therefore a movement of the target. Thus, the change in this phase value makes it possible to characterize a movement made by the target, and thus to recognize whether this movement corresponds or not to a predetermined gesture associated with an opening or closing command for an opening.
  • phase values takes into account the fact that, each time the distance traveled by the radiofrequency wave varies by X (where X is the central wavelength of the radiofrequency signal carrier), this phase value varies by 2n.
  • This monitoring also takes into account a possible change in time difference between the peak considered on the reflected signal 104 and the instant of emission of the pulse. corresponding to the gesture detection signal 103 (in other words, a change in the “tap num” index of the peak considered).
  • FIG 4 schematically illustrates the improved module 130’ of a radar system according to a second embodiment of the invention, in use in a motor vehicle 10’. This second embodiment will only be described for its differences relative to the embodiment of Figures 1 and 2.
  • the improved module 130’ comprises, in addition to the location antenna 111’, a gesture detection antenna 113’ for transmission and reception as mentioned above, configured for the transmission of the gesture detection signal 103 and the reception of the reflected signal 104.
  • the 113’ transmitting and receiving gesture detection antenna is a radiofrequency antenna, configured to transform an electrical signal into an electromagnetic signal forming a radiofrequency wave, and vice versa.
  • the gesture detection antenna 113’ is a directional antenna, emitting power distributed mainly in an emission cone oriented along a line of sight A1. In other words, its radiation pattern has a main lobe, receiving the majority of the emitted power.
  • the sighting axis A1 is oriented in use along an axis oriented towards the rear of the vehicle.
  • the gesture detection signal 103 is emitted by the location antenna, while the reflected signal is received by a directional gesture detection antenna in reception.
  • gesture detection uses both:
  • the gesture detection unit is then configured to implement:
  • the second gesture detection may be based on known techniques, for example extraction and tracking of frequency values of the second reflected signal, using a so-called Fast Fourier Transform (or FFT) function.
  • FFT Fast Fourier Transform
  • the second gesture detection is based instead on the extraction and tracking of phase values, as described with reference to FIGS. 3 (except the extraction of a portion of the second reflected signal).
  • the radar system 100 further comprises a collision warning unit 160”.
  • the 160” collision alert unit is configured to
  • Said information 16 relates to a level of risk of collision, in the event of imminent movement of opening or closing of the opening (linked to the detection of the gesture predetermined by the gesture detection unit 140”), taking into account a current position of the user (location data of the badge, provided by the location unit 120”), and taking into account a known trajectory of the opening.
  • the information 16” may be of binary type (risk level equal to 0 or 1). Alternatively, the information 16” may be a percentage, or any other non-binary value.
  • the system 100 further comprises a light and/or sound warning means, not shown, for example a lighting device of the LED or other type and/or a loudspeaker, connected to the collision warning unit 160”.
  • the collision warning unit 160 is then configured to emit a command to actuation of said light and/or sound warning means, when a risk of collision greater than a predetermined threshold is determined.
  • the invention is not limited to the examples described above, and also covers variants with other frequencies of radiofrequency signals, other locations of the radar modules on the vehicle, etc.

Landscapes

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Abstract

Système radar (100) pour un véhicule automobile (10), comportant une pluralité de modules radars (110) reliés à une unité de localisation (120), et dans lequel : - chaque module radar (110) comporte une antenne de localisation et une unité de traitement de signal, pour l'émission d'un signal radiofréquence à modulation impulsionnelle nommé signal d'interrogation (101), et la réception en retour d'un signal de réponse (102) émis par un badge (200) porté en utilisation par un opérateur humain (300); - l'unité de localisation (120) est configurée pour recevoir des données en provenance de chacun des modules radars, et pour en déduire des données de localisation dudit badge; - l'un module radar au moins forme un module amélioré (130), également apte à émettre un signal de détection de geste (103), et à recevoir en retour un signal réfléchi (104) correspondant à la réflexion, sur une cible, du signal de détection de geste; et - une unité de détection de geste (140) est configurée pour recevoir des données relatives au signal réfléchi (104), et pour en déduire une information relative à la détection d'un geste prédéterminé effectué par l'opérateur humain (300), la détection du geste prédéterminé étant destinée à piloter l'ouverture ou la fermeture d'au moins un ouvrant du véhicule automobile.

Description

Description Système radar de localisation pour l’accès à un véhicule automobile
Domaine technique
[0001] L’invention concerne le domaine de l’automobile et plus particulièrement un système radar dédié à la localisation d’un utilisateur situé à l’extérieur du véhicule, par communication bidirectionnelle avec un badge porté en utilisation par ce dernier.
[0002] La localisation d’utilisateur par communication bidirectionnelle avec un badge est utilisée, de façon connue en soi, dans le cadre de système de contrôle de l’accès au véhicule, par exemple pour déclencher des requêtes visant à authentifier l’utilisateur via son badge.
Etat de la technique
[0003] On connaît dans l’art antérieur des systèmes radar pour un véhicule automobile, comportant une pluralité de modules radar disposés en différents emplacements sur le véhicule.
[0004] On a par exemple quatre modules radars disposés aux quatre coins du véhicule.
[0005] Chacun de ces modules radars comporte au moins une antenne radiofréquence, pour émettre un signal radiofréquence impulsionnel dit d’interrogation, et recevoir en retour au moins un signal radiofréquence impulsionnel dit de réponse, émis par un badge porté en utilisation par un opérateur humain. Dans tout le texte, l’expression « signal impulsionnel », désigne un signal à modulation impulsionnelle, en d’autres termes un signal constitué d’une porteuse modulée en amplitude selon une modulation impulsionnelle.
[0006] Au niveau de chaque module radar, et de façon connue en soi, la mesure de décalages temporels entre une émission de signal d’interrogation et une réception de signal de réponse, et l’exploitation de données encodées dans le signal de retour se rapportant au décalage temporel entre une réception de signal d’interrogation par le badge et une émission en réponse, par le badge, d’un signal de réponse, permet de déterminer une distance entre le badge et ledit module.
[0007] En combinant les valeurs de distances associées à chacun des modules radars, et connaissant les positions relatives des modules radars entre eux, on peut alors, par simple calcul de triangulation, localiser précisément le badge relativement aux modules radars.
[0008] Un objectif de la présente invention est d’optimiser l’encombrement d’un tel système radar.
Exposé de l’invention
[0009] Cet objectif est atteint avec un système radar pour un véhicule automobile, comportant une pluralité de modules radars reliés à une unité de localisation, et dans lequel :
- chaque module radar comporte au moins une antenne radiofréquence et une unité de traitement de signal, configurés ensemble pour l’émission d’au moins un signal radiofréquence à modulation impulsionnelle nommé signal d’interrogation, et la réception en retour d’au moins un signal radiofréquence à modulation impulsionnelle nommé signal de réponse, émis par un badge porté en utilisation par un opérateur humain ; et
- l’unité de localisation est configurée pour recevoir des données en provenance de chacun des modules radars, et pour en déduire des données de localisation dudit badge.
[0010] Selon l’invention :
- l’un module radar au moins forme un module amélioré, configuré pour émettre en outre un signal radiofréquence nommé signal de détection de geste, et pour recevoir, en retour, un signal réfléchi correspondant à la réflexion, sur une cible, du signal de détection de geste, le signal de détection de geste (103) pouvant être distinct ou confondu avec le signal d’interrogation ; et
- le système radar comporte en outre une unité de détection de geste, configurée pour recevoir en entrée des données en provenance du module amélioré, relatives au signal réfléchi, et pour en déduire une information relative à la détection d’un geste prédéterminé effectué par l’opérateur humain, la détection du geste prédéterminé étant destinée à piloter l’ouverture ou la fermeture d’au moins un ouvrant du véhicule automobile.
[0011] Il est connu, dans l’art antérieur, des systèmes de détection de geste pour véhicule automobile, destinés à détecter un geste prédéterminé en vue de piloter une ouverture ou une fermeture d’un ouvrant du véhicule.
[0012] Le geste prédéterminé est effectué par un opérateur humain situé à l’extérieur du véhicule. Il s’agit par exemple d’un geste du pied, ou un geste de la main.
[0013] L’ouvrant est par exemple une porte de coffre arrière, ou une porte de coffre avant, ou une portière latérale du véhicule automobile.
[0014] Le système de détection de geste peut mettre en œuvre une détection radar, basée sur la détection d’un signal radiofréquence réfléchi sur une cible formée par une partie du corps de l’utilisateur, notamment la main ou le pied.
[0015] Le système de détection de geste comporte alors au moins une antenne radiofréquence, apte à émettre un signal radiofréquence dit de détection de geste, et à recevoir un signal radiofréquence dit réfléchi, correspondant à la réflexion sur une cible du signal de détection de geste.
[0016] Une unité de détection de geste reçoit en entrée des données relatives audit signal réfléchi, et met en œuvre un procédé de reconnaissance de geste pour détecter lorsqu’un geste prédéterminé est réalisé par la cible.
[0017] La détection dudit geste prédéterminé commande alors l’ouverture (voire la fermeture) d'un ouvrant du véhicule.
[0018] L’invention propose ainsi de mutualiser des moyens radars dédiés à la localisation d’un badge utilisateur, avec des moyens radars dédiés à la détection de geste. Dit autrement, l’un des modules radars est modifié, de manière à pouvoir offrir, en plus de sa fonction initiale de localisation d’un badge utilisateur, une fonction supplémentaire de détection de geste. L’encombrement du système radar est ainsi optimisé, puisque pour un même encombrement une fonction supplémentaire est remplie.
[0019] De préférence, le système comporte en outre au moins une unité d’alerte collision, configurée pour recevoir en entrée des données en provenance de l’unité de détection de geste et des données en provenance de l’unité de localisation, pour stocker une information relative à une trajectoire de l’ouvrant lorsqu’il est ouvert ou fermé en réponse à la détection du geste prédéterminé, et pour en déduire une information relative à un risque de collision entre l’ouvrant et l’utilisateur.
[0020] Avantageusement, le système comporte en outre un moyen d’alerte lumineuse et/ou sonore, et l’unité d’alerte collision est configurée pour émettre une commande d’actionnement dudit moyen d’alerte lumineuse et/ou sonore, lorsqu’il est déterminé un risque de collision supérieur à un seuil prédéterminé.
[0021] Le module amélioré présente avantageusement au moins deux modes de fonctionnement, parmi lesquels :
- un mode localisation, dans lequel il est configuré pour recevoir l’au moins un signal de réponse en provenance du badge ; et
- un mode détection de geste, dans lequel il est configuré pour recevoir le signal réfléchi.
[0022] Le système peut comporter une unité de pilotage du module amélioré configurée pour :
- maintenir le module amélioré dans le mode localisation, tant qu’une distance entre le badge et le module amélioré est supérieure à un seuil prédéterminé, ladite distance étant déterminée à l’aide de l’unité de localisation ; et
- basculer le module amélioré dans le mode détection de geste, lorsque ladite distance entre le badge et le module amélioré atteint et/ou devient inférieure audit seuil prédéterminé.
[0023] Le signal d’interrogation présente avantageusement un rapport de la largeur de bande divisée par la fréquence centrale qui est supérieur ou égal à 20%, et/ou présente une largeur spectrale qui est supérieure à 500 MHz.
[0024] Chaque module radar comporte une antenne d’émission et réception nommée antenne de localisation, omnidirectionnelle, pour l’émission du signal d’interrogation et la réception du signal de réponse.
[0025] L’antenne de localisation du module amélioré peut être configurée en outre pour émettre le signal de détection de geste, distinct ou confondu avec le signal d’interrogation, et pour recevoir le signal réfléchi.
[0026] En variante, l’antenne de localisation du module amélioré peut être configurée en outre pour émettre le signal de détection de geste, distinct ou confondu avec le signal d’interrogation, et le module amélioré comporte en outre une antenne de détection de geste en réception, directionnelle, configurée pour recevoir le signal réfléchi.
[0027] Selon une autre variante encore, le module amélioré comporte en outre une antenne de détection de geste d’émission et réception, directionnelle, configurée pour émettre le signal de détection de geste distinct du signal d’interrogation, et pour recevoir le signal réfléchi. [0028] De manière avantageuse, le signal de détection de geste et le signal réfléchi sont des signaux à modulation impulsionnelle, et le système comporte des moyens d’extraction, configurés pour extraire, à partir de données relatives au signal réfléchi, des données relatives uniquement à une zone de détection prédéterminée.
[0029] Ladite extraction utilise avantageusement un échantillonnage temporel du signal réfléchi, et une extraction de données échantillonnées se rapportant à des portions dudit signal réfléchi, pour lesquelles l’écart temporel entre la réception desdites portions et l’émission d’une impulsion correspondante du signal de détection de geste est inférieur à un seuil prédéterminé.
[0030] L’unité de détection de geste est avantageusement configurée pour émettre une commande d’ouverture ou de fermeture d'un ouvrant du véhicule automobile, lorsque le geste prédéterminé a été détecté.
[0031] L’invention couvre également un véhicule comportant un système selon l’invention, dans lequel l’un module amélioré est situé à l’arrière du véhicule, déporté latéralement relativement à un axe central longitudinal du véhicule.
[0032] L’invention couvre aussi un véhicule comportant un système selon l’invention, dans lequel l’un module amélioré est situé dans une région centrale de l’arrière du véhicule.
Description des figures
[0033] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
[0034] [Fig. 1] La figure 1 illustre de manière schématique un système radar selon un premier mode de réalisation l’invention, installé sur un véhicule automobile, et selon une vue de dessus ;
[0035] [Fig. 2] La figure 2 correspond à la figure 1 , sur laquelle sont représentés également les différents signaux radiofréquence partant et arrivant du système radar ;
[0036] [Fig. 3] La figure 3 illustre de manière schématique des données échantillonnées relatives à un signal réfléchi détecté à l’aide du module amélioré dans le système des figures 1 et 2 ;
[0037] [Fig. 4] La figure 4 illustre de manière schématique le module amélioré d’un système radar selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, en utilisation dans un véhicule automobile ; et
[0038] [Fig. 5] La figure 5 illustre de manière schématique un système radar selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Description détaillée d’au moins un mode de réalisation
[0039] On décrit tout d’abord, en référence aux figures 1 et 2, un système radar 100 selon un premier mode de réalisation de l’invention, installé sur un véhicule automobile 10, et selon une vue de dessus. La figure 2 ne se distingue de la figure 1 qu’en ce qu’elle représente également, de manière schématique, les signaux radiofréquence émis et reçus par le système radar 100.
[0040] Le système radar 100 comporte une pluralité de modules radar 110, ici quatre modules radar répartis aux quatre coins du véhicule 10. L’invention n’est bien sûr pas limitée à cet agencement des modules radars, et couvre des variantes avec trois, cinq ou plus modules radars, pouvant être répartis aux coins du véhicule et/ou sur des montants latéraux verticaux du véhicule et/ou dans une région supérieure centrale du véhicule, etc.
[0041] Chaque module radar 110 comporte au moins une antenne radiofréquence 111 dite de localisation, et une unité de traitement de signal 112.
[0042] Dans tout le texte, le terme « radiofréquence » se rapporte à un signal 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 30 GHz, plus préférentiellement entre 5 GHz et 10 GHz ou entre 20 GHz et 25 GHz.
[0043] L’antenne de localisation 111 est configurée pour transformer un signal électrique en un signal électromagnétique formant une onde radiofréquence, et inversement.
[0044] Ici, et de manière avantageuse, l’antenne de localisation 111 est une antenne omnidirectionnelle. Dans tout le texte, une antenne omnidirectionnelle désigne une antenne émettant une puissance sensiblement égale dans toutes les directions orthogonales à un axe de visée. A la différence d’une antenne isotrope dont le diagramme de rayonnement est parfaitement sphérique, mais qui n’est qu’un concept théorique non réalisable en pratique, l’antenne omnidirectionnelle présente un diagramme de rayonnement à symétrie de rotation mais un minimum d’émission dans l’axe de visée.
[0045] Dans chaque module radar 110, l’antenne de localisation 111 et l’unité de traitement de signal 112 sont configurées ensemble pour (voir figure 2) :
- l’émission, par l’antenne de localisation 111 , d’au moins un signal radiofréquence impulsionnel, nommé signal d’interrogation 101 , et
- la réception, par l’antenne de localisation 111 , d’au moins un signal impulsionnel radiofréquence, nommé signal de réponse 102, et émis par un badge 200 en réponse à la réception d’un signal d’interrogation 101.
[0046] Dans l’exemple illustré ici, l’antenne de localisation 111 est une antenne d’émission et de réception. En variante, deux antennes servent respectivement à l’émission du signal d’interrogation 101 et à la réception de signal de réponse 102.
[0047] L’unité de traitement de signal 112 comporte notamment :
- un oscillateur électrique, pour générer un signal électrique apte à être converti en signal radiofréquence par l’antenne de localisation 111 ; et
- une horloge, pour horodater des instants d’émission et de réception de signal radiofréquence ; et
- une unité de calcul, permettant de gérer les échanges de trames de localisation constituant respectivement le signal d’interrogation 101 et le signal de réponse 102.
[0048] Le signal d’interrogation 101 est un signal radiofréquence à modulation impulsionnelle. De préférence, mais de manière non limitative, il s’agit d’un signal dans lequel un rapport de la largeur de bande divisée par la fréquence centrale est supérieur ou égal à 20%, et/ou d’un signal qui présente une largeur spectrale supérieure à 250 MHz, de préférence supérieure à 500 MHz. Dit autrement, il s’agit d’un signal dit UWB, pour l’anglais Ultra-Wide Band, ou ultra-large bande, en français.
[0049] Le badge 200 désigne un dispositif apte à établir une communication radiofréquence bidirectionnelle avec chacun des modules radar 110. Le badge 200 peut former un dispositif dédié, nommé usuellement « keyfob » en anglais. En variante, le badge 200 peut être formé par un téléphone intelligent équipé d’une application dédiée. En utilisation, le badge 200 est porté par un opérateur humain, ou utilisateur 300. Sur la figure 2, l’utilisateur 300 est symbolisé par une étoile. De manière avantageuse, le badge 200 comporte une mémoire, stockant un numéro d’authentification apte à être communiqué à l’un au moins des modules radars 110, pour authentifier l’utilisateur 300 et autoriser l’accès à des fonctions telles que le déverrouillage des ouvrants.
[0050] Les modules radars 110 sont tous reliés à une unité de localisation 120. Sur les figures 1 et 2, cette liaison est symbolisée par des flèches simples 121 . Il s’agit de préférence d’une liaison filaire.
[0051] L’unité de localisation 120 comporte des moyens de calculs, de préférence au moins un processeur et au moins une mémoire. L’unité de localisation 120 est configurée pour recevoir en entrée des données en provenance de chacun des modules radars 110, et pour en déduire des données de localisation du badge 200.
[0052] En utilisation, chaque module radar 110 émet une succession de signaux d’interrogation 101 , reçus par le badge 200. En réponse à chaque signal d’interrogation 101 qu’il reçoit, le badge émet à chaque fois un signal de réponse 102. Le retard temporel entre la réception d’un signal d’interrogation 101 et l’émission d’un signal de réponse 102, au niveau du badge 200, prend une valeur connue par l’unité de localisation 120 (de préférence communiquée à celle-ci via un encodage dans le signal de réponse 102). Ainsi, en mesurant :
- un instant d’émission du signal d’interrogation 101 au niveau du module radar 110, et
- un instant de réception du signal de réponse 102 au niveau du même module radar 110, il est possible de déterminer le temps mis par l’onde radiofréquence pour circuler du module radar 110 au badge 200, et ainsi d’en déduire une distance entre ces deux éléments. Ce calcul de distance peut être réalisé directement au niveau du module radar 110, ou au niveau de l’unité de localisation 120, à partir de données d’horodatage.
[0053] En tout état de cause, l’unité de localisation 120 est configurée pour combiner les valeurs de distance au badge 200 d’au moins trois des modules radars 110, et pour en déduire une position du badge dans le référentiel des modules radars 110 (et du véhicule), cette position formant lesdites données de localisation du badge 200.
[0054] Selon l’invention, le système radar 100 présente non seulement une fonction de localisation d’un utilisateur par communication bidirectionnelle avec son badge 200, mais également une fonction de détection d’un geste prédéterminé, ledit geste étant destiné à piloter une ouverture ou une fermeture d’un ouvrant du véhicule automobile 10. De manière avantageuse, cette localisation est dite « sécurisée », car la trame d’un signal échangé entre le badge 200 et l’un module radar 110 incorpore un paramètre d’identification, qui permet de vérifier notamment l’identité de l’expéditeur du message reçu par le module 110.
[0055] De préférence, ledit ouvrant est un hayon ou porte de coffre arrière. En variante, il peut s’agir d’un ouvrant d’accès à un coffre avant. Selon d’autres variantes encore, l’ouvrant est une portière latérale du véhicule automobile 10.
[0056] Pour cela, l’un au moins des modules radars 110 forme un module amélioré 130.
[0057] Pour cela, le module amélioré 130 est également apte à (voir figure 2) :
- émettre un signal radiofréquence, formant un signal de détection de geste 103 ; et
- à recevoir, en retour, un signal réfléchi 104 correspondant à la réflexion, sur une cible, du signal de détection de geste 103.
[0058] En utilisation, ladite cible est formée avantageusement par une partie du corps de l’utilisateur, notamment une main ou un pied.
[0059] De manière avantageuse, le signal de détection de geste 103 est également un signal radiofréquence à modulation impulsionnelle. Il est formé avantageusement par une trame d’impulsions, comme le signal d’interrogation 101. Ses autres caractéristiques peuvent être identiques, ou non, à celles du signal d’interrogation 101 . De préférence, mais de manière non limitative, il s’agit d’un signal dans lequel un rapport de la largeur de bande divisée par la fréquence centrale est supérieur ou égal à 20%, et/ou d’un signal qui présente une largeur spectrale supérieure à 250 MHz, de préférence supérieure à 500 MHz. Dit autrement, il s’agit d’un signal dit UWB, pour l’anglais Ultra-Wide Band, ou ultra-large bande, en français.
[0060] Le signal réfléchi 104 est lui aussi un signal radiofréquence, de préférence à modulation impulsionnelle comme le signal de détection de geste 103.
[0061] Dans des variantes, le signal de détection de geste 103 (et donc le signal réfléchi 104 également) est un signal radiofréquence à modulation continue.
[0062] Selon l’invention également, le système radar 100 comporte en outre une unité de détection de geste 140. L’unité de détection de geste 140 comporte des moyens de calculs, de préférence au moins un processeur et au moins une mémoire. Ces derniers peuvent en pratique être distincts ou confondus avec un processeur et une mémoire formant l’unité de localisation 120.
[0063] L’unité de détection de geste 140 comporte au moins un processeur et au moins une mémoire. Elle est configurée pour recevoir en entrée des données en provenance de l’au moins un module amélioré 130, relatives au signal réfléchi, et pour en déduire une information relative à la détection d’un geste prédéterminé effectué par l’utilisateur 200. On décrit plus en détail dans la suite un exemple d’algorithme de détection de geste.
[0064] La détection du geste prédéterminé est destinée à piloter l’ouverture ou la fermeture d’au moins un ouvrant du véhicule automobile, de préférence l’ouvrant d’un coffre situé à l’arrière ou à l’avant du véhicule automobile 10.
[0065] Le cas échéant, l’unité de détection de geste 140 peut être configurée pour émettre directement une commande d’ouverture ou de fermeture d'un ouvrant du véhicule automobile, lorsque le geste prédéterminé a été détecté. En variante, cette commande est générée par une unité annexe, en réponse à la réception d’une information relative à la détection du geste prédéterminée, fournie par ladite unité de détection de geste 140.
[0066] Dans un premier mode de réalisation :
- le signal de détection de geste 103 est émis par l’antenne de localisation 111 , avantageusement omnidirectionnelle, émettant également le signal d’interrogation 101 ; et
- le signal réfléchi 104 est reçu par la même antenne de localisation 111 avantageusement omnidirectionnelle, recevant également le signal de réponse 102.
[0067] Le signal de détection de geste 103 peut alors être constitué de trames identiques à celles du signal d’interrogation 101 . Le signal de détection de geste 103 et le signal réfléchi 104 sont alors avantageusement des signaux radiofréquence à modulation impulsionnelle.
[0068] Dans un deuxième mode de réalisation (non spécifiquement représenté, mais proche du mode de réalisation de la figure 4) :
- le signal de détection de geste 103 est émis par l’antenne de localisation 111 ’, avantageusement omnidirectionnelle, émettant également le signal d’interrogation 101 ; et
- le signal réfléchi 104 est reçu par une antenne, nommée antenne de détection de geste en réception, distincte de l’antenne de localisation 111 ’ qui reçoit le signal de réponse 102.
[0069] Le signal de détection de geste 103 et le signal réfléchi 104 sont alors avantageusement des signaux radiofréquence à modulation impulsionnelle.
[0070] L’antenne de détection de geste en réception est avantageusement une antenne directionnelle, dont l’axe de visée est orienté vers une zone de détection du geste prédéterminé.
[0071] Dans un troisième mode de réalisation, illustré en figure 4 :
- le signal de détection de geste 103 est émis par une antenne, nommée antenne de détection de geste 113’ d’émission et réception, distincte de l’antenne de localisation 111 ’ qui reçoit le signal de réponse 103 ; et
- le signal réfléchi 104 est reçu par ladite antenne de détection de geste 113’ d’émission et réception.
[0072] L’antenne de détection de geste 113’ d’émission et réception est avantageusement une antenne directionnelle, dont l’axe de visée est orienté vers une zone de détection du geste prédéterminé.
[0073] Le signal de détection de geste 103 et le signal réfléchi 104 sont alors avantageusement des signaux radiofréquence à modulation impulsionnelle. Dans des variantes, le signal de détection de geste 103 et le signal réfléchi 104 peuvent être des signaux radiofréquence à modulation continue.
[0074] Selon d’autres variantes encore, l’antenne de détection de geste 113’ d’émission et réception peut être remplacée par deux antennes, directionnelles, respectivement d’émission et de réception. [0075] De manière avantageuse, le module amélioré 130 présente au moins deux modes de fonctionnement, parmi lesquels :
- un mode localisation, dans lequel il est configuré pour émettre l’au moins un signal d’interrogation 101 et recevoir l’au moins un signal de réponse 102 en provenance du badge 200 ; et
- un mode détection de geste, dans lequel il est configuré pour émettre le signal de détection de geste 103 et pour recevoir le signal réfléchi.
[0076] De manière avantageuse, le système 100 comporte une unité de pilotage 150, recevant en entrée des données fournies par l’unité de localisation 120 et l’unité de détection de geste 140 (liaison non représentée sur les figures, pour ne pas surcharger la figure), et fournissant en sortie des consignes de basculement du module amélioré 130 vers le mode localisation ou le mode détection de geste.
[0077] En particulier, l’unité de pilotage 150 est configurée pour :
- maintenir le module amélioré 130 dans le mode localisation, tant qu’une distance entre le badge 200 et le module amélioré 130 est supérieure à un seuil prédéterminé, ladite distance étant déterminée à l’aide de l’unité de localisation 120 ;
- basculer le module amélioré 130 dans le mode détection de geste, lorsque ladite distance entre le badge 200 et le module amélioré 130 atteint et/ou devient inférieure audit seuil prédéterminé ; puis
- basculer le module amélioré 130 de nouveau dans le mode localisation après que le geste prédéterminé a été détecté par l’unité de détection de geste 140, ou après une durée prédéterminée (pour éviter tout blocage dans le mode détection de geste).
[0078] L’unité de pilotage 150 comporte des moyens de calculs, de préférence au moins un processeur et au moins une mémoire. Ces derniers peuvent être distincts ou confondus avec un processeur et une mémoire formant l’unité de localisation 120 et/ou un processeur et une mémoire formant l’unité de détection de geste 140.
[0079] Selon d’autres variantes encore, le module amélioré est apte à fonctionner en même temps en mode détection de geste et en mode localisation, le mode localisation étant une tâche de fond pilotée par un calculateur externe tandis que le mode détection de geste est activé par l’approche du badge 200.
[0080] De manière avantageuse, le module amélioré 130 se trouve, en utilisation, à l’arrière du véhicule automobile 100, déporté latéralement relativement à un axe central longitudinal dudit véhicule, et notamment au niveau d’un coin arrière du véhicule. De préférence, le module amélioré 130 permet alors de détecter un geste de pilotage d’une ouverture ou fermeture du hayon ou porte de coffre arrière. L’utilisateur 300 doit alors effectuer le geste au regard de ce coin du véhicule, ce qui réduit un risque de collision à l’ouverture, respectivement la fermeture dudit ouvrant.
[0081] En variante, le module amélioré 130 se trouve, en utilisation, dans une région centrale arrière du véhicule automobile 100.
[0082] Dans une variante non représentée, le module amélioré 130 se trouve, en utilisation, à l’avant du véhicule automobile 100, déporté latéralement relativement à un axe central longitudinal dudit véhicule, et notamment au niveau d’un coin avant du véhicule. De préférence, le module amélioré 130 permet alors de détecter un geste de pilotage d’une ouverture ou fermeture du hayon ou porte de coffre avant.
[0083] Selon d’autres variantes encore, l’ouvrant est une portière latérale et/ou le module amélioré est situé en utilisation dans une zone latérale centrale du véhicule.
[0084] Selon d’autres variantes encore, le système comporte une pluralité de modules radar formant chacun un module amélioré.
[0085] Le système peut comporter au moins trois modules radar formant chacun un module amélioré, situé respectivement dans une zone centrale à l’arrière du véhicule, au niveau d’une portière latérale droite (dans une poignée de portière ou un pilier structurel latéral entre les portières avant et arrière, par exemple), au niveau d’une portière latérale gauche (dans une poignée de portière ou un pilier structurel latéral entre les portières avant et arrière, par exemple), et le cas échéant dans une zone centrale avant du véhicule.
[0086] On décrit à présent plus en détail la détection de geste mise en œuvre par l’unité de détection de geste 140. Cette détection de geste peut être basée pour mettre en œuvre des calculs de fréquence Doppler, basés par exemple sur l’utilisation d’une transformée de Fourier rapide (ou FFT pour l’anglais « Fast Fourier Transform ») appliquée aux signaux démodulés (I et Q). La FFT permettant d’obtenir les fréquences du signal retour. Si un écart existe entre la fréquence de la porteuse émise f, et la fréquence reçue, cela est dû à l’effet Doppler. De cet écart, on en déduit une vitesse de la cible. En intégrant cette vitesse sur le temps, on en déduit une mesure du déplacement de ladite cible.
[0087] Dans une variante avantageuse, la détection de geste est basée plutôt sur l’extraction et le suivi de valeurs de phase. Pour cela, les étapes décrites ci-après sont mises en œuvre. Certaines desdites étapes peuvent être mises en œuvre en amont de l’unité de détection de geste 140, au niveau de l’unité de traitement de signal 112 du module amélioré 130.
[0088] Génération des signaux l(t) et Qft) :
Cette étape est avantageusement mise en œuvre au sein de l’unité de traitement de signal 112 du module amélioré 130. Il s’agit de réaliser, à l’aide d’au moins un mélangeur, un mélange en phase et un mélange en quadrature de phase entre le signal réfléchi 104 et un signal à la fréquence du signal de détection de geste 103, de manière à générer un signal l(t) relatif à une composante en phase du signal réfléchi 104 et un signal Q(t) relatif à une composante en quadrature de phase du signal réfléchi 104. Il s’agit en d’autres termes de mettre en œuvre une démodulation du signal réfléchi 104.
[0089] Echantillonnage temporel :
Cette étape est avantageusement mise en œuvre au sein de l’unité de traitement de signal 112 du module amélioré 130, à l’aide d’un convertisseur analogique numérique. Elle consiste à réaliser un échantillonnage temporel de données relatives au signal réfléchi 104. L’échantillonnage temporel peut être mis en œuvre en aval de la génération des signaux l(t) et Q(t), ou en amont de la génération des signaux l(t) et Q(t), par exemple directement au niveau du signal réfléchi 104. En tout état de cause, cette étape aboutit à des données échantillonnées l(t) et Q(t), correspondant à un échantillonnage temporel des signaux l(t) et Q(t). Le pas d’échantillonnage est compris avantageusement entre 0,8 ns et 2 ns, par exemple égal à 1 ns.
[0090] Etape optionnelle de construction de matrices :
De manière avantageuse, les données échantillonnées l(ti) et Q(ti) sont chacune rangées sous la forme de matrices. A la figure 3, on a illustré à titre d’exemple des données l(ti), respectivement Q(ti) sous la forme d’une telle matrice. Un axe de la matrice, nommé « CIR index », correspond à un indice d’impulsion du signal de détection de geste 103 (signal radiofréquence à modulation impulsionnelle). Un axe de la matrice correspond à un indice « tap num » d’un instant d’échantillonnage. La valeur de l’indice est remise à zéro à chaque nouvelle impulsion du signal de détection de geste 103. Il s’agit en d’autres termes de mettre en œuvre un repliement temporel d’un signal formé par les données considérées. Un dernier axe de la matrice correspond à la valeur S prise par chaque donnée échantillonnée.
[0091 ] Extraction de données associées à une zone de détection prédéterminée :
Cette étape consiste à extraire, à partir des données échantillonnées l(ti) et Q(ti), les données se rapportant uniquement à des portions du signal réfléchi 104, pour lesquelles un écart temporel AT entre la réception de ladite portion de signal et l’émission d’une impulsion correspondante du signal de détection de geste 103, est inférieur ou égal à un seuil T1 .
[0092] En d’autres termes, il s’agit d’extraire, pour chaque impulsion du signal de détection de geste 103, des données se rapportant à une portion de l’impulsion correspondante du signal réfléchi 104, portion pour laquelle l’écart entre :
- l’instant d’émission, par le module amélioré 130, de l’impulsion du signal de détection de geste 103 ; et
- l’instant de réception, par le module amélioré 130, de ladite portion de l’impulsion correspondante du signal réfléchi 104 ; est inférieur au seuil T 1 .
[0093] Le seuil T1 définit une zone de détection prédéterminée qui s’étend, à compter du module amélioré 130, jusqu’à une distance maximale D1 à ce dernier, avec D1 =c/T1 , avec c la célérité de la lumière dans le vide.
[0094] Cette étape d’extraction est aisément visualisable lorsque les données échantillonnées l(ti) et Q(t) sont représentées sous la forme de matrices, comme illustré à la figure 3.
[0095] Le cas échéant, on peut extraire les données se rapportant uniquement à des portions du signal réfléchi 104, pour lesquelles un écart temporel AT entre la réception de ladite portion de signal et l’émission d’une impulsion correspondante du signal de détection de geste 103, est à la fois inférieur au seuil T1 et supérieur à un second seuil T2 inférieur à T1. La zone de détection prédéterminée s’étend alors entre deux disques concentriques de rayon respectivement D1=c/T1 et D2=c/T2. On peut choisir T2= 1 unité de « tap num », pour s’affranchir de l’effet de réflexions internes au sein du module amélioré 130.
[0096] En tout état de cause, cette étape d’extraction permet de ne considérer que des portions de signal associées à une réflexion sur une cible située dans ladite zone de détection prédéterminée, et de s’affranchir de l’effet de réflexion sur des cibles non pertinentes car situées en dehors de ladite zone de détection. [0097] Ici, la zone de détection prédéterminée correspond à une zone dans laquelle s’effectue généralement le mouvement destiné à piloter l’ouverture de l’ouvrant. Cette zone de détection prédéterminée ne s’étend pas au-delà d’une distance D1 =60 cm, ce qui correspond à T1 =4 ns, soit un indice « tap num » égal à 4 sur la matrice de la figure 4.
[0098] L’étape d’extraction est mise en œuvre au niveau d’au moins un processeur formant des moyens d’extraction, et appartenant par exemple à l’unité de détection de geste 140 ou au module amélioré 130.
[0099] L’unité de détection de geste 140 est ensuite configurée pour surveiller l’évolution temporelle, sur lesdites données extraites, la phase du signal réfléchi sur une cible, et pour en déduire le mouvement de ladite cible.
[0100] En particulier, les étapes suivantes sont avantageusement mises en œuvre au sein de l’unité de détection de geste 140 :
[0101 ] Calcul du module des données l(tj) et Q(tj) :
Pour chaque instant d’échantillonnage ti; on calcule un module des données l(ti) et Q(ti) noté |CIR(ti)|, correspondant à l’amplitude du signal réfléchi 104 démodulé, et de valeur égale à la racine carrée de l2(ti)+Q2(ti).
[0102] Repérage d’un pic d’amplitude du premier signal réfléchi 104 démodulé :
Cette étape consiste à rechercher, sur les données |CIR(ti)| et successivement pour chaque impulsion du signal de détection de geste 103, la présence d’un pic d’amplitude supérieure ou égale à un seuil prédéterminé. Lorsqu’un tel pic est repéré, cela correspond au repérage du début d’un geste. L’instant tj associé à ce pic est enregistré. Ce pic est associé à une impulsion d’indice k du premier signal de détection de geste 103.
[0103] Calcul de la phase :
Une fois ce pic repéré, on calcule la phase 4>(k) du signal réfléchi 104 démodulé. Pour cela, on utilise les valeurs I et Q associées à l’instant tj. On a en particulier :
Si l(tj) >0, alors 4>(k)=arctan (Q(tj)/I(tj))
Si l(tj) <0 et si Q(tj) <0, alors 4>(k)=arctan (Q(tj)/I(tj)) - n
Si l(tj) <0 et si Q(tj) >0, alors 4>(k)=arctan (Q(tj)/I(tj)) + n
[0104] Suivi des valeurs de la phase :
On calcule ensuite l’évolution de la valeur de la phase, pour les impulsions k+n suivantes du signal de détection de geste 103. La phase étant représentative d’une position de la cible, l’évolution de la phase indique une variation de position de la cible, et donc un mouvement de la cible. Ainsi, l’évolution de cette valeur de phase permet de caractériser un mouvement effectué par la cible, et ainsi de reconnaître si ce mouvement correspond au non à un geste prédéterminé associé à une commande d’ouverture ou de fermeture d’ouvrant.
[0105] Le suivi des valeurs de phase prend en compte le fait que, chaque fois que la distance parcourue par l’onde radiofréquence varie de X (où X est la longueur d’onde centrale de la porteuse du signal radiofréquence), cette valeur de phase varie de 2n.
[0106] Ce suivi prend également en compte un éventuel changement d’écart temporel entre le pic considéré sur le signal réfléchi 104 et l’instant d’émission de l’impulsion correspondante du signal de détection de geste 103 (en d’autres termes, un changement d’indice « tap num » du pic considéré).
[0107] La figure 4 illustre de manière schématique le module amélioré 130’ d’un système radar selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, en utilisation dans un véhicule automobile 10’. Ce deuxième mode de réalisation ne sera décrit que pour ses différences relativement au mode de réalisation des figures 1 et 2.
[0108] Dans ce mode de réalisation, le module amélioré 130’ comporte, en plus de l’antenne de localisation 111 ’, une antenne de détection de geste 113’ d’émission et réception telle que mentionnée ci-avant, configurée pour l’émission du signal de détection de geste 103 et la réception du signal réfléchi 104.
[0109] L’antenne de détection de geste 113’ d’émission et réception est une antenne radiofréquence, configurée pour transformer un signal électrique en un signal électromagnétique formant une onde radiofréquence, et inversement.
[0110] L’antenne de détection de geste 113’ est une antenne directionnelle, émettant une puissance répartie principalement dans un cône d’émission orienté selon un axe de visée A1 . Dit autrement, son diagramme de rayonnement présente un lobe principal, recevant la majeure partie de la puissance émise.
[0111] Ici, l’axe de visée A1 est orienté en utilisation selon un axe orienté vers l’arrière du véhicule.
[0112] Dans une variante non représentée, le signal de détection de geste 103 est émis par l’antenne de localisation, tandis que le signal réfléchi est reçu par une antenne de détection de geste en réception, directionnelle.
[0113] Selon une autre variante encore, non représentée, la détection de geste utilise à la fois :
- un premier signal de détection de geste et un premier signal réfléchi, tels que ceux décrits ci-avant, à modulation impulsionnelle, et
- un second signal de détection de geste et un second signal réfléchi, à modulation continue, émis et reçus par une antenne radiofréquence dédiée, directionnelle, ayant un axe de visée incliné d’au moins 30° relativement à un axe de visée en réception de l’antenne recevant le premier signal réfléchi.
[0114] L’unité de détection de geste est configurée alors pour mettre en œuvre :
- une première détection de geste, à l’aide de données provenant du premier signal réfléchi ;
- une seconde détection de geste, à l’aide de données provenant du second signal réfléchi; et
- une fusion des données de la première détection de geste et de la seconde détection de geste.
[0115] La seconde détection de geste peut être basée sur des techniques connues, par exemple d’extraction et de suivi de valeurs de fréquence du second signal réfléchi, à l’aide d’une fonction dite de Transformée de Fourier Rapide (ou FFT, pour l’anglais « Fast Fourier Transform »).
[0116] Dans une variante avantageuse, la seconde détection de geste est basée plutôt sur l’extraction et le suivi de valeurs de phase, comme décrit en référence aux figures 1 à 3 (hormis l’extraction d’une portion de second signal réfléchi).
[0117] On décrit enfin, en référence à la figure 5, un système radar 100” selon un troisième mode de réalisation de l'invention. Le système radar 100” ne sera décrit que pour ses différences relativement au système des figures 1 et 2.
[0118] Dans ce mode de réalisation, le système radar 100” comporte en outre une unité d’alerte collision 160”.
[0119] L’unité d’alerte collision 160” est configurée pour
- recevoir en entrée des données fournies par l’unité de localisation 120” (données de localisation du badge) et par l’unité de détection de geste 140” (information relative à la détection du geste prédéterminé),
- stocker une information relative à une trajectoire de l’ouvrant lorsqu’il est ouvert ou fermé en réponse à la détection du geste prédéterminé, et
- en déduire une information 16” relative à un risque de collision entre l’ouvrant et l’utilisateur.
[0120] Ladite information 16” se rapporte à un niveau de risque de collision, en cas de mouvement imminent d’ouverture ou fermeture de l’ouvrant (lié à la détection du geste prédéterminé par l’unité de détection de geste 140”), compte tenu d’une position courante de l’utilisateur (données de localisation du badge, fournie par l’unité de localisation 120”), et compte tenu d’une trajectoire connue de l’ouvrant. L’information 16” peut être de type binaire (niveau de risque égal à 0 ou 1). En variante, l’information 16” peut être un pourcentage, ou toute autre valeur non binaire.
[0121] De manière avantageuse, le système 100” comporte en outre un moyen d’alerte lumineuse et/ou sonore, non représenté, par exemple un dispositif d’éclairage de type LED ou autre et/ou un haut-parleur, relié à l’unité d’alerte collision 160”. L’unité d’alerte collision 160” est alors configurée pour émettre une commande d’actionnement dudit moyen d’alerte lumineuse et/ou sonore, lorsqu’il est déterminé un risque de collision supérieur à un seuil prédéterminé.
[0122] On comprend évidemment que le système radar 100” de la figure 3 peut être combiné avec le module amélioré décrit en référence à la figure 4.
[0123] L’invention n’est pas limitée aux exemples décrits ci-avant, et couvre également des variantes avec d’autres fréquences de signaux radiofréquence, d’autres emplacements des modules radar sur le véhicule, etc.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système radar (100”) pour un véhicule automobile (10 ;10’), comportant une pluralité de modules radars (110) reliés à une unité de localisation (120 ; 120”), et dans lequel :
- chaque module radar (110) comporte au moins une antenne radiofréquence (111 ; 111 ’ ; 113’) et une unité de traitement de signal (112 ; 112’), configurés ensemble pour l’émission d’au moins un signal radiofréquence à modulation impulsionnelle, nommé signal d’interrogation (101), et la réception en retour d’au moins un signal radiofréquence à modulation impulsionnelle, nommé signal de réponse (102), émis par un badge (200) porté en utilisation par un opérateur humain (300) ; et
- l’unité de localisation (120 ; 120”) est configurée pour recevoir des données en provenance de chacun des modules radars, et pour en déduire des données de localisation dudit badge ; dans lequel :
- l’un module radar (110) au moins forme un module amélioré (130 ; 130’), configuré pour émettre en outre un signal radiofréquence nommé signal de détection de geste (103), et pour recevoir, en retour, un signal réfléchi (104) correspondant à la réflexion sur une cible du signal de détection de geste, le signal de détection de geste (103) pouvant être distincts ou confondus avec le signal d’interrogation (101) ; et
- le système radar (100 ; 100”) comporte en outre une unité de détection de geste (140), configurée pour recevoir en entrée des données en provenance du module amélioré (130 ; 130’), relatives au signal réfléchi (104), et pour en déduire une information relative à la détection d’un geste prédéterminé effectué par l’opérateur humain (300), la détection du geste prédéterminé étant destinée à piloter l’ouverture ou la fermeture d’au moins un ouvrant du véhicule automobile ; le système (100”) comportant en outre au moins une unité d’alerte collision (160”), configurée pour recevoir en entrée des données en provenance de l’unité de détection de geste (140”) et des données en provenance de l’unité de localisation (120”), pour stocker une information relative à une trajectoire de l’ouvrant lorsqu’il est ouvert ou fermé en réponse à la détection du geste prédéterminé, et pour en déduire une information (16”) relative à un risque de collision entre l’ouvrant et l’utilisateur.
[Revendication 2] Système (100”) selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu’il comporte en outre un moyen d’alerte lumineuse et/ou sonore, et en ce que l’unité d’alerte collision (160”) est configurée pour émettre une commande d’actionnement dudit moyen d’alerte lumineuse et/ou sonore, lorsqu’il est déterminé un risque de collision supérieur à un seuil prédéterminé.
[Revendication 3] Système (100”) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le module amélioré (130 ; 130’) présente au moins deux modes de fonctionnement, parmi lesquels :
- un mode localisation, dans lequel il est configuré pour recevoir l’au moins un signal de réponse (102) en provenance du badge ; et
- un mode détection de geste, dans lequel il est configuré pour recevoir le signal réfléchi (104).
[Revendication 4] Système (100”) selon la revendication 3, comportant une unité de pilotage (150) du module amélioré configurée pour :
- maintenir le module amélioré (130 ; 130’) dans le mode localisation, tant qu’une distance entre le badge (200) et le module amélioré est supérieure à un seuil prédéterminé, ladite distance étant déterminée à l’aide de l’unité de localisation (120 ; 120”) ; et
- basculer le module amélioré (130 ; 130”) dans le mode détection de geste, lorsque ladite distance entre le badge (200) et le module amélioré (130 ; 130’) atteint et/ou devient inférieure audit seuil prédéterminé.
[Revendication 5] Système (100”) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le signal d’interrogation (101) présente un rapport de la largeur de bande divisée par la fréquence centrale qui est supérieur ou égal à 20%, et/ou présente une largeur spectrale qui est supérieure à 500 MHz.
[Revendication 6] Système (100”) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque module radar (110 ; 130 ; 130’) comporte une antenne d’émission et réception nommée antenne de localisation (111 ; 111 ’), omnidirectionnelle, pour l’émission du signal d’interrogation (101) et la réception du signal de réponse (102).
[Revendication 7] Système (100”) selon la revendication 6, dans lequel l’antenne de localisation (111 ; 111 ’) du module amélioré (130 ; 130’) est configurée en outre pour émettre le signal de détection de geste (103), distinct ou confondu avec le signal d’interrogation (101), et pour recevoir le signal réfléchi (104).
[Revendication 8] Système (100”) selon la revendication 6, dans lequel l’antenne de localisation (111 ; 111 ’) du module amélioré (130 ; 130’) est configurée en outre pour émettre le signal de détection de geste (103), distinct ou confondu avec le signal d’interrogation (101), et le module amélioré (130 ; 130’) comporte en outre une antenne de détection de geste en réception, directionnelle, configurée pour recevoir le signal réfléchi (104).
[Revendication 9] Système (100”) selon la revendication 6, dans lequel le module amélioré (130 ; 130’) comporte en outre une antenne de détection de geste d’émission et réception (113”), directionnelle, configurée pour émettre le signal de détection de geste (103), distinct du signal d’interrogation (101), et pour recevoir le signal réfléchi (104).
[Revendication 10] Système (100”) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le signal de détection de geste (103) et le signal réfléchi (104) sont des signaux à modulation impulsionnelle, et le système (100 ; 100”) comporte des moyens d’extraction, configurés pour extraire, à partir de données relatives au signal réfléchi, des données relatives uniquement à une zone de détection prédéterminée.
[Revendication 11] Système (100”) selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite extraction utilise un échantillonnage temporel du signal réfléchi, et une extraction de données échantillonnées se rapportant à des portions dudit signal réfléchi, pour lesquelles l’écart temporel (AT) entre la réception desdites portions et l’émission d’une impulsion correspondante du signal de détection de geste (103) est inférieur à un seuil prédéterminé (T1).
[Revendication 12] Système (100”) selon l’une quelconque des revendications 1 à 11 , caractérisé en ce que l’unité de détection de geste (140 ; 140”) est configurée pour émettre une commande d’ouverture ou de fermeture d'un ouvrant du véhicule automobile, lorsque le geste prédéterminé a été détecté. [Revendication 13] Véhicule (10 ; 10’) comportant un système (100”) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l’un module amélioré (130 ; 130’) est situé à l’arrière du véhicule, déporté latéralement relativement à un axe central longitudinal du véhicule. [Revendication 14] Véhicule (10 ; 10’) comportant un système (100”) selon l’une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel l’un module amélioré (130 ; 130’) est situé dans une région centrale de l’arrière du véhicule.
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