FR3036809B1

FR3036809B1 - Procede et dispositif de detection d’objets dans l’environnement d’un vehicule

Info

Publication number: FR3036809B1
Application number: FR1670268A
Authority: FR
Inventors: Albrecht Klotz; Christian Pampus; Michael Schumann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2036-05-26
Also published as: FR3036809A1; CN106199614A; DE102015209878B3; CN106199614B; GB2539798B; GB201609309D0; GB2539798A

Abstract

Procédé de détection d'objets (26) de l'environnement d'un véhicule (1) à l'aide d'au moins un capteur à ultrasons (16), un capteur à ultrasons (16) émettant des impulsions d'ultrasons (52) et recevant les échos d'ultrasons et ayant une plage de vision (20) dans laquelle il reconnaît les objets (26) par leur écho renvoyé (56), un seuil permettant d'éliminer les échos de sol (54), - les échos d'ultrasons ayant une amplitude supérieure au seuil étant classés comme échos (56) d'un objet (26), procédé caractérisé en ce qu' on adapte le seuil de manière adaptative en choisissant le seuil pour qu'un taux prédéfini d'écho de sol (54) soit faussement classé comme écho (56) d'un objet (26) et les échos de sol (54) parmi les échos d'ultrasons classés comme écho (56) d'un objet (26) étant éliminé par filtrage, a) en utilisant un filtre de poursuite pour séparer par filtrage les échos de sol (54) stochastiques et/ou b) en utilisant un filtre optimal pour éliminer les échos de sol (54) à décalage doppler.

Description

Domaine de l’invention

La présente invention à un procédé de détection d’objets de l’environnement d’un véhicule à l’aide d’au moins un capteur à ultrasons émettant des impulsions d’ultrasons et recevant les échos d’ultrasons et ayant une plage de vision dans laquelle il reconnaît les objets par leur écho renvoyé, un seuil permettant d’éliminer les échos de sol, les échos d’ultrasons d’amplitude supérieure au seuil étant classés comme échos d’un objet. L’invention se rapporte également à un dispositif pour la mise en œuvre d’un tel procédé, à un système d’assistance de conduite équipé d’un tel dispositif et un véhicule avec un tel système d’assistance de conduite.

Etat de la technique

Dans le domaine automobile on utilise différents systèmes d’assistance de conduite pour aider le conducteur dans l’exécution de différentes manœuvres de conduite. Il s’agit par exemple de systèmes d’assistance de manœuvre de rangement dans un emplacement de stationnement. Ces systèmes détectent (saisissent) l’environnement à l’aide de capteurs équipant le véhicule pour détecter des emplacements de stationnement possibles dans l’environnement et aider le conducteur dans sa manœuvre de rangement du véhicule dans un emplacement de stationnement. D’autres systèmes d’assistance de conduite avertissent le conducteur, par exemple de la présence d’objets dans un angle mort.

Pour leur fonctionnement, les systèmes d’assistance de conduite nécessitent des données relatives à l’environnement du véhicule et pour cela ils utilisent plusieurs capteurs, notamment des capteurs à ultrasons. Les capteurs à ultrasons émettent des signaux d’ultrasons et reçoivent les échos réfléchis par les objets situés dans l’environnement. A partir du temps de parcours d’un signal d’ultrasons et connaissant la vitesse du son dans l’air, on calcule la distance séparant le capteur et l’objet réflecteur. Un tel capteur a une plage de vision dans laquelle il reconnaît les objets. La plage de vision est donnée par l’éventail de rayonnement du capteur à ultrasons (transducteur à ultrasons). Le son est émis dans un cône de son qui a un certain angle d’ouverture. L’angle d’ouverture du capteur est la plage dans laquelle la pression du son se réduit de -3 dB par rapport à la pression du son mesuré sur l’axe principal du capteur. L’angle d’ouverture du cône de son dépend des données physiques ainsi que des dimensions de la membrane, de la réalisation du cornet ainsi que de la fréquence d’ultrasons utilisés ; pour des fréquences d’ultrasons basses, on obtient ainsi un angle d’ouverture plus grand. A côté de l’angle d’ouverture du cône de son, la plage de vision du capteur d’ultrasons dépend de manière décisive de la courbe caractéristique représentant un seuil en fonction du temps. Seuls les échos d’ultrasons dont l’amplitude est supérieure à ce seuil seront reconnus par le capteur comme étant des échos. Ce seuil ou la courbe caractéristique sont choisis en fonction du temps, pour éliminer les réflexions du signal d’ultrasons par la chaussée ou le sol (appelé dans la suite échos de sol) qui se produisent fréquemment dans une certaine fenêtre de temps, c’est-à-dire dans une plage de distance. Un tel seuil dépendant du temps est par exemple connu selon le document DE 196 45 339.

Si le seuil est fixé à un niveau trop bas, on aura un nombre important d’échos de sol qui seront interprétés faussement comme correspondant à un objet. Si, en revanche, le seuil est fixé à un niveau trop haut, cela limite fortement la plage de vision du capteur car les échos d’ultrasons plus faibles renvoyés par les objets au bord du cône de son ne seront plus enregistrés.

Le document DE 103 23 639 Al décrit un procédé de détection d’objets par adaptation adaptative des propriétés de détection d’une installation de détection (installation de saisie). L’installation de détection fonctionne tout d’abord avec sa portée maximale, c’est-à-dire sa sensibilité maximale. Si l’on constate qu’avec les paramètres de détection ainsi réglés, on reçoit des données parasites, par exemple des réflexions sporadiques provenant du gravillon, on modifie les paramètres des caractéristiques de l’installation de détection en réduisant la plage de détection dans l’espace jusqu’à ce que l’on ne saisisse plus les données parasites stochastiques.

Le document DE 10 2004 047 485 Al décrit un système d’assistance de conduite comportant des capteurs pour mesurer un emplacement de stationnement. Il est prévu de n’exploiter pas seulement un unique écho saisi par les capteurs. Au lieu de cela, on identifie plusieurs signaux d’échos dans le signal reçu par le capteur et on les utilise pour les exploiter. Les signaux d’écho sont exploités à l’aide d’un filtre de poursuite qui élimine les signaux d’échos provenant des réflexions du sol.

Le document DE 10 2011 075 484 Al décrit un procédé pour améliorer la portée d’un signal de mesure par ultrasons. Le document décrit l’émission de signaux modulés qui sont alors détectés. On utilise un filtre optimal consistant à utiliser un filtre optimal adapté aux différentes vitesses.

Le document DE 102 59 902 Al décrit un procédé et une installation pour déterminer l’éloignement d’objets. Pour exploiter les signaux reçus, on retranche un signal vide qui contient les composantes parasites telles que le bruit et le brouillage. On effectue en outre une adaptation du seuil pour la détection qui permet un taux prédéfini d’alarme de défaut.

Le choix optimum du seuil détermine la plage de vision du capteur à ultrasons. L’inconvénient de cet état de la technique est de ne pas optimiser le seuil pour avoir la plus grande plage de vision du capteur à ultrasons.

Exposé et avantages de l’invention

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients de l’état de la technique et a pour objet un procédé de détection d’objets de l’environnement d’un véhicule à l’aide d’au moins un capteur à ultrasons émettant des impulsions d’ultrasons et recevant les échos d’ultrasons et ayant une plage de vision dans laquelle il reconnaît les objets par leur écho renvoyé, un seuil éliminant les échos de sol, les échos d’ultrasons d’une amplitude supérieure au seuil étant classés comme échos d’un objet, ce procédé étant caractérisé en ce qu’on adapte le seuil de manière adaptative en choisissant le seuil pour qu’un taux prédéfini d’échos de sol soit faussement classé comme échos d’un objet et les échos de sol parmi les échos d’ultrasons classés comme écho d’un objet étant éliminés par filtrage, a) en utilisant un filtre de poursuite pour séparer par filtrage les échos de sol stochastiques et/ou b) en utilisant un filtre optimal pour éliminer les échos de sol à décalage Doppler.

Selon le procédé on prédéfinit le seuil pour que la plage de vision du capteur à ultrasons soit aussi grande que possible. Pour cela il faut réduire le seuil au minimum possible. Habituellement on choisit le seuil pour qu’aucun écho de sol ne soit classé faussement comme un écho provenant d’un objet. Pour cela, le seuil prend son maximum en fonction du temps et dans une plage de temps dans laquelle la probabilité d’écho de sol est la plus élevée.

Pour détecter (reconnaître) des objets on compare le signal d’écho dépendant du temps d’un écho d’ultrasons au seuil dépendant également du temps. Si l’amplitude du signal d’écho dépasse l’amplitude du seuil, l’écho d’ultrasons reçu sera classé comme écho provenant d’un objet.

Selon le procédé, on réduit de manière ciblée le seuil pour avoir un taux prédéfini d’écho de sol dont l’amplitude dépasse le seuil et qui seront ainsi tout d’abord classés comme des échos provenant d’un objet. Le seuil n’est pas prédéfini de manière fixe, mais il est adapté de façon courante. Cela signifie qu’il sera, par exemple réduit à partir d’une valeur initiale prédéfinie du seuil jusqu’à ce que l’on atteigne le taux prédéfini d’écho de sol à classer comme écho provenant d’un objet. Ce taux est le nombre d’échos de sol qui, pour chaque impulsion d’ultrasons émise par le capteur à ultrasons auront une amplitude supérieure au seuil et seront ainsi classées faussement comme étant des échos provenant d’un objet. Si par exemple, pour chaque dixième impulsion d’ultrason émises on enregistre un écho de sol comme étant un écho d’un objet, le taux est alors de 0,1, c’est-à-dire 10%. Si statistiquement, pour chaque impulsion d’ultrasons émise on enregistre un écho de sol comme étant un écho d’un objet, le taux est égal à 1 c’est-à-dire 100%. Le taux peut également être supérieur à 1 ou à 100%. Dans ce cas, l’amplitude du signal d’écho dépasse plusieurs fois le seuil et pendant le temps de parcours de chaque dépassement du seuil on attribue une distance au capteur à ultrasons. Si le taux d’écho de sol est supérieur à la valeur prédéfinie, on augmente de nouveau le seuil. Pour la régulation du seuil on peut utiliser n’importe quel procédé de régulation. On peut par exemple utiliser les procédés connus de la technique des radars, tels que le procédé CFAR (taux constant de fausses alarmes) et le procédé CA-CFAR (moyenne de cellules de taux constants de fausses alarmes).

Pour le fonctionnement d’un système d’assistance de conduite, caractéristique, tel que par exemple l’assistant d’angle mort ou l’assistant de manœuvre de rangement, il est toutefois nécessaire d’éliminer avec certitude l’écho de sol car, par exemple, si un écho de sol est classé comme venant d’un objet au cours de la manœuvre de rangement, cette détection peut déclencher une action de freinage et dans le cas d’un assistant d’angle mort, il peut générer un avertissement non approprié. C’est pourquoi il faut filtrer après la saisie de l’écho.

Le filtrage selon la variante a) utilise un filtre de poursuite pour éliminer par filtrage les échos de sol arrivant de manière stochastique. Le filtre de poursuite vérifie sur un intervalle de temps important comment se comporte l’écho. Si un écho n’arrive que sporadiquement, cela signifie qu’il sera détecté une fois et qu’il n’apparaîtra plus pour les impulsions d’ultrasons suivantes de sorte qu’avec une grande probabilité il s’agit d’une perturbation ou parasite qu’il faut éliminer par filtrage. En outre, le filtre de poursuite vérifie comment se comporte la distance calculée à partir du temps de parcours du signal d’ultrasons. Si la distance calculée reste constante, bien que le véhicule et son capteur se sont entre temps déplacés, il s’agit également avec une grande probabilité, d’un écho de sol. Si plusieurs capteurs d’ultrasons sont répartis sur le véhicule et si leurs plages de vision se chevauchent au moins partiellement, on pourra vérifier la plausibilité des résultats de mesure d’un capteur à ultrasons avec les résultats de mesure des autres capteurs à ultrasons. Si par exemple, des capteurs à ultrasons voisins saisissent des échos dont la distance calculée ne change pas non plus alors que le véhicule se déplace, cela augmente fortement la probabilité qu’il s’agit d’un écho de sol. Si les plages de vision d’au moins deux capteurs à ultrason se chevauchent au moins partiellement, on peut effectuer une trilatération pour les objets détectés et pour le filtrage des objets avec le filtre de poursuite on utilise non seulement la distance relative par rapport au véhicule, mais également la direction. Si la distance et la direction d’un objet devant ou derrière le véhicule ne change pas bien que le véhicule soit en mouvement, il s’agit alors d’un écho de sol qu’il faut éliminer, c’est-à-dire filtrer.

De façon préférentielle, on module les signaux d’ultrasons émis. Pour cela on utilise par exemple des signaux Chirp ; il s’agit de signaux d’une certaine durée dont la fréquence varie pendant cette durée. Dans un signal Chirp montant, la fréquence d’ultrasons sera par exemple croissante en continu alors que pour un signal Chirp descendant, la fréquence diminuera en continu. Pour éliminer les parasites il est prévu, de façon préférentielle, d’utiliser un filtre optimal (filtre accordé) qui se règle sur le signal modulé. Le signal optimal permet, de manière simple, d’éliminer par filtrage les signaux dont la forme ou la modulation ne correspond pas au signal modulé émis. Les échos de sol qui sont des réflexions des impulsions d’ultrason émises ne seront tout d’abord pas séparées par filtrage car ces échos présenteront également de la modulation. Mais si le véhicule se déplace, on a en plus l’effet Doppler qui décale la fréquence des signaux d’ultrasons. L’effet Doppler dépend de la direction ; pour les échos d’ultrasons parallèles à la direction de circulation, le décalage Doppler est maximum alors que les signaux d’ultrasons perpendiculaires à la direction de déplacement, n’ont pas d’effet Doppler. Le décalage par effet Doppler s’utilise pour éliminer par filtrage les échos de sol, de manière ciblée avec un filtre optimum réglé de manière appropriée. On utilise le fait que les échos de sol arrivent habituellement directement devant l’avant du véhicule ou directement derrière l’arrière du véhicule ; les échos de sol arrivent parallèlement à la direction de circulation et présentent ainsi complètement l’effet Doppler.

Il est ainsi préférable de moduler les impulsions d’ultrasons émises et d’utiliser un filtre optimal pour ne laisser passer que les signaux modulés sans décalage par effet Doppler. En fonction de la vitesse du véhicule et de l’effet Doppler ainsi croissant, la plage de vision des capteurs à ultrasons augmente dans une zone qui est pratiquement perpendiculaire à la direction de circulation et dans une zone qui est pratiquement parallèle à la direction de circulation. A mesure que la vitesse du véhicule augmente, toujours plus d’échos seront éliminés provenant de la zone parallèle à la direction de déplacement. Les échos de la zone perpendiculaire à la direction de déplacement pourront en revanche passer le filtre.

De façon préférentielle, on augmente la largeur de bande des impulsions d’ultrasons modulées en fonction de la vitesse. Un signal Chirp correspond à une largeur de bande de l’intervalle de fréquence dans laquelle la fréquence de l’impulsion d’ultrasons varie. En augmentant la largeur de bande on réduit le pouvoir séparateur du filtre optimal de sorte que l’amortissement des échos qui arrivent parallèlement à la direction de circulation, n’augmente pas trop et que l’on pourra encore détecter des échos d’objets situés directement dans la direction de circulation.

En choisissant la largeur de bande des impulsions d’ultrasons modulées et en réglant le filtre optimal correspondant on commande la plage de vision du capteur à ultrasons. Si l’on veut une plage de vision limitée à une plage perpendiculaire à la direction de circulation, on réduit la largeur de bande des impulsions d’ultrasons modulées. Si en revanche on souhaite que la plage de vision du capteur à ultrasons s’étende à une plage dans la direction de circulation, on élargit la plage de vision en augmentant la largeur de bande des impulsions d’ultrasons modulées. Par exemple, on fait varier la largeur de bande de 1 kHz jusqu’à 10 kHz et la fréquence de la porteuse des ultrasons émis se situe de manière caractéristique dans une plage comprise entre 40 kHz et 60 kHz.

On peut notamment combiner le filtrage par le filtre de poursuite avec trilatération et l’adaptation de la largeur de bande des impulsions d’ultrasons modulées. Par exemple, un capteur à ultrasons orienté dans la direction de circulation enregistre un écho, la trilatération ne réussit pas car on ne détecte pas l’écho des capteurs d’ultrasons voisins, de sorte qu’il s’agit alors probablement, soit d’un écho de sol, soit d’un objet situé au milieu de la plage de vision du capteur à ultrasons, c’est-à-dire d’un objet qui se trouve directement devant ou derrière le véhicule. Avec une suite d’impulsions d’ultrasons modulées dont la largeur de bande est réduite d’une impulsion d’ultrasons à l’autre, le filtre optimal permet d’éliminer de manière croissante les échos de sol entachés de l’effet Doppler. Ainsi, la combinaison d’un filtre de poursuite avec trilatération et l’adaptation de la largeur de bande des impulsions d’ultrasons modulées se fera en effectuant, dans une première étape de filtrage, une trilatération d’un écho avec les capteurs à ultrasons voisins et dans la mesure où la trilatération n’est pas possible, dans une seconde étape de filtrage on émet des impulsions d’ultrasons modulées avec une largeur de bande réduite d’une impulsion à l’autre ; alors les échos d’ultrasons qui ne sont plus reconnus pour les impulsions d’ultrasons à largeur de bande réduite, seront classés comme échos de sol et seront éliminés par filtrage. L’adaptation du seuil se fait de préférence en fonction de la vitesse du véhicule. L’adaptation du seuil se fait de préférence de façon que pour un véhicule à l’arrêt, on arrive à un taux de 0,1 écho de sol par impulsion d’ultrason émise et ce taux augmente avec la vitesse du véhicule jusqu’à 5 échos de sol par impulsion d’ultrasons émise. De façon préférentielle, le taux est à un maximum de deux échos de sol par impulsion d’ultrasons émise et d’une manière particulièrement préférentielle, ce taux est situé à un maximum de un écho de sol par impulsion d’ultrasons émise. De façon préférentielle, la valeur maximale est atteinte pour une vitesse du véhicule qui est de 50 km/h.

La plage de vision du capteur à ultrasons est définie, non seulement par le seuil, mais également par la pression phonique qui diminue vers les bords du cône de son. Ainsi, pour les fréquences d’ultrasons, faibles, on aura un angle d’ouverture plus grand du cône de son et ainsi une plus grande plage de vision du capteur à ultrasons. Il est prévu, de manière préférentielle, de prédéfinir la plage de vision du capteur à ultrasons en réglant la fréquence des ultrasons. On fait varier la fréquence des ultrasons de préférence dans une plage comprise entre 20 et 80 kHz, et d’une manière préférentielle entre 40 et 60 kHz et d’une manière encore plus préférentielle, entre 45 kHz et 55 kHz et pour les fréquences d’ultrasons faibles, on aura des plages de vision plus grandes et pour des fréquences d’ultrasons élevées on aura des plages de vision plus petites.

On peut également influencer la plage de vision du capteur à ultrasons en intervenant sur le réglage adaptatif du seuil. On augmente la plage de vision en diminuant le seuil et inversement on diminue la plage de vision en augmentant le seuil.

On peut également définir un angle d’ouverture pour la plage de vision, cet angle d’ouverture correspondant à un cône dans lequel le capteur pourra détecter un objet. L’angle d’ouverture de cette plage de vision augmentera si l’on utilise des fréquences de son basses et des seuils bas. Dans cette plage de vision on peut, comme décrit pour l’effet Doppler s’appliquant à un véhicule en mouvement, subdiviser autrement en utilisant une largeur de bande petite des impulsions d’ultrasons modulées dans la plage du capteur à ultrasons pour amortir fortement les échos d’ultrasons provenant d’une zone parallèle à la direction de déplacement.

Selon un autre développement, l’invention a pour objet un dispositif de détection d’objets dans l’environnement d’un véhicule comportant un appareil de commande et au moins un capteur à ultrasons. Le dispositif exécute le procédé décrit ci-dessus et les caractéristiques correspondantes du procédé s’appliquent au dispositif et réciproquement. En particulier, l’appareil de commande exécute le procédé tel que décrit ci-dessus. L’invention a également pour objet un système d’assistance de conduite comportant les dispositifs décrits ci-dessus pour détecter les objets dans l’environnement du véhicule.

Le système d’assistance de conduite du dispositif de saisie des objets dans l’environnement du véhicule comporte plusieurs capteurs à ultrasons orientés parallèlement à la direction de déplacement du véhicule, c’est-à-dire dans la direction de circulation ou dans la direction opposée. Le système d’assistance de conduite détecte en outre les objets dans l’angle mort du véhicule pour avertir le conducteur et/ou détecter des emplacements de stationnement libres au passage devant ceux-ci.

Selon un développement particulier, le système d’assistance de conduite comporte huit capteurs à ultrasons avec quatre capteurs à ultrasons dans la direction de circulation et quatre capteurs à ultrasons orientés dans la direction opposée. L’invention a également pour objet un véhicule équipé d’un tel système d’assistance de conduite.

Exposé et avantages de l’invention

Le procédé selon l’invention permet de rendre maximale la plage de vision d’un capteur à ultrasons. La plage de vision d’un capteur à ultrasons est définie par son angle de son et la courbe caractéristique de réception, c’est-à-dire le seuil. De façon avantageuse, on règle le seuil de manière adaptative. Ainsi, on réduit fortement le seuil pour permettre l’arrivée de signaux parasites, notamment de signaux de sol selon un certain taux. Néanmoins, les objets dans l’environnement du véhicule seront détectés de manière certaine, car on utilise avantageusement un filtrage pour éliminer les échos de sol qui auront été reconnus faussement comme étant les échos d’un objet.

Dans le procédé de l’invention ainsi sans modifier les capteurs à ultrasons on aura des plages de vision plus grandes avec un plus grand angle d’ouverture.

De façon avantageuse, grâce à la plus grande plage de vision ou plus grand angle d’ouverture, on réduit le nombre de capteurs nécessaires pour surveiller de façon périphérique, l’environnement. C’est ainsi que les capteurs installés à l’avant du véhicule servent non seulement à détecter la distance d’un obstacle devant le véhicule, mais en même temps de détecter et mesurer des emplacements de stationnement du véhicule.

Grâce à la plus grande plage de vision d’un capteur à ultrasons installé par exemple à l’avant ou à l’arrière du véhicule, on surveille également l’angle mort, ce qui réalise ainsi un assistant d’angle mort (encore appelé en abrégé assistant SAV) sans avoir en plus des capteurs orientés vers le côté.

En variante ou en plus, avec un même nombre de capteurs, grâce à la plus grande plage de vision, on aura une meilleure fonctionnalité. Grâce à la plus grande plage de vision de différents capteurs à ultrasons, les plages de vision de capteurs à ultrasons voisins pourront au moins se chevaucher partiellement. Dans la plage de chevauchement, on pourra non seulement déterminer la distance, mais également la direction des objets en procédant par trilatération. La qualité des données fournies par les capteurs d’environnement sont ainsi améliorés de manière significative. On augmente notamment la précision des mesures d’un emplacement de stationnement.

Dessins

La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l’aide d’exemples de procédés et de dispositifs de saisie d’objets dans l’environnement d’un véhicule à l’aide de capteurs à ultrasons représentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre la plage de vision de capteur à ultrasons d’un dispositif selon l’état de la technique, la figure 2 montre la plage de vision d’un dispositif selon l’invention pour la saisie d’objets dans l’environnement du véhicule, la figure 3 montre l’élimination des échos de sol dans le cas d’un véhicule en déplacement, la figure 4a montre un véhicule équipé de 12 capteurs à ultrasons, la figure 4b montre un véhicule équipé de 8 capteurs à ultrasons, et la figure 5 montre le chronogramme d’un seuil à réglage adaptatif.

Description de modes de réalisation

La figure 1 montre un dispositif 12’ de saisie d’objets 26 dans l’environnement d’un véhicule 1 selon l’état de la technique. Le dispositif 12’ comporte plusieurs capteurs à ultrasons 16’, 18’. La représentation de la figure 1 montre, à titre d’exemple, un capteur à ultrasons 16’ à l’avant du véhicule qui est orienté vers l’avant et un capteur à ultrasons 18’ orienté vers le côté droit. Les capteurs à ultrasons 16’, 18’ sont reliés à un appareil de commande 14’.

La figure 1 montre comment le véhicule 1 passe devant un emplacement de stationnement 24 dont les emplacements sont mesurés à l’aide du capteur à ultrasons 18’ orienté vers le côté. Le capteur à ultrasons 18’ détecte la bordure 28 limitant l’emplacement de stationnement 24 sur le côté ainsi que deux objets 26 qui, ici sont des véhicules en stationnant limitant l’emplacement de stationnement 24 à l’avant et à l’arrière. Comme le montre la figure 1, le capteur à ultrasons 18’ a une plage de vision 22’ permettant de mesurer l’emplacement de stationnement 24. Une plage de vision 20’ correspondante du capteur à ultrasons 16’ orienté vers l’avant permet le cas échéant de détecter des objets 26 qui délimitent l’avant et l’arrière de l’emplacement de stationnement 24 ; comme la plage de vision 20’ est limitée, le capteur à ultrasons 16’ ne permet pas de mesurer la profondeur de l’emplacement de stationnement 24.

Dans la description faite ci-après des exemples de réalisation de l’invention, on utilisera des références analogues aux précédents pour désigner les composants analogues ou identiques dont la description ne sera pas répétée.

La figure 2 montre un véhicule 1 équipé d’un dispositif 12 selon l’invention pour saisir des objets 26 dans l’environnement du véhicule 1. Le dispositif 12 comporte, à titre d’exemple, deux capteurs à ultrasons 16, 18 installés dans la partie avant du véhicule. Le capteur à ultrasons 16 est orienté vers l’avant et l’autre capteur à ultrasons 18 est orienté vers le côté. Les capteurs à ultrasons 16, 18 sont reliés à un appareil de commande 14.

La figure 2 montre le capteur à ultrasons 16 orienté vers l’avant ayant une plage de vision 20 et le capteur à ultrasons 18 orienté vers le côté droit, ayant une plage de vision 22. Les plages de vision 20, 22 représentent la zone dans laquelle les objets 26 dans l’environnement du véhicule peuvent être reconnus par les capteurs à ultrasons 16, 18 à l’aide des échos d’ultrasons réfléchis. Les plages de vision 20, 22 sont agrandies de manière significative grâce à la réduction du seuil que l’amplitude d’un écho d’ultrasons doit dépasser pour être reconnu comme écho d’un objet 26. Comme on a agrandi la plage de vision 20, 22, le capteur à ultrasons 16 orienté vers l’avant peut mesurer l’emplacement de stationnement 24 car il peut reconnaître les deux objets 26 qui délimitent l’emplacement de stationnement 24 ainsi que la bordure 28 qui caractérise la profondeur de l’emplacement de stationnement 24.

La représentation de la figure 2 montre également que les plages de vision 20, 22 des deux capteurs à ultrasons 16, 18 se chevauchent partiellement dans une plage de chevauchement 29. Dans cette plage de chevauchement 29 on peut procéder à une trilatération, c’est-à-dire que, dans la situation présentée à la figure 2 on peut déterminer non seulement l’éloignement des objets 26, mais également la direction des objets 26 par rapport au véhicule 1.

La figure 3 montre un véhicule 1 équipé du dispositif 12 selon l’invention comportant deux capteurs à ultrasons 16, 18 et l’appareil de commande 14. Le véhicule 1 se déplace dans la direction de circulation 50. Le capteur à ultrasons 16 émet des impulsions d’ultrasons 52 réfléchies par les objets 26. Les échos 56 renvoyés par les objets 26 sont reconnus par le capteur à ultrasons 16 de sorte que l’appareil de commande 14 peut déterminer l’éloignement de l’objet 26 à partir du temps de parcours du signal.

En plus des échos 56 renvoyés par les objets 26 dans l’environnement du véhicule 1, on peut également avoir des réflexions générées par la chaussée comme par exemple un écho de sol 54. Si l’amplitude de l’écho de sol 54 dépasse le seuil, il sera tout d’abord traité par l’appareil de commande 14 comme s’il s’agissait d’un écho 56 envoyé par un objet 26. Mais pour le fonctionnement du système d’assistance du véhicule 1, il est néanmoins nécessaire de pouvoir éliminer en toute sécurité les échos de sol 54.

Si le véhicule 1 se déplace dans la direction de circulation 50, le signal d’ultrasons est affecté de l’effet Doppler. Cela signifie que les impulsions d’ultrasons ou les échos qui sont parallèles à la direction de circulation 50 ont leur fréquence décalée par l’effet Doppler.

De façon préférentielle, on module l’impulsion d’ultrasons 52, émise, par exemple sous la forme d’un signal Chirp, et, par exemple, dans le cas d’un signal Chirp montant, la fréquence des ultrasons sera croissante en fonction du temps. Ensuite, on filtre en utilisant un filtre optimal conçu pour le signal Chirp modulé de l’impulsion d’ultrasons 52. Cela permet de séparer l’écho 56 de l’objet 26 et l’écho de sol 54, car l’objet 26 se situe dans une direction par rapport au véhicule 1 qui est perpendiculaire à la direction de circulation 50. L’écho 56 ne subit pas de ce fait le décalage Doppler. En revanche, l’écho de sol 54 arrive sur le capteur à ultrasons 16 d’une direction qui est parallèle à la direction de circulation 50 de sorte que l’écho de sol 54 présente un décalage Doppler. Le filtrage, notamment à l’aide du filtre optimal permet de séparer l’écho de sol 54 décalé par effet Doppler. De façon préférentielle, on utilise ensuite un filtre de poursuite pour éliminer d’autre écho de sol 54 en utilisant la distance et/ou la position par rapport au mouvement du véhicule 1.

On peut implémenter totalement ou partiellement le filtrage dans l’appareil de commande 14. De façon préférentielle, on filtre avec le filtre optimal déjà avec des moyens appropriés dans les capteurs à ultrasons 16, 18 et le filtrage avec le filtre de poursuite se fait dans l’appareil de commande 14.

Le filtrage subdivise la plage de vision 20 du capteur à ultrasons 16 pratiquement en deux plages 58, 60 ; la première plage 58 est pratiquement parallèle à la direction de circulation 50 et la seconde plage 60 est pratiquement perpendiculaire à la direction de circulation 50. Le filtrage réalisé notamment à l’aide d’un filtre optimal amorti les échos à effet Doppler, notamment les échos de sol 54 décalés par effet Doppler suffisamment pour que la plage de vision 20 du capteur à ultrasons 16 se limite pratiquement à la seconde zone 60 qui est perpendiculaire à la direction de circulation 50.

Les figures 4a et 4b montrent chacune un véhicule 1 équipé d’un système d’assistance de conduite 10 avec un dispositif 12 selon l’invention pour saisir les objets 26 dans l’environnement du véhicule 1. Les deux variantes de réalisation du dispositif 12 se distinguent par le nombre de capteurs à ultrasons 16-19.

Dans la variante de réalisation de la figure 4a, le dispositif 12 comporte en tout 12 capteurs à ultrasons 16-19 ; quatre capteurs à ultrasons 16 sont installés à l’avant du véhicule 1 et quatre capteurs à ultrasons 17 à l’arrière du véhicule 1. Les capteurs à ultrasons 16 et 17 sont orientés chacun parallèlement à la direction de circulation, c’est-à-dire que les capteurs à ultrasons 16 sont orientés dans la direc tion de circulation et les capteurs à ultrasons 17 sont orientés dans la direction opposée à la direction de circulation. L’avant du véhicule est en plus équipé de deux capteurs d’ultrasons 18 orientés vers le côté du véhicule 1 ; il en est de même de l’arrière du véhicule 1 équipé de deux capteurs à ultrasons 19 en partie orientés vers le côté.

La figure 4a montre à titre d’exemple une plage de vision 20 d’un capteur à ultrasons 16 orienté dans la direction de circulation, une plage de vision 21 d’un capteur à ultrasons 17 orienté dans la direction opposée à la direction de circulation, une plage de vision 22 d’un capteur à ultrasons 18 orienté vers le côté et une plage de vision 23 d’un capteur à ultrasons 19 orienté en partie vers le côté.

Les capteurs à ultrasons 18 orientés vers le côté ainsi que les capteurs à ultrasons 19 orientés partiellement vers le côté servent habituellement à surveiller l’angle mort et à détecter les emplacements de stationnement. Les capteurs à ultrasons 16 et 17 orientés dans la direction de circulation et dans la direction opposée servent habituellement à mesurer la distance entre le véhicule 1 et les obstacles, notamment dans le cadre d’une manœuvre de rangement du véhicule 1 dans un emplacement de stationnement. Comme le montre la figure 4a, les plages de vision des capteurs à ultrasons 16-19 sont suffisamment grandes pour avoir des plages de chevauchement 29.

Dans la variante de réalisation de la figure 4a, on utilise les plages de chevauchement 29 pour améliorer la qualité des données fournies par les capteurs. Ainsi, dans la plage de vision 29 on pourra déterminer la position d’un objet par trilatération.

La variante de réalisation présentée à la figure 4b correspond à celle de la figure 4a à la différence que l’on a supprimé les capteurs à ultrasons 18 orientés vers le côté ainsi que les capteurs à ultrasons 19 orientés partiellement vers le côté, si bien que le dispositif 12 de la figure 4b ne comporte que huit capteurs à ultrasons 16, 17. Les plages de vision 20, 21 respectives des capteurs à ultrasons s’étendent au moins partiellement sur le côté sans nécessiter des capteurs à ultrasons 18, 19 supplémentaires orientés vers le côté (voir la figure 4a). Ces informations peuvent être utilisées dans le cadre de la mesure d’emplacement de stationnement ou pour avertir de la présence d’un objet dans l’angle mort. Le véhicule 1 représenté à la figure 4b qui comporte un système d’assistance de conduite 10 équipé du dispositif 12 peut ainsi avertir le conducteur de l’existence d’objets dans l’angle mort ou encore de détecter des emplacements de stationnement libres au moment du passage devant ces emplacements sans nécessiter d’autres capteurs à ultrasons.

La figure 5 montre un chronogramme de l’évolution du seuil adaptatif. Le temps t est représenté sur l’axe X et l’amplitude A sur l’axe Y. Pour reconnaître l’écho d’un objet 26 il faut que l’amplitude A du signal d’écho soit supérieure à l’amplitude du seuil.

La figure 5 montre un signal d’écho de sol 30, caractéristique. Ce signal d’écho de sol 30 a son amplitude maximale dans la plage 32. La plage 32 correspond à un intervalle de temps ou à un intervalle d’éloignement par rapport à un capteur à ultrasons 16, 18.

Habituellement, selon l’état de la technique, on prédéfinit le seuil 40 pour que le signal d’écho de sol 30 (c’est-à-dire son amplitude) ne dépasse en aucun cas le seuil 40. Comme le montre la représentation de la figure 4, le seuil 40 est choisi suffisamment haut pour que même si l’état de la chaussée est mauvais, comme par exemple s’il y a du gravillon, tous les échos de sol générés seront éliminés avec certitude.

En plus, la figure 5 montre un seuil adapté 42 pour un véhicule à l’arrêt, c’est-à-dire dont la vitesse est nulle. Le seuil adapté 42 est significativement inférieur au seuil 40, ce qui signifie que la sensibilité du capteur à ultrasons est augmentée de manière significative. Le capteur pourra ainsi enregistrer des échos d’ultrasons réfléchis par des objets se trouvant au bord du cône de son, pour lequel la pression du son sera déjà diminuée de façon significative. La réduction du seuil par le seuil adapté 42 fait que même isolément, l’amplitude du signal d’écho de sol 30 pourra se situer brièvement au-dessus du seuil adapté 42. Ces échos de sol classés faussement comme étant un écho d’un objet seront ensuite éliminés par le filtrage.

La figure 5 montre également un seuil adapté 44 pour des vitesses de circulation du véhicule supérieures à zéro. Ce seuil adapté 44 sera de nouveau réduit significativement en prenant en compte que, du point de vue statistique, pour chaque impulsion d’ultrasons émise, l’amplitude du signal d’écho de sol dépasse une fois le seuil et ainsi un écho de sol pour chaque impulsion d’ultrasons émise sera classé comme écho d’un objet. Ce taux de fausse détection est pris en compte car aux vitesses de circulation plus élevées, les échos de sol seront traités par un filtre de poursuite.

La figure 5 montre également que tous les seuils ou toutes les lignes caractéristiques sont fonction du temps et le maximum de l’amplitude se situe dans la plage 32 dans laquelle l’amplitude du signal d’écho de sol 30 est la plus grande. Les seuils ou les courbes caractéristiques diminuent ainsi à la fois en direction de t = 0 et de t x.

NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Véhicule 14 Appareil de commande 16 Capteur à ultrasons installé à l’avant du véhicule 17 Capteur à ultrasons installé à l’arrière du véhicule 16-18 Capteur à ultrasons 18 Capteur orienté vers le côté du véhicule 19 Capteur à ultrasons orienté partiellement vers le côté 20 Plage de vision 22 Plage de vision du capteur à ultrasons 18 23 Plage de vision du capteur à ultrasons 19 24 Emplacement de stationnement 26 Objet d’environnement 28 Bordure 29 Plage de chevauchement 40 Seuil prédéfini 42 Seuil adapté pour un véhicule arrêté 44 Seuil adapté pour un véhicule en mouvement 50 Direction de circulation 52 Impulsion d’ultrasons 54 Echo de sol 56 Echo d’un objet 58 Première plage pratiquement parallèle à la direction de circulation 58-60 Plage de subdivision de la plage de vision 20 du capteur à ultrasons 16 60 Seconde plage perpendiculaire à la direction de circulation

Claims

REVENDICATIONS 1°) Procédé de détection d’objets (26) de l’environnement d’un véhicule (1) à l’aide d’au moins un capteur à ultrasons (16-19), un capteur à ultrasons (16-19) émettant des impulsions d’ultrasons (52) et recevant les échos d’ultrasons et ayant une plage de vision (20-23) dans laquelle il reconnaît les objets (26) par leur écho renvoyé (56), un seuil (42, 44) permettant d’éliminer les échos de sol (54), les échos d’ultrasons ayant une amplitude supérieure au seuil (42, 44) étant classés comme échos (56) d’un objet (26), procédé caractérisé en ce qu’ on adapte le seuil (42, 44) de manière adaptative en choisissant le seuil (42, 44) pour qu’un taux prédéfini d’échos de sol (54) soit faussement classé comme échos (56) d’un objet (26) et les échos de sol (54) parmi les échos d’ultrasons classés comme écho (56) d’un objet (26) étant éliminés par filtrage, a) en utilisant un filtre de poursuite pour séparer par filtrage les échos de sol (54) stochastiques, et/ou b) en utilisant un filtre optimal pour éliminer les échos de sol (54) à décalage Doppler.
2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’ on adapte le seuil (42, 44) en fonction de la vitesse du véhicule (1).
3°) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’ on adapte le seuil (42, 44) de façon à obtenir pour un véhicule (1) arrêté, un taux de 0,1 écho de sol (54) par impulsion d’ultrasons (52) émise et pour une vitesse croissante du véhicule (1), ce taux augmente jusqu’à 5 échos de sol (54) par impulsions d’ultrasons (52) émises.
4°) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu’ on utilise au moins deux capteurs à ultrasons (16-19) ayant des plages de vision (20-23) qui se chevauchent au moins partiellement, et pour les objets reconnus (26) on effectue une trilatération et par filtrage on rejette les objets (26) devant et derrière le véhicule (1) dont la position relative par rapport au véhicule (1) reste inchangée malgré le mouvement propre du véhicule (1).
5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’ on module les impulsions d’ultrasons (52) émises par au moins un capteur à ultrasons (16-19) et le filtre optimum laisse passer les signaux modulés sans décalage Doppler.
6°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’ on augmente la largeur de bande de l’impulsion d’ultrasons modulée (52) en fonction de la vitesse croissante du véhicule (1).
7°) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu’ on règle la plage de vision (20) d’au moins un capteur à ultrasons (16-19) par le choix de la largeur de bande des impulsions d’ultrasons modulées (52), cette plage de vision (20) pour une réduction de la largeur de bande étant limitée à une seconde plage (60) perpendiculaire à la direction de circulation (50) et en augmentant la largeur de bande, on augmente la plage de vision d’une première plage (58) dans la direction de circulation (50).
8°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’ on règle la plage de vision (20-23) d’au moins un capteur à ultrasons (16-19) par le choix du seuil (42, 44), la plage de vision (20-23) augmentant par la réduction du seuil (42, 44) et inversement la plage de vision (20-23) se réduisant par l’augmentation du seuil (42, 44).
9°) Dispositif (12) pour saisir des objets (26) dans l’environnement d’un véhicule (1) comportant un appareil de commande (14) et au moins un capteur à ultrasons (16-19), caractérisé en ce qu’ il est conçu pour appliquer le procédé de l’une quelconque des revendications 1 à 8, le capteur à ultrasons (16-19) émettant des impulsions d’ultrasons (52) et recevant les échos d’ultrasons et ayant une plage de vision (20-23) dans laquelle il reconnaît les objets (26) par leur écho renvoyé (56), un seuil (42, 44) permettant d’éliminer les échos de sol (54), les échos d’ultrasons ayant une amplitude supérieure au seuil (42, 44) étant classés comme échos (56) d’un objet (26), et le procédé consistant à : adapter le seuil (42, 44) de manière adaptative en choisissant le seuil (42, 44) pour qu’un taux prédéfini d’échos de sol (54) soit faussement classé comme échos (56) d’un objet (26) et les échos de sol (54) parmi les échos d’ultrasons classés comme écho (56) d’un objet (26) étant éliminés par filtrage, a) en utilisant un filtre de poursuite pour séparer par filtrage les échos de sol (54) stochastiques et/ou b) en utilisant un filtre optimal pour éliminer les échos de sol (54) à décalage doppler.
10°) Système d’assistance de conduite (10) comportant un dispositif (12) pour la saisie d’objet (26) dans l’environnement d’un véhicule (1) selon la revendication 9.
11°) Système d’assistance de conduite (10) selon la revendication 10, caractérisé en ce qu’ il comporte plusieurs capteurs à ultrasons (16-17) qui sont orientés parallèlement à la direction de circulation (1) et le système d’assistance de conduite (10) détecte les objets (26) de l’angle mort pour avertir et/ou il détecte les emplacements de stationnement libres en passant devant ceux-ci.
12°) Véhicule (1), caractérisé en ce qu’ il est équipé d’un système d’assistance de conduite selon la revendication 10 ou 11.