FR2911712A1

FR2911712A1 - Procede et dispositif de localisation des roues d'un vehicule.

Info

Publication number: FR2911712A1
Application number: FR0700477A
Authority: FR
Inventors: Sebastien Kessler; Olivier Costes
Original assignee: Siemens VDO Automotive SAS
Current assignee: Continental Automotive France SAS
Priority date: 2007-01-24
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2008-07-25
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: FR2911712B1

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de localisation des roues (1-4) d'un véhicule équipé de n roues. Selon le procédé de l'invention, on équipe au moins (n-1) roues (1-4), d'un émetteur/récepteur radiofréquence (9-12), dit périphérique, et on équipe le véhicule d'un émetteur/récepteur radiofréquence (14), dit central, disposé de façon à être positionné à des distances différentes par rapport à chacun des émetteurs/récepteurs périphériques (9-12), les dits émetteurs/récepteurs périphériques et central étant, en outre, adaptés pour émettre et recevoir des signaux radiofréquences modulés selon la technique de modulation UWB, de « bande de fréquence ultra large ». De plus, on met en oeuvre des procédures de localisation consistant à commander siaccessivement l'émission, par chacun des émetteurs/récepteurs périphériques (9-12), d'un signal de localisation modulé selon la technique UWB, à mesurer le temps de propagation du dit signal entre le dit émetteur/récepteur périphérique et l'émetteur/récepteur central (14), et à déduire de ce temps de propagation, la distance séparant les dits émetteurs/récepteurs.

Description

L'invention concerne un procéclé et un dispositif de localisation des

roues d'un véhicule. De plus en plus de véhicules automobiles possèdent, à des fins de sécurité, des systèmes de surveillance comportant des capteurs montés sur chacune des roues du véhicule, dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression ou température, des pneumatiques équipant ces roues, et destinés à informer le conducteur de toute variation anormale du paramètre mesuré. Ces systèmes de surveillance sont classiquement dotés, d'une part, de boîtiers électroniques montés sur chacune des roues du véhicule, et intégrant, outre les capteurs précités, un microprocesseur et un émetteur radiofréquence, et d'autre part, d'une unité centrale de réception des signaux émis par les émetteurs, comportant un calculateur intégrant un récepteur radiofréquence connecté à une antenne. Un des problèmes que nécessitent de résoudre de tels systèmes de surveillance réside dans l'obligation de clevoir associer à chaque signal reçu par le récepteur de l'unité centrale, une inforrnation concernant la localisation du boîtier électronique et donc de la roue à l'origine de ce signal, cette obligation perdurant pendant la durée de vie du véhicule, c'est à dire devant être respectée même après des changements de roues ou plus simplement des inversions de la position de ces roues. A l'heure actuelle, une première méthode de localisation consiste à utiliser trois antennes basse fréquence positionnées chacune à proximité d'une des roues du véhicule, et à effectuer une procédure de localisation consistant à exciter successivement chacune de ces trois antennes par l'émission d'un champ magnétique basse fréquence. Selon cette procédure, le capteur monté sur la roue située à proximité de l'antenne excitée commande, en réponse et à destination de l'unité centrale, l'émission d'un signal basse fréquence comportant un code d'identification du dit capteur, de sorte que l'excitation successive des trois antennes conduit à la localisation des trois capteurs montés sur les roues jouxtant ces antennes, et par déduction, à la localisation du quatrième capteur. Le principal avantage d'un tel procédé réside dans le fait que la procédure de 30 localisation est très rapide et conduit à une localisation quasi-instantanée après le démarrage du véhicule. Par contre, cette solution impose d'équiper le véhicule de trois antennes avec toutes les sujétions afférentes : câbles de connexion, amplificateurs de commande..., de sorte qu'elle s'avère coûteuse. 35 Afin de limiter le coût requis par la procédure de localisation, une seconde solution mise en oeuvre actuellement consiste, en premier lieu, à réduire à deux le 2 nombre d'antennes, et à positionner ces deux antennes à proximité des deux roues avant, de façon à permettre de localiser les dites deux roues avant, et de différencier ces dernières des deux roues arrière. Cette seconde solution combine, en outre, à l'utilisation des deux antennes, une technique basée sur une méthode statistique consistant à comparer les accélérations des roues en virage, pour opérer une discrimination entre les roues gauches et les roues droites. Du fait de la suppression d'une antenne, cette seconde solution s'avère, tel que précité, moins onéreuse que celle précédemment décrite. Toutefois, cette économie est réalisée au détriment de la rapidité de la procédure de localisation qui s'avère, selon cette seconde solution, relativement longue du fait qu'un temps de roulage conséquent est requis pour réaliser la discrimination gauche/droite. La présente invention vise à pallier cet inconvénient et a pour principal objectif de fournir un procédé de localisation très performant en terme de réactivité et de fiabilité, dont la mise en oeuvre génère, en outre, un coût de revient global notablement inférieur par rapport à celui généré par la mise en oeuvre des méthodes actuelles ci-dessus décrites. Un autre objectif de l'invention est de fournir un procédé de localisation utilisant des émetteurs/récepteurs avantageusement utilisables en vue des dialogues ultérieurs (transmission des trames de données incorporant les mesures effectuées par les capteurs...) entre l'unité centrale pet les boîtiers électroniques d'un système de surveillance mettant en oeuvre le dit procédé de localisation. A cet effet, l'invention vise, en premier lieu, un procédé de localisation de roues d'un véhicule équipé de n roues, consistant : • à équiper au moins (ri-1) roues, chacune d'un émetteur/récepteur radiofréquence, dit émetteur/récepteur périphérique, • à équiper le véhicule d'un émetteur/récepteur radiofréquence, dit émetteur/récepteur central, disposé de façon à être positionné à des distances différentes par rapport à chacun des émetteurs/récepteurs périphériques, • les dits émetteurs/récepteurs périphériques et central étant adaptés, en vue de leur dialogue, pour émettre et recevoir des signaux radiofréquences modulés selon la technique de modulation UWB, de bande de fréquence ultra large , • et à mettre en oeuvre des procédures de localisation consistant à commander successivement l'émission, par chacun des émetteurs/récepteurs périphériques, d'un signal de localisation modulé selon la technique UWB, à mesurer le temps de propagation du dit signal entre le dit émetteur/récepteur périphérique et l'émetteur/récepteur central, et à déduire de ce temps de propagation, la distance séparant les dits émetteurs/récepteurs. II est à noter que selon l'invention, les n roues peuvent correspondre: • aux roues montées sur les essieux (à deux roues, à quatre roues ou plus) du 5 véhicule, • aux roues montées sur les essieux, additionnées de la roue de secours, • aux roues montées sur les essieux et à celles appartenant à toute remorque, caravane ou accessoire de ce type pour le véhicule. Le procédé de localisation est donc basé sur la mesure du temps de 10 propagation, entre un émetteur/récepteur central et des émetteurs/récepteurs périphériques équipant les roues d'un véhicule et situés à des distances différentes de l'émetteur/récepteur central, de signaux de localisation modulés selon une technique de modulation très spécifique, à savoir la technique UWB ( ultra wideband ), autrement dite de bande de fréquence ultra large , basée sur la transmission d'impulsions de très 15 courte durée (de l'ordre de la nanoseconde). En premier lieu, chaque boîtier électronique des systèmes de surveillance intégrant classiquement un émetteur radiofréquence et l'unité centrale de ces systèmes intégrant un récepteur radiofréquence, un tel procédé de localisation impose seulement d'intégrer un récepteur radiofréquence dans chacun des boîtiers électroniques, et un 20 émetteur radiofréquence dans l'unité centrale. En contrepartie, ce procédé de localisation permet de supprimer tous les composants actuellement nécessaires pour réaliser une localisation selon la technique usuelle des émissions/réceptions basse fréquence : antennes montées sur le véhicule avec toutes les sujétions afférentes, et étage de réception basse fréquence intégré dans 25 les boîtiers électroniques de roues. De même l'électronique basse fréquence du calculateur central du véhicule peut être supprimée. Globalement, le procédé de localisation selon l'invention conduit ainsi, en vue de sa mise en oeuvre, à une économie substantielle par rapport aux procédés actuels mettant en oeuvre des antennes basse fréquence. 30 De plus, ce procédé de localisation s'avère très performant en terme de réactivité et de fiabilité, car d'une part, la procédure de localisation est très rapide, et d'autre part, la marge d'erreur des mesures effectuées est de l'ordre du centimètre et s'avère donc suffisamment réduite pour permettre de discriminer les roues d'un véhicule. Par ailleurs les émetteurs /récepteurs périphériques et central et la technique 35 de modulation UWB peuvent être également utilisés en vue de la transmission des données entre l'unité centrale et les boîtiers électroniques d'un système de surveillance mettant en oeuvre le procédé de localisation selon l'invention. 4 La technique de modulation U'WB s'avère alors, en effet, très performante et avantageuse, du fait des faibles temps d'émission requis pour la transmission des données (même si l'on prend en compte les temps d'émission requis pour effectuer les procédure initiales d'apprentissage et de synchronisation), qui conduisent, notamment, à réduire la consommation des piles intégrées dans les boîtiers électroniques, et à abaisser la pollution du milieu environnant le véhicule. II est à noter que, selon le procédé de localisation de l'invention, seuls (n-1) émetteurs/récepteurs périphériques sont nécessaires pour localiser n roues, du fait que la localisation de la nième roue se déduit directement des mesures précédentes.

De plus, selon ce procédé de localisation, l'émetteur/récepteur central peut soit être monté sur la nième roue, soit être monté en poste fixe sur le véhicule. Toutefois, les différents émetteurs/récepteurs périphériques et central étant destinés à être utilisés également en tant que moyens de transmission du système de surveillance, et de façon avantageuse selon l'invention, on équipe n roues d'un émetteur/récepteur périphérique, et on positionne l'émetteur/récepteur central en poste fixe sur le véhicule. Il est à noter que, selon ce principe, les différentes zones de la plateforme du véhicule dans lesquelles peut être positionné l'émetteur/récepteur central, pour satisfaire aux exigences du procédé de localisation, sont parfaitement connues et prédéfinies, de sorte qu'elles peuvent être intégrés par les constructeurs lors de la création d'un véhicule. Par ailleurs, selon un mode cle mise en oeuvre avantageux de l'invention visant notamment à améliorer la précision des mesures des distances, lors d'une procédure de localisation et en vue de la localisation de chaque roue : • on commande l'émission du signal de localisation modulé selon la technique UWB par l'émetteur/récepteur périphérique équipant la dite roue, en commandant, au préalable, l'émission d'un signal de localisation par l'émetteur/récepteur central, à réception duquel le dit émetteur/récepteur périphérique est adapté pour émettre en retour son signal de localisation, • et on mesure, en vue de déterminer la distance séparant les dits 30 émetteurs/récepteurs, les temps de propagation aller et retour cumulés, entre ces émetteurs/récepteurs, des signaux de localisation. Il est à noter, que selon ce mode de mise en oeuvre, la distance à calculer correspond à la moitié du trajet total (aller retour) parcouru par le signal de localisation. Selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, lors de 35 l'émission d'un signal de localisation, on rnet en oeuvre une fonction d'auto corrélation des signaux de localisation émis et reçu par les deux émetteurs/récepteurs.

Cette fonction d'auto corrélation consiste à mesurer la corrélation existant entre deux signaux glissant dans le temps, et a pour but de permettre de parvenir à une corrélation maximale correspondant à un recouvrement parfait des dits signaux. Par ce biais, une telle fonction d'auto corrélation permet d'obtenir une immunité par rapport aux 5 réflexions et aux bruits, et d'améliorer la précision des mesures. Par ailleurs, lors d'une procédure de localisation et, en vue de la localisation de chaque roue, on commande avantageusement l'émission d'une série de signaux de localisation successifs par l'émetteur/récepteur périphérique équipant la dite roue, de façon à calculer une distance correspondant à la moyenne des distances calculées pour chacun des signaux de localisation successifs. Cette procédure permet de minimiser la marge d'erreur introduite par la rotation des roues et donc la rotation des émetteurs/récepteurs périphériques équipant ces roues, qui introduit une modulation dans le temps de la distance parcourue par le signal de localisation.

L'invention s'étend à un dispositif de localisation de roues d'un véhicule équipé de n roues, comprenant : • au moins (n-1) émetteurs/récepteurs radiofréquences, dits émetteurs/récepteurs périphériques, adaptés pour équiper chacun une roue du véhicule, • un émetteur/récepteur radiofréquence, dit émetteur/récepteur central, destiné à être positionné à des distances différentes par rapport à chacun des émetteurs/récepteurs périphériques, • les dits émetteurs/récepteurs périphériques et central étant adaptés, en vue de leur dialogue, pour émettre et recevoir des signaux radiofréquences modulés selon la technique de modulation UWB, de bancle de fréquence ultra large , • et une unité centrale de gestion programmée pour mettre en oeuvre des procédures de localisation consistant à commander successivement l'émission, par chacun des émetteurs/récepteurs périphériques, d'un signal de localisation modulé selon la technique UWB, à mesurer le temps de propagation du dit signal entre le dit émetteur/récepteur périphérique et l'émetteur/récepteur central, et à déduire de ce temps de propagation, la distance séparant les dits émetteurs/récepteurs. De plus, de façon avantageuse selon l'invention, l'émetteur/récepteur central est intégré dans l'unité centrale de gestion adaptée pour être positionnée en poste fixe sur le véhicule. D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence au dessin annexé qui en représente à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ce dessin, la figure unique 1 est une vue de dessus schématique d'un véhicule doté d'un système de surveillance associé à un dispositif selon l'invention de localisation de la position des roues du dit véhicule. Le dispositif de localisation selon l'invention représenté à titre d'exemple à la figure 1 est destiné à la localisation de la position des roues d'un véhicule.

Ce dispositif de localisation est plus spécifiquement destiné à être installé sur des véhicules dotés d'un système de surveillance tel que celui, représenté à la figure 1, équipant un véhicule V muni de quatre roues chaussées classiquement d'un pneumatique : deux roues avant 1, 2 et deux roues arrière 3, 4. De tels systèmes de surveillance comportent classiquement, en premier lieu, associé à chaque roue 1-4, un boîtier électronique 5-8, par exemple solidarisé sur la jante de la dite roue de façon à être positionné à l'intérieur de l'enveloppe du pneumatique. Chacun de ces boîtiers électroniques 5-8 intègre, par exemple, des capteurs dédiés à la mesure de paramètres, tels que pression et/ou température du pneumatique, une unité de calcul à microprocesseur alimentée électriquement au moyen d'une pile- bouton, et, selon l'invention, un émetteur/récepteur RF, dit périphérique, 9-12 connecté à une antenne haute fréquence. Le système de surveillance comprend, également, un calculateur centralisé ou unité centrale 13 situé dans le véhicule V, comportant un microprocesseur et intégrant, selon l'invention, un émetteur/récepteur RF 14, dit central, apte à permettre de dialoguer avec les émetteurs/récepteurs périphériques 9-12. De façon usuelle, un tel système de surveillance et notamment son unité centrale 13 sont conçus de façon à informer le conducteur de toute variation anormale des paramètres mesurés par les capteurs intégrés dans les boîtiers électroniques 5-8 équipant les roues 1-4.

Associé à ce système de surveillance et faisant partie intégrante de ce dernier, le dispositif de localisation selon l'invention a pour fonction de permettre d'associer à chaque signal reçu par l'unité centrale 13 une information concernant la position de la roue 1-4 équipée du boîtier électronique 5-8 à l'origine de ce signal. A cet effet, et en premier lieu, chacun des émetteurs/récepteurs périphériques 9-12 et central 14 consiste en un émetteur/récepteur adapté pour émettre et recevoir des signaux radiofréquences modulés selon la technique de modulation UWB ( ultra wideband ), de bande de fréquence ultra large . De plus, l'unité centrale 13, et donc l'émetteur/récepteur central 14 intégré dans cette dernière, est disposée dans le véhicule V de façon à être positionnée à des distances différentes dl-d4 par rapport à chacun des émetteurs/récepteurs périphériques 9-12 : distance dl par rapport à la roue amère droite 4, d2 par rapport à la roue arrière gauche 4, d3 par rapport à la roue avant droite.2, et d4 par rapport à la roue avant gauche '1. La procédure de localisation de chaque roue 1-4 mise en oeuvre par ce clispositif de localisation est la suivante, en prenant par exemple, comme référence, la roue avant droite 2, et en considérant les procédures d'apprentissage et de synchronisation réalisées : • commande par l'unité centrale 13 de la transmission par l'émetteur/récepteur central 14 d'un signal de localisation à destination de l'émetteur/récepteur périphérique 10, • commande par l'unité de calcul intégrée dans le boîtier électronique 6, de l'émission, en retour, du signal de localisation par l'émetteur/récepteur périphérique 10, • réception de ce signal de localisation par l'émetteur/récepteur central 14, et discrimination par mise en oeuvre de la procédure d'auto corrélation, • mesure du temps de propagation aller retour du signal de localisation, et 15 calcul de la distance d3 séparant les deux l'émetteurs/récepteurs 10, 14, égale au trajet aller /retour divisé par deux, • répétition des quatre étapes précédentes de façon à réaliser une série de mesures, et calcul définitif de la distance d3 égale à la moyenne des distances d3 préalablement calculées.

20 II est à noter que seules trois procédures de localisation telles que ci-dessus décrites sont nécessaires pour localiser les quatre roues 1-4 du véhicule V, du fait que la localisation de la quatrième roue se déduit directement des mesures précédentes. Il est également à noter que la mesure du temps de propagation du signal permet d'estimer avec une très bonne précision la distance séparant l'émetteur et le 25 récepteur parce que la technique de modulation UWB est utilisée. En effet cette technique permet d'envoyer des signaux de très courte durée (de l'ordre de quelques nano secondes) et permet donc d'obtenir une précision de quelques centimètres sur la mesure de la distance effectuée. Les techniques antérieurement utilisées (par exemple utilisation d'une onde porteuse de fréquence 125 KHz ou 433MHz...) ne permettaient pas une telle 30 précision et de ce fait ne pouvaient être utilisées pour la détermination de la distance séparant l'émetteur et le récepteur. Dans la pratique, le procédé de localisation selon l'invention s'avère très performant en terme de réactivité et de fiabilité. De plus, les émetteurs/récepteurs périphériques 9-12 et central 14 utilisés et la technique de modulation UWB mise en 35 oeuvre, peuvent être également utilisés ien vue de la transmission des données entre l'unité centrale 13 et les boîtiers électroniques 5-8 du système de surveillance, en dehors de la procédure de localisation des roues. En effet, cette procédure de localisation de 8 roue est réalisée par exemple à chaque démarrage du véhicule. Dés que la localisation des roues est acquise cette procédure est de préférence arrêtée. Le système de surveillance de la pression s'attache alors à surveiller les paramètres de pression et de température (accélération...). Selon l'invention la technique de modulation UWB peut également être utilisée pendant cette phase de surveillance. En variante la technique de modulation UWB peut être utilisée pendant toute la durée de fonctionnement du véhicule et la mesure de la distance de l'émetteur et du récepteur peut être effectuée lors de chaque transmission.

Claims

REVENDICATIONS

1/ Procédé de localisation de roues (1-4) d'un véhicule (V) équipé de n roues, caractérisé en ce qu'il consiste : • à équiper au moins (n-1) roues (1-4), chacune d'un émetteur/récepteur radiofréquence (9-12), dit émetteur/récepteur périphérique, • à équiper le véhicule (V) d'un émetteur/récepteur radiofréquence (14), dit émetteur/récepteur central, disposé de façon à être positionné à des distances (dl-d4) clifférentes par rapport à chacun des émetteurs/récepteurs périphériques (9-12), • les dits émetteurs/récepteurs périphériques et central étant adaptés, en vue dle leur dialogue, pour émettre et recevoir des signaux radiofréquences modulés selon la technique de modulation UWB, de bande de fréquence ultra large , • et à mettre en oeuvre des procédures de localisation consistant à commander successivement l'émission, par chacun des émetteurs/récepteurs périphériques (9-12), d'un signal de localisation modulé selon la technique UWB, à mesurer le temps de propagation du dit signal entre le dit émetteur/récepteur périphérique et l'émetteur/récepteur central (14), et à déduire de ce temps de propagation, la distance séparant les dits émetteurs/récepteurs.

2/ Procédé de localisation selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on équipe n roues (1-4) d'un émetteur/récepteur périphérique (9-12), et on positionne l'émetteur/récepteur central (14) en poste fixe sur le véhicule (V).

3/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que, lors d'une procédure de localisation et en vue de la localisation de chaque roue (1-4) : • on commande l'émission du signal de localisation modulé selon la technique UWB par l'émetteur/récepteur périphérique (9-12) équipant la dite roue, en commandant, au préalable, l'émission d'un signal de localisation par l'émetteur/récepteur central (14), à réception duquel le dit émetteur/récepteur périphérique est adapté pour émettre en retour son signal de localisation, • et on mesure, en vue de déterminer la distance séparant les dits émetteurs/récepteurs, les temps de propagation aller et retour cumulés, entre ces 30 émetteurs/récepteurs, des signaux de localisation.

4/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, lors de l'émission d'un signal de localisation, on met en oeuvre une fonction d'auto corrélation des signaux de localisation émis et reçu par les deux émetteurs/récepteurs (9-12, 14). 35 5/ Procédé de localisation selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que, lors d'une procédure de localisation et, en vue de la localisation de chaque roue 10 (1-4), on commande l'émission d'une série de signaux de localisation successifs par l'émetteur/récepteur périphérique (9-12) équipant la dite roue, de façon à calculer une distance correspondant à la moyenne des distances calculées pour chacun des signaux cle localisation successifs. 6/ Dispositif de localisation de roues (1-4) d'un véhicule (V) équipé de n roues, caractérisé en ce qu'il comprend : • au moins (n-1) émetteurs/récepteurs radiofréquences (9-12), dits émetteurs/récepteurs périphériques, adaptés pour équiper chacun une roue (1-4) du véhicule (V), • un émetteur/récepteur radiofréquence (14), dit émetteur/récepteur central, destiné à être positionné à des distances (dl-d4) différentes par rapport à chacun des émetteurs/récepteurs périphériques (9-12), • les dits émetteurs/récepteurs périphériques et central étant adaptés, en vue de leur dialogue, pour émettre et recevoir des signaux radiofréquences modulés selon la 15 technique de modulation UWB, de bande de fréquence ultra large , • et une unité centrale de gestion (13) programmée pour mettre en oeuvre des procédures de localisation consistant à commander successivement l'émission, par chacun des émetteurs/récepteurs périphériques (9-12), d'un signal de localisation modulé selon la technique UWB, à mesurer le temps de propagation du dit signal entre le dit 20 émetteur/récepteur périphérique et l'émetteur/récepteur central (14), et à déduire de ce temps de propagation, la distance séparant les dits émetteurs/récepteurs. 7/ Dispositif de localisation selon la revendication 6 caractérisé en ce que l'émetteur/récepteur central (14) est intégré dans une unité centrale de gestion (13) adaptée pour être positionnée en poste fixe sur le véhicule (V). 25