FR3149097A1 - Système télémétrie d’un véhicule automobile comportant un module de réception d’un faisceau lumineux - Google Patents

Abstract

L’invention concerne un système de télémétrie d’un véhicule automobile comprenant un module d'émission (2) comportant un module lumineux (21) apte à émettre un faisceau lumineux (F1) dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible et une unité de modulation (22) apte à recevoir une séquence de données, dite modulante, et agencée pour moduler ledit faisceau lumineux émis à partir de la séquence de données reçues ; un module de réception (3) apte à recevoir un faisceau lumineux (F2) et comportant une pluralité de modules d’acquisition élémentaires (32) comprenant chacun au moins un photodétecteur (32a) apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique (Sel), chaque module d’acquisition élémentaire (32) étant apte à générer un signal de détection élémentaire (Sde) en fonction du ou des signaux électriques (Sel) convertis par le ou les photodétecteurs (32a) du module d’acquisition élémentaire (32) ; et chaque module d’acquisition élémentaire étant agencé pour comparer ledit signal de détection élémentaire à une valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire et pour générer une séquence de données, dite démodulée, à partir de ladite comparaison ; caractérisé en ce qu’il est agencé pour déterminer une valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire et pour modifier ladite valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Système télémétrie d’un véhicule automobile comportant un module de réception d’un faisceau lumineux

L’invention concerne le domaine de l’éclairage et/ou de la signalisation lumineuse automobile, des fonctions de détection d’un objet par un véhicule automobile et d’estimation de la distance séparant cet objet du véhicule. Plus précisément, l’invention concerne un système d’éclairage et/ou de signalisation d’un véhicule automobile apte à mettre en œuvre des fonctions de télémétrie.

Il est connu, dans le domaine automobile, d’utiliser un faisceau lumineux pulsé émis par un module lumineux d’un système lumineux d’un véhicule automobile pour réaliser une fonction photométrique donnée.

De façon classique, la source lumineuse permettant l’émission de ce faisceau lumineux est contrôlée par un signal électrique modulé en largeur d’impulsion, ou PWM (de l’anglais « Pulse Width Modulation »). La source lumineuse est ainsi périodiquement activée et désactivée par ce signal PWM, de sorte que le faisceau lumineux émis soit composé d’impulsions lumineuses se succédant avec une fréquence suffisamment élevée pour que l’œil humain ne les distingue plus. L’intensité du faisceau lumineux émis est fonction du rapport cyclique de ce signal PWM, de sorte qu’il soit possible de la contrôler en ajustant ce rapport cyclique et donc de réaliser une fonction photométrique.

Au-delà de la réalisation d’une ou plusieurs fonctions photométriques, comme un feu diurne ou un éclairage de type croisement, diverses fonctions peuvent être mises en œuvre par ce type de module lumineux. Par exemple, la source lumineuse du module lumineux peut être contrôlée pour que les impulsions du faisceau lumineux émis transportent une séquence de données. Le système lumineux peut ainsi être équipé d’un module de réception afin de recevoir le faisceau lumineux émis, après réflexion sur un objet au voisinage du véhicule. Une unité de calcul du véhicule automobile peut alors, après détection de la séquence de données dans le faisceau lumineux reçu, déterminer le temps de vol du faisceau lumineux émis et donc évaluer la distance séparant le véhicule de l’objet.

De la sorte, le faisceau lumineux peut conserver sa fonction originelle, à savoir réaliser une fonction photométrique, tout en permettant au système lumineux de mettre en œuvre une fonction de télémétrie, laquelle peut être particulièrement avantageuse par exemple pour des fonctions d’assistance à la conduite ou dans le cadre d’une conduite autonome ou semi-autonome.

Toutefois, ce type de système basé sur l’émission et la réception d’un faisceau lumineux capable à la fois de réaliser une fonction lumineuse photométrique et une transmission de données présente des inconvénients.

Le module de réception est équipé de photodétecteurs chacun apte à recevoir un faisceau lumineux émis par le module d’émission et réfléchi par un objet. Chaque photodétecteur convertit ainsi un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique. Ces photodétecteurs peuvent être par exemple des photodiodes avalanches, voir des photodiodes avalanches à photon unique capable d’émettre un signal électrique sous l’influence d’un unique photon. Chaque photon incident sur ce type de capteur est susceptible de générer un courant électrique amplifié par un effet dit « avalanche ».

Au-delà des photons composant le faisceau lumineux émis et réfléchi, cet effet avalanche peut être déclenché par d’autres porteurs, comme du bruit photonique provenant de la lumière ambiante, comme de l’éclairage urbain, de l’éclairage automobile de véhicules croisés ou suivis, voire de la lumière du soleil, ou du bruit thermique, issu de la température au voisinage du photodétecteur. Ce type de capteur est donc particulièrement sensible au bruit. Compte tenu de cette sensibilité et du fait que ces photodiodes présentent, après la réception d’un photon, un temps mort pendant lesquels ils sont inopérants, ces photodiodes sont intégrées de façon matricielle pour former un capteur élémentaire. Les signaux électriques sont ainsi sommés, le signal résultant représentant le nombre de photodiodes déclenchées pendant une période d’acquisition élémentaire. Ce signal résultant forme donc une estimation du nombre de photons ayant atteint le capteur pendant cette période et traduit ainsi une information relative à la puissance optique incidente sur le capteur, laquelle peut comporter une partie du faisceau émis par le module d’émission puis réfléchi par un obstacle.

Afin de diminuer la quantité de données devant être traitée par le module de réception, ce comptage de photons est seuillé par le capteur élémentaire pour obtenir une séquence de données. Par exemple, dans le cas d’un seuillage binaire, le niveau « 1 » pourra indiquer la présence, dans le signal reçu par le capteur élémentaire, d’une partie du faisceau émis par le module d’émission puis réfléchi par un objet, tandis que le niveau « 0 » pourra indiquer la présence de bruit seulement. L’unité de calcul peut alors identifier, dans cette séquence de données, la séquence transportée par le faisceau émis par le module d’émission et ainsi détecter la présence de l’objet sur la route et, le cas échéant, estimer la distance séparant cet objet du véhicule automobile.

Dans ce contexte, il est essentiel de fixer de façon approprié le niveau du seuillage appliqué sur le signal résultat du sommage des signaux électriques, de sorte à éviter des faux positifs et des faux négatifs. En d’autres termes, ce niveau de seuillage doit par exemple être choisi pour maximiser la probabilité que le seuillage donne un « 1 » uniquement lorsqu’une partie du faisceau lumineux émis puis réfléchi est reçu par le capteur élémentaire et que le seuillage donne un « 0 » uniquement lorsque le capteur élémentaire reçoit seulement du bruit.

Ainsi, l’invention se place dans ce contexte et vise à répondre à ce besoin.

A ces fins, l’invention pour objet un système de télémétrie d’un véhicule automobile comprenant :

1. un module d'émission comportant un module lumineux apte à émettre un faisceau lumineux dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible et une unité de modulation apte à recevoir une séquence de données, dite modulante, et agencée pour moduler ledit faisceau lumineux émis à partir de la séquence de données reçues ;
2. un module de réception apte à recevoir un faisceau lumineux, et comportant une pluralité de modules d’acquisition élémentaires comprenant chacun au moins un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique, chaque module d’acquisition élémentaire étant apte à générer un signal de détection élémentaire en fonction du ou des signaux électriques convertis par le ou les photodétecteurs du module d’acquisition élémentaire ; et chaque module d’acquisition élémentaire étant agencé pour comparer ledit signal de détection élémentaire à une valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire et pour générer une séquence de données, dite démodulée, à partir de ladite comparaison.

Le système de télémétrie selon l’invention est caractérisé en ce qu’il est agencé pour déterminer une valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire et pour modifier ladite valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit.

On comprend que, dans l’invention, chaque module d’acquisition élémentaire du module de réception est susceptible de recevoir du bruit thermique, du bruit photonique et éventuellement la réflexion du faisceau lumineux, émis par le module d’émission, par un objet à détecter. Chaque module d’acquisition élémentaire définit ainsi un pixel de détection, associé à une zone de l’environnement du véhicule automobile, susceptible de contenir un objet à détecter.

Le signal électrique converti par chaque photodétecteur du module d’acquisition élémentaire, et donc le signal de détection élémentaire généré par le module d’acquisition élémentaire, dépend donc du niveau de bruit photonique et thermique au niveau du module d’acquisition élémentaire et de la présence du faisceau lumineux reçu. L’invention se propose ainsi de mesurer ce niveau de bruit au niveau du module d’acquisition élémentaire lui-même, pour adapter le seuillage réalisé par le module d’acquisition élémentaire de façon dynamique. En d’autres termes, on introduit, dans un seuillage destiné initialement à réaliser une compression des données émises par le module d’acquisition élémentaire, une valeur dynamique qui permet de s’adapter au niveau de bruit local du module d’acquisition élémentaire. Ce seuillage adaptatif permet ainsi, par exemple, de prendre en compte la réflectivité des objets au niveau du pixel de détection. L’invention vient ainsi améliorer le rapport signal à bruit du système de télémétrie.

Avantageusement, le système de télémétrie selon l’invention est caractérisé en ce qu’il est agencé pour modifier, de façon individuelle pour chaque module d’acquisition élémentaire, ladite valeur associée à ce module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit au niveau de ce module d’acquisition élémentaire.

Avantageusement, la valeur seuil associée à un module d’acquisition élémentaire est modifiée individuellement pour chacun d'une pluralité de groupes d'au moins un module d’acquisition élémentaire ; ainsi, les modules d’acquisition élémentaire ont des valeurs seuil définies pour une région donnée de la zone de détection du capteur. De préférence, la valeur seuil est modifiée individuellement pour chacun des modules d’acquisition élémentaire. De la sorte, la valeur seuil de chaque module d’acquisition élémentaire permet d'optimiser le rapport signal à bruit pour ce module d’acquisition élémentaire.

On notera que, dans l’invention, la fonction de seuillage est réalisée par le module d’acquisition lui-même, le module d’acquisition étant par exemple équipé de composants électroniques agencés pour effectuer de façon matérielle cette fonction de seuillage. De façon équivalente, la détermination du niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire pourra être réalisée par le module d’acquisition élémentaire lui-même, de façon matérielle et analogique, ou par une unité de calcul du système de télémétrie, de façon logique et numérique.

Avantageusement, le faisceau lumineux émis par le module lumineux pourra par exemple être un faisceau pulsé, chaque impulsion correspondant à une ou plusieurs valeurs hautes consécutives de la séquence de données modulante et l’intervalle séparant deux impulsions consécutives correspondant à une ou plusieurs valeurs basses consécutives de cette séquence de données modulante. Chaque impulsion du faisceau lumineux modulé est émise avec une puissance lumineuse pic, de sorte que la puissance lumineuse moyenne du faisceau lumineux modulé émis est ainsi définie par la puissance lumineuse pic et le rapport cyclique de la séquence de données modulante.

Dans un mode de réalisation de l’invention, le module lumineux est apte à émettre un faisceau lumineux dont le spectre présente un pic à une longueur d’onde dans le visible, notamment comprise entre 400 nm et 500 nm. Avantageusement, le module lumineux comporte une source lumineuse comprenant un générateur à semi-conducteur apte à émettre un faisceau lumineux élémentaire, notamment dont le spectre présente un pic à une longueur d’onde dans le visible, et un élément photoluminescent apte à convertir ledit faisceau lumineux élémentaire pour obtenir ledit faisceau lumineux.

Le semi-conducteur pourra par exemple être un nitrure de gallium, ou encore GaN, apte à émettre, par électroluminescence et en réponse à un courant électrique le traversant, des rayons de lumière bleue. L’élément photoluminescent pourra par exemple être sous la forme d’une résine comportant un grenat d’yttrium et d’aluminium dopé au cérium, ou CE:YAG, apte à absorber de la lumière bleue et, par photoluminescence et en réponse à l’excitation réalisée par cette lumière, à émettre des rayons de lumière jaune. L’élément photoluminescent est disposé sur le générateur de sorte qu’une partie des rayons de lumière bleue excite cet élément pour qu’il émette, par photoluminescence des rayons de lumière jaune. L’autre partie des rayons de lumière bleue traverse cet élément. Ainsi, la source lumineuse émet simultanément, lorsqu’elle est alimentée électriquement, des rayons de lumière bleue et jaune, la lumière ainsi formée apparaissant blanche pour l’œil humain.

La source lumineuse pourra ainsi être une source de type laser, une diode électroluminescente, une diode laser à cavité verticale émettant par la surface, également appelée VCSEL (de l’anglais « Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser ») ou encore une diode superluminescente ou SLED (de l’anglais « Superluminescent diode »).

Avantageusement, le module lumineux pourra comporter une unité optique agencée pour projeter les rayons lumineux émis par la source lumineuse pour former ledit faisceau lumineux.

Avantageusement, l’unité de modulation est agencée pour générer un signal de contrôle modulé en largeur d’impulsion, pour moduler ledit signal de contrôle à partir de la séquence de données modulante et pour contrôler l’émission dudit faisceau lumineux par le module lumineux à partir du signal de contrôle modulé. Par exemple, l’unité de modulation pourra être agencée pour convertir la séquence de données modulante en un signal modulant et pour moduler, par exemple en amplitude, en fréquence ou en phase, le signal de contrôle avec ce signal modulant.

Le cas échéant, l’unité de modulation peut être agencée pour contrôler la source lumineuse du module lumineux, et notamment une alimentation électrique fournie à cette source lumineuse, pour moduler le faisceau lumineux.

Avantageusement, la pluralité de modules d'acquisition élémentaire est agencée en matrice. Par exemple toujours, chaque photodétecteur, ou chaque pluralité de photodétecteurs, pourra présenter une largeur et/ou une longueur inférieure à une dizaine de micromètres, ce qui permet d’obtenir un champ de réception du module d’acquisition élémentaire d’au maximum 0,1° et donc d’augmenter la résolution spatiale du module de réception.

Selon un exemple de réalisation de l’invention, le module de réception peut comporter une unité optique agencée devant les modules d’acquisition élémentaires.

Dans un mode de réalisation de l’invention, chaque module d’acquisition élémentaire comporte une pluralité de photodétecteurs et au moins un composant électronique agencé pour générer ledit signal de détection élémentaire en fonction de la somme des signaux électriques convertis par lesdits photodétecteurs. Par exemple, l’ensemble des photodétecteurs d’un même module d’acquisition élémentaire peut former un capteur, par exemple un unique composant électronique.

Dans un mode de réalisation particulier, les sorties des photodétecteurs de chaque module d’acquisition élémentaire sont connectées en parallèle vers un comparateur agencé pour comparer la somme des signaux électriques convertis par ces photodétecteurs à ladite valeur seuil associée à ce module d’acquisition élémentaire et pour générer ladite séquence de données démodulée en fonction de ladite comparaison. Le comparateur forme ainsi une unité de démodulation du faisceau lumineux reçu par le module de réception, apte à extraire une séquence de données, dite démodulée, depuis les signaux électriques convertis par les photodétecteurs. Dans ce mode de réalisation, la séquence de données démodulée est une séquence analogique présentant des valeurs haute et basse. On pourra prévoir, en variante, de remplacer le comparateur par des circuits actifs, la séquence de données démodulées étant dans ce cas une séquence numérique formée de « 1 » et de « 0 ».

Avantageusement, le ou chaque photodétecteur de chaque module d’acquisition élémentaire comporte une photodiode avalanche dont la tension de biais est contrôlable. Le système de télémétrie est agencé pour contrôler la tension de biais de chaque photodiode à avalanche en fonction d’une information relative à la luminosité ambiante.

Une photodiode avalanche comporte une jonction de type P-N, polarisée en inverse avec une tension de biais dont la valeur est sensiblement supérieure à la valeur de sa tension de claque. La tension de biais influe fortement sur la probabilité qu’un porteur, comme un photon incident, déclenche un phénomène d’avalanche qui génère un signal électrique mesurable. Plus la tension de biais est élevée, plus la probabilité de déclencher cette avalanche est élevée. En d’autres termes, la tension de biais influe sensiblement sur la sensibilité de la photodiode. Or, une photodiode avalanche présente, du fait de la présence d’un circuit d’étouffement induisant un temps de recharge, un temps mort succédant à son déclenchement pendant lesquels elle est inopérante. La photodiode présente ainsi une résolution temporelle qui dépend de sa sensibilité à déclencher un effet avalanche sous l’effet d’un photon incident.

L’invention permet ainsi, via un contrôle adéquat de la tension de biais de chaque photodiode, d’augmenter ou de diminuer cette sensibilité lorsque les conditions de luminosité ambiante le permettent et varient peu ou lentement, et donc d’augmenter la résolution temporelle de détection. Ce sera par exemple le cas lorsque le système de télémétrie opère dans des conditions diurnes ou nocturnes ou dans un environnement sombre ou ombragé. Il est à relever que cette variation de la tension de biais peut en revanche dégrader fortement le rapport signal à bruit des photodiodes, lesquelles peuvent être plus sensible au bruit. L’invention permet alors, de façon synergique, de compenser cette dégradation du signal à bruit à l’aide du seuillage dynamique pratiqué au niveau de chacun des modules d’acquisition élémentaires.

Avantageusement, le ou chaque photodétecteur de chaque module d’acquisition élémentaire est une photodiode avalanche à photon unique. Ce type de photodétecteur est également connu sous le nom de SPAD, de l’anglais « Single-Photon Avalanche Diode ». L’ensemble des photodiodes à avalanche peut ainsi former un photomultiplicateur sur silicium ou SiPM (de l’anglais « Silicon PhotoMultiplier »). Ce type de photodétecteur permet de détecter l’incidence d’un seul photon avec un gain important, par exemple de l’ordre de 10⁶, et donc de pallier les dégradations du rapport signal-à-bruit dues aux conditions externes

Dans un mode de réalisation de l’invention, le système de télémétrie est agencé pour déterminer ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire à partir du signal de détection élémentaire et/ou à partir de la séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire. Il est en effet possible de déterminer, directement à partir du signal de détection élémentaire, avant seuillage, ou à partir de la séquence de données démodulée, après seuillage, le niveau de bruit au niveau du module d’acquisition élémentaire. On notera que, dans ce contexte, l’estimation de ce niveau de bruit pourra être réalisée par le module d’acquisition élémentaire lui-même, ou être réalisée par une unité de calcul en sortie du module d’acquisition élémentaire pour être réintroduit ensuite dans le module d’acquisition élémentaire.

On pourra concevoir, dans un autre mode de réalisation de l’invention, que ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire soit déterminé à l’aide d’un autre capteur pixélisé, par exemple une caméra, chaque pixel de cet autre capteur étant associé à l’un des modules d’acquisition élémentaires du système de télémétrie. Il est ainsi possible, d’estimer le niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire, à l’aide du pixel associé de cet autre capteur, via un changement de repère.

Avantageusement, le système de télémétrie comporte une unité de calcul agencée pour générer une séquence de données modulante et pour transmettre ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un faisceau lumineux modulé par le module d'émission pendant une durée dite de détection succédant à une durée d’écoute pendant laquelle le module d’émission est éteint. Le cas échéant le système de télémétrie est agencé pour déterminer ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire à partir du signal de détection élémentaire et/ou à partir de la séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à ladite durée d’écoute.

Avantageusement, le système de télémétrie peut être agencé pour déterminer une valeur de ladite valeur seuil associée à chaque module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à la durée de détection en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit déterminée à partir du signal de détection élémentaire et/ou à partir de la séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à ladite durée d’écoute précédant ladite durée de détection.

Dans cet exemple, le module d’émission est ainsi éteint pendant une courte durée d’écoute, le module de réception étant, pendant une période correspondant à cette durée d’écoute, soumis seulement au bruit. Il est donc possible d’estimer ce niveau de bruit pendant cette période, pour fixer de façon appropriée la valeur seuil et ensuite allumer le module d’émission pendant une durée de détection, le module de réception opérant alors pendant une période correspondant à cette durée de détection avec la valeur seuil ainsi fixée.

De préférence, la durée d’écoute pourra être sensiblement plus courte que la durée de détection, de sorte que l’extinction du module d’émission soit imperceptible. On pourra par exemple prévoir que la durée d’écoute soit comprise entre 1 et 10 microsecondes et que la durée de détection soit comprise entre 1 et 50 millisecondes, voire entre 10 et 30 millisecondes.

Avantageusement, l’unité de calcul est agencée pour générer une séquence de données modulante et pour transmettre, de façon périodique, ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l’émission, de façon périodique, d'un faisceau lumineux modulé par le module d'émission pendant une durée dite de détection succédant à une durée d’écoute pendant laquelle le module d’émission est éteint. En d’autres termes, le module lumineux est alternativement éteint puis rallumé pour l’émission d’un faisceau lumineux modulé, de sorte que la durée d’écoute soit renouvelée de façon périodique pour pouvoir que le système de télémétrie puisse réévaluer ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à chaque durée d’écoute, et puisse ensuite réadapter la valeur seuil en fonction de cette réévaluation au court de la période correspondant à la durée de détection consécutive. Dans ce mode de réalisation, l’adaptation du seuillage est ainsi réalisée à moyenne fréquence, par exemple toutes les 10, 20, 30, 40 ou 50 millisecondes selon la longueur de la durée de détection.

Selon un exemple de réalisation de l’invention, chaque module d’acquisition élémentaire est agencé pour déterminer une valeur moyenne du signal de détection élémentaire généré par le module d’acquisition élémentaire pendant ladite période correspondant à ladite durée d’écoute et une valeur de dispersion dudit signal de détection élémentaire généré par le module d’acquisition élémentaire pendant ladite période correspondant à ladite durée d’écoute, chaque module d’acquisition élémentaire étant agencé pour déterminer ladite valeur relative à un niveau de bruit en fonction de ladite valeur moyenne et de ladite valeur de dispersion et pour modifier sa valeur seuil en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit.

Dans cet exemple, lorsque les photodétecteurs sont des photodiodes avalanche à photon unique, chaque signal électrique converti par un photodétecteur correspond à l’activation de la photodiode lors de la réception d’un photon par ce photodétecteur. En d’autres termes, le signal de détection élémentaire généré par un module d’acquisition élémentaire traduit un comptage du nombre de photons ayant activés les photodétecteurs de ce module d’acquisition élémentaire pendant une période d’acquisition élémentaire, de l’ordre de la nanoseconde. Lorsque le module lumineux est éteint, ce signal de détection élémentaire correspond donc sensiblement au bruit photonique reçu par ce module d’acquisition élémentaire. Il est ainsi possible de déterminer la valeur moyenne et une valeur de dispersion, comme la variance, de ce signal de détection élémentaire pour en déduire la valeur seuil relative au niveau de bruit. On comprend que cette opération pourra être réalisée directement par des composants électroniques de chaque module d’acquisition élémentaire, agissant sur le signal de détection élémentaire avant qu’il soit seuillé.

Par exemple, ladite valeur seuil pourra être déterminée au moyen de l’équation suivante :

Où TS et la valeur seuil relative au niveau de bruit, µ est la moyenne du signal de détection élémentaire, σ²la variance du signal de détection élémentaire et α un coefficient d’adaptation par exemple compris entre 0,5 et 1.

On pourra envisager d’employer d’autres valeurs indiquant une dispersion du signal de détection élémentaire sans sortir du cadre de la présente invention.

Dans un mode de réalisation alternatif ou cumulatif, le système de télémétrie comporte une unité de calcul agencée pour générer une séquence de données modulante et pour transmettre ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un faisceau lumineux modulé par le module d'émission. Le cas échéant, l’unité de calcul est agencée pour comparer statistiquement ladite séquence de données modulante avec la séquence de données démodulée générée par chaque module d’acquisition élémentaire, pour déterminer ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau dudit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite comparaison et pour modifier ladite valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit.

Par exemple, dans le cas où les séquences de données modulante et démodulée sont des séquences binaires, l’unité de calcul pourra être agencée pour comparer le pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données modulante avec le pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données démodulée et pour modifier ladite valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire en fonction de cette comparaison. Par exemple, l’unité de calcul pourra être agencée pour décrémenter la valeur seuil si le pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données modulante est supérieur au pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données démodulée et pour incrémenter la valeur seuil si le pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données modulante est inférieur au pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données démodulée. On comprend ainsi que, si le pourcentage de bits de valeurs « 1 » diffère sensiblement entre les séquences de données émise et reçue, la valeur seuil est soit trop élevée soit trop basse et doit donc être adaptée.

On pourra envisager d’employer d’autres métriques permettant de comparer des séquences de données sans sortir du cadre de la présente invention.

Avantageusement, l’unité de calcul est agencée pour transmettre à plusieurs reprises ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission dudit faisceau lumineux modulé par le module d'émission.

En d’autres termes, le faisceau lumineux modulé transporte plusieurs itérations consécutives de la séquence de données modulante. L’unité de calcul peut ainsi être agencée pour comparer statistiquement ladite séquence de données modulante avec chaque séquence de données démodulée consécutivement générée par chaque module d’acquisition élémentaire, pour réévaluer ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau dudit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite comparaison et pour réadapter, après chaque génération d’une séquence de données démodulée, ladite valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit, afin de générer la séquence de données démodulée suivante. Dans ce mode de réalisation, l’adaptation du seuillage est ainsi réalisée, par exemple de façon dichotomique, à très haute fréquence, par exemple toutes les millisecondes selon la longueur de la séquence de données modulante.

On comprend que cette opération pourra être réalisée par l’unité de calcul, agissant sur la séquence de données démodulée, après seuillage du signal de détection élémentaire, la valeur relative au niveau de bruit et/ou la valeur seuil étant réinjectée par l’unité de calcul dans le module d’acquisition élémentaire.

Les modes de réalisation qui ont été décrits pourront être mis en œuvre seuls, ou en combinaison l’un avec l’autre.

Selon un exemple de réalisation de l’invention, le système de télémétrie peut être agencé pour déterminer une valeur initiale de ladite valeur seuil associée à chaque module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à la durée de détection en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit déterminée à partir du signal de détection élémentaire et/ou à partir de la séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à ladite durée d’écoute précédant ladite durée de détection, et pour modifier itérativement ladite valeur seuil associée à chaque module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit déterminée à partir de chaque signal de détection élémentaire et/ou à partir de chaque séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire pendant la période correspondant à ladite durée de détection.

On comprend ainsi que chaque durée d’écoute permet de réajuster, à haute fréquence, la valeur seuil de chaque module d’acquisition élémentaire en fonction du signal de détection élémentaire généré pendant la période correspondant à la durée d’écoute, tandis que la comparaison statistique menée sur chaque séquence de données démodulée générée, après seuillage, pendant la période correspondant à la durée de détection permet de réajuster, à très haute fréquence, cette valeur seuil obtenue pendant la période correspondant à la durée d’écoute précédente.

Avantageusement, le système de télémétrie comporte une unité de calcul agencée pour générer une séquence de données modulante et pour transmettre ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un faisceau lumineux modulé par le module d'émission. Le cas échéant, l'unité de calcul étant apte à recevoir chaque séquence de données démodulée généré par chaque module d’acquisition élémentaire, l'unité de calcul est agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation entre ladite séquence de données démodulée et ladite séquence de données modulante et pour déterminer un temps de vol séparant l'émission dudit faisceau lumineux modulé émis de la réception dudit faisceau lumineux reçu à partir des valeurs de la fonction de corrélation.

Chaque valeur de la fonction de corrélation estimée par l’unité de calcul est associée à une valeur d’un décalage temporel de la séquence de données modulante, ou de la séquence de données démodulée, employée pour estimer cette valeur de la fonction de corrélation. La fonction de corrélation entre cette séquence de données démodulée et la séquence de données modulante est donc fonction de l’autocorrélation de cette séquence de données modulante.

On peut ainsi détecter la présence de cette séquence de données modulante dans le faisceau lumineux reçu, après réflexion sur un objet dans l’environnement du véhicule et ainsi détecter la présence de cet objet ainsi qu’estimer sa distance au véhicule.

De préférence, l’unité de calcul est agencée pour déterminer la valeur d’un pic de ladite fonction de corrélation, pour comparer ladite valeur du pic à une valeur seuil prédéterminée et pour détecter la présence de ladite séquence de données modulante dans la séquence de données démodulée en fonction de ladite comparaison. L’unité de calcul pourra par exemple conclure à la présence de ladite séquence de données modulante dans ladite séquence de données démodulée uniquement si ladite valeur du pic est supérieure à la valeur seuil prédéterminée

Avantageusement, l’unité de calcul est agencée pour générer une séquence de données modulante de type binaire pseudo-aléatoire et pour transmettre la séquence de données modulante à l’unité de modulation du module d’émission pour l’émission d’un faisceau lumineux modulé par le module d’émission.

Une séquence binaire pseudo-aléatoire, ou PRBS (de l’anglais « PseudoRandom Binary Sequence »), est une séquence de données composée de valeurs hautes, à savoir des « 1 », et de valeurs basses, à savoir des « 0 ». Ce type de séquence présente des propriétés particulièrement intéressantes. En effet, sa fonction d’autocorrélation est maximum pour un décalage temporel nul, c’est-à-dire lorsque la séquence est comparée à elle-même, et présente une valeur sensiblement inférieure à ce maximum pour tous les autres décalages temporels, c’est-à-dire lorsque la séquence est comparée à des versions décalées temporellement d’elle-même.

Par ailleurs, la fonction de corrélation croisée entre deux séquences binaires pseudo-aléatoires est sensiblement inférieure au maximum des fonctions d’autocorrélation de ces séquences. Enfin, ce type de séquence est généralement générée au moyen d’un registre à décalage à rétroaction linéaire, ou LFSR (de l’anglais « Linear Feedback Shift Register »), lequel produit une suite récurrente périodique dont le motif est une séquence binaire pseudo-aléatoire.

Compte tenu des propriétés d’autocorrélation des séquences binaires pseudo-aléatoires, la fonction de corrélation ainsi estimée sera ainsi maximum pour la valeur de décalage temporel correspondant au temps de vol du faisceau lumineux modulé émis, réfléchi puis reçu, même en cas de bruit important.

Par conséquent, l’unité de calcul peut identifier cette valeur de décalage temporel associée à la valeur maximum de la fonction de corrélation avec une précision importante et en déduire la distance séparant l’objet sur lequel le faisceau s’est réfléchi et le véhicule automobile.

En outre, compte tenu des propriétés de corrélation croisée, il apparait ainsi peu probable que la réception d’un faisceau lumineux modulé émis par un système équivalent d’un autre véhicule automobile entraine la détection d’un faux positif.

Dans un exemple de réalisation de l’invention, le module d'émission est agencé dans un projecteur avant du véhicule automobile. De préférence, le module de réception et le module d’émission sont agencés dans un même projecteur avant du véhicule.

Avantageusement, le module d'émission est agencé de sorte que le faisceau lumineux participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une fonction photométrique réglementaire prédéterminée. Il pourra par exemple s’agit d’un feu diurne ou DRL (de l’anglais « Daytime Running Lamp »), lequel présente comme avantage d’être émis dans un champ large avec une intensité faible.

L’invention a également pour objet un procédé de télémétrie mis en œuvre par un système selon l’invention.

Bien entendu, les différentes caractéristiques, variantes et formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres.

De plus, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description annexée effectuée en référence aux dessins qui illustrent des formes, non limitatives, de réalisation de l'invention et où :

représente, schématiquement et partiellement, une vue d’un système de télémétrie d’un véhicule automobile selon un exemple de réalisation de l’invention.

représente, schématiquement et partiellement, un exemple de réalisation d’un module d’acquisition élémentaire du système de télémétrie de la ;

représente, schématiquement et partiellement, un exemple de fonctionnement du système de la lors de la mise en œuvre d’un procédé de télémétrie ;

représente, schématiquement et partiellement, différents diagrammes temporels des signaux et séquences de données générés par les différents éléments du système de télémétrie de la au cours de son fonctionnement.

Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.

Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées.

En référence à la , la présente invention est un système de télémétrie 1 d’un véhicule comprenant un module d’émission 2, un module de réception 3, et une unité de calcul 4.

Le module d’émission 2 comporte un module lumineux 21 apte à émettre un premier faisceau lumineux F1, et une unité de modulation 22 apte à recevoir une séquence de données modulante Seq_m et agencée pour moduler le faisceau lumineux F1 émis à partir de ladite séquence modulante Seq_m.

Le premier module d’émission 2 est par exemple agencé dans un projecteur du véhicule automobile.

Le module lumineux 21 est agencé pour que le faisceau lumineux F1 qu’il émet, présente un spectre électromagnétique dont au moins une portion est située dans le spectre visible. De préférence, le spectre de ce faisceau lumineux F1 présente un pic d’intensité, ou raie, dans le bleu à 450 nm. On notera qu’il est possible que le spectre présente d’autres pics d’intensité, dans le visible et/ou dans l’infrarouge.

Dans la mesure où le faisceau lumineux F1 est composé, partiellement ou totalement, de lumière blanche, il est possible d’employer ce faisceau lumineux pour participer, partiellement ou totalement, à la réalisation d’une fonction photométrique, notamment réglementaire, prédéterminée. Dans ce cas, le module lumineux 21 pourra comporter une unité optique agencée pour mettre en forme ce faisceau lumineux F1 de sorte que sa distribution photométrique satisfasse les exigences de ladite fonction. On pourra par exemple prévoir que le faisceau lumineux F1 participe à la réalisation d’une fonction de type feu diurne, ou DRL.

En plus de cette fonction photométrique, le faisceau lumineux F1 permet au système 1 de réaliser des fonctions de détection et d’évaluation de la position d’un obstacle sur la route et/ou de communication avec un autre véhicule ou avec une infrastructure routière.

A ces fins, l’unité de modulation 22 est agencée pour moduler le faisceau lumineux F1 émis par le module lumineux 21, à partir de la séquence de données modulantes Seq_m qu’elle reçoit, par exemple en contrôlant l’alimentation électrique fournie à la source lumineuse du module lumineux.

On pourra ainsi prévoir que l’unité de modulation 22 comporte un générateur d’un signal de contrôle modulé en largeur d’impulsion. Ce signal de contrôle permet de contrôler une alimentation à découpage (non représenté) de la source lumineuse du module lumineux 21. De façon classique, le rapport cyclique de ce signal de contrôle, fixé par l’unité de modulation 22, permet ainsi de contrôler la puissance électrique moyenne fournie à la source lumineuse, et donc de contrôler l’intensité lumineuse du faisceau lumineux F1, de sorte à satisfaire les exigences de la fonction photométrique qu’il réalise.

Dans l’exemple décrit, l’unité de modulation 22 est agencée pour convertir la séquence de données Seq_m en un signal modulant et pour moduler le signal de contrôle initial à l’aide de ce signal modulant. On notera que plusieurs types de modulation peuvent être indifféremment employés dans le cadre de la présente invention, et notamment une modulation tout-ou-rien (ou OOK de l’anglais « On Off Keying »), une modulation en codage d’impulsion (ou PCM de l’anglais « Pulse Code Modulation »), une modulation en amplitude d’impulsion (ou PAM de l’anglais « Pulse Amplitude Modulation »), une modulation en largeur d’impulsion (ou PWM de l’anglais « Pulse Width Modulation ») ou encore une modulation en position d’impulsion (ou PPM de l’anglais « Pulse Position Modulation »).

Le faisceau lumineux F1 ainsi émis est composé d’un train d’impulsions lumineuses se succédant avec une fréquence suffisamment élevée, par exemple supérieure à de 30 MHz, notamment comprise entre 50 MHz et 100 MHz, pour que l’œil humain ne les distingue plus. Par ailleurs, l’amplitude, la largeur et/ou la position de chaque impulsion au regard de la période permet au faisceau lumineux F1 de transporter la séquence de données Seq_m.

Si un objet est présent dans l’environnement du véhicule automobile, il peut réfléchir ce faisceau lumineux F1 vers le module de réception 3, lequel reçoit ainsi un faisceau lumineux F2.

Ce module de réception 3 comporte une pluralité de modules d’acquisition élémentaires 32_i,j. En lien avec la représentant un exemple de réalisation d’un module d’acquisition élémentaires 32_i,j, chaque module d’acquisition élémentaires 32_i,jcomprend plusieurs photodétecteurs 32a_{k, l}chacun apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique Sel_k,l. Chaque module d’acquisition élémentaire 32_i,jcomporte par ailleurs une unité de démodulation 34, comprenant un comparateur, à l’entrée duquel toutes les sorties des photodétecteurs 32a_{k, l}sont reliées en parallèle. Le comparateur reçoit ainsi un signal de détection élémentaire Sde_i,jformé de la somme des signaux électriques Sel_k,lissus de ces photodétecteurs 32a_k,l. Le comparateur est agencé pour comparer ce signal de détection élémentaire Sde_i,jà une valeur seuil donnée, la comparaison donnant une valeur haute, ou un « 1 » lorsque le signal de détection élémentaire est supérieur à la valeur seuil, et une valeur basse, ou un « 0 », lorsque le signal de détection élémentaire est inférieur à la valeur seuil. L’unité de démodulation 34 est ainsi agencée pour générer une séquence binaire démodulée Seq_d_{i,j ,}qu’elle transmet à l’unité de calcul 4.

Dans l’exemple décrit, les photodétecteurs 32a_{k, l}sont identiques et sont chacun formés par une photodiode avalanche à photon unique, ou SPAD, ces photodiodes et l’unité de démodulation 34 étant intégrés en un photomultiplicateur sur silicium, ou SiPM. On notera que les dimensions des photodétecteurs sont de l’ordre du micromètre. L’ensemble forme ainsi un capteur dont la résolution spatiale de réception est de l’ordre de 1°, voire de 0,1°, et dont les capacités de détection, du fait de l’utilisation de photodiodes avalanches, sont particulièrement importantes, même en cas de conditions d’acquisition dégradées.

Chaque signal électrique Sel_k,ltraduit les séquences d’activations et de désactivations de la photodiode 32a_{k, l} sous l’effet de photons ayant atteint cette photodiode. Un photon incident peut en effet déclencher un effet avalanche entrainant la génération d’un signal électrique Sel_k,lpendant une période élémentaire d’une ou de quelques nanosecondes, pendant laquelle la photodiode est inopérante. Puis, la photodiode devient, de nouveau, en attente d’un nouveau photon incident, aucun signal électrique n’étant alors généré par cette photodiode dans cet état. Le signal de détection élémentaire Sde_i,jrésultant de la somme de ces signaux électrique Sel_k,ltraduit donc une estimation du nombre de photons ayant atteint le capteur pendant cette chaque période élémentaire. Il convient ainsi une information relative à la puissance optique incidente sur le capteur, laquelle peut comporter une partie du faisceau émis par le module d’émission puis réfléchi par un obstacle

Il est à relever que la probabilité qu’un photon incident déclenche un effet avalanche dépend sensiblement de la tension de biais avec laquelle une photodiode 32a_k,lest polarisée. L’unité de calcul 4 contrôle la tension de biais de chaque photodiode 32a_k,len fonction d’une information relative à la luminosité ambiante. Il s’agit ici d’un contrôle basse fréquence permettant d’augmenter ou de diminuer la sensibilité de chaque photodiode 32a_k,len fonction de variations lentes des conditions de luminosité, par exemple lors d’une transition d’une période diurne vers une période nocturne ou inversement, lors de l’entrée ou de la sortie du véhicule d’un tunnel ou d’une zone ombragée.

On pourra prévoir, en variante, de remplacer le comparateur de l’unité de démodulation 34 par des circuits actifs, la séquence de données démodulées étant dans ce cas directement une séquence numérique formée de « 1 » et de « 0 ».

Dans l’exemple décrit, le module de réception 3 est agencé dans le projecteur du véhicule automobile, à côté du module d’émission 2.

L’unité de calcul 4 est apte à recevoir les séquences binaires démodulées Seq_d_{i,j ,}générées par les modules d’acquisition élémentaires 32_i,jet à détecter dans chaque séquence binaire démodulée Seq_d_{i, j ,}, la présence de la séquence de données modulante Seq_m. Les unités de démodulation 34 permettent ainsi de diminuer la quantité de données devant être manipulée par l’unité de calcul, opérant donc une compression des signaux de détection élémentaire Sde_i,j.

A ces fins, l’unité de calcul 4 est ainsi agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation Fcorr_i,jentre chaque séquence binaire démodulée Seq_d_{i,j ,}et ladite séquence de données modulantes Seq_m, et pour détecter dans cette séquence binaire démodulée Seq_d_{i,j ,}la présence de la séquence de données modulante Seq_m à partir de ces valeurs de la fonction de corrélation Fcorr_i,j. En cas de détection, elle peut alors déterminer un temps de vol τ séparant l'émission dudit premier faisceau lumineux modulé émis F1 de la réception dudit faisceau lumineux reçu F2.

L’unité de calcul 4 peut ainsi réaliser des fonctions de détection et d’évaluation de la position d’un objet sur la route, comme cela va être décrit en lien avec la qui représente un procédé de télémétrie mis en œuvre par le système lumineux 1.

Dans une première étape E1, l’unité de calcul 4 génère, de façon périodique, une séquence de données modulante Seq_m, par exemple de type binaire, composée de « 0 » et de « 1 », pseudo aléatoire et de taille maximum, également nommée M-séquence, présentant un rapport cyclique de 50%.

L’unité de calcul 4 transmet la séquence de données modulantes Seq_m à l’unité de modulation 22 du module d’émission 2 pour l’émission du faisceau lumineux F1 par le module d’émission 2.

Dans une deuxième étape E2, l’unité de modulation 22 module le faisceau lumineux F1 émis par le module lumineux 21 à partir de cette séquence de données Seq_m. Ainsi, chaque unité de modulation 22 convertit la séquence de données Seq_m en un signal modulant et module le signal de contrôle initial à l’aide de ce signal modulant.

On notera, que dans l’exemple décrit, chaque impulsion lumineuse du faisceau lumineux F1 émis par le module lumineux 21 correspond à un bit de valeur « 1 » de la séquence modulante Seq_m. La puissance moyenne d’une portion du faisceau lumineux F1 contenant la séquence Seq_m est ainsi définie par le nombre de bits de valeur « 1 » de cette séquence Seq_m au regard du nombre de bits total de cette séquence, par la durée des impulsions et par la puissance pic de ces impulsions.

Le faisceau lumineux F1 est ainsi émis jusqu’à atteindre un objet O, situé dans l’environnement du véhicule, lequel le réfléchit en direction du module de réception 3.

Selon la position angulaire de l’objet O, le faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception 3 est ainsi concentré sur l’un des modules d’acquisition élémentaires 32_i,j.

Lorsque les conditions d’ensoleillement au voisinage du véhicule sont particulièrement importantes, la lumière du soleil vient ainsi s’ajouter au faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception 3. Le faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception 3 est ainsi composé d’une partie du faisceau lumineux F1 réfléchi par l’objet O et de bruit, par exemple généré par des sources de lumière parasite comme de l’éclairage urbain, de l’éclairage automobile, voire le soleil.

Dans une troisième étape E3, chacun des modules d’acquisitions élémentaires 32_i,jextrait ainsi, à l’aide de son unité de démodulation 34, une séquence binaire démodulée Seq_d_i,jqu’il transmet à l’unité de calcul 4.

Pour chaque séquence binaire démodulée Seq_d_i,jqu’elle reçoit, l’unité de calcul 4 estime, dans une quatrième étape E4, des valeurs d’une fonction de corrélation Fcorr_i,jentre la séquence modulante Seq_m et cette séquence binaire démodulée Seq_d_i,j.

L’unité de calcul 4 évalue ainsi, pour une pluralité de valeurs de décalage temporel, la valeur de la corrélation croisée, au moyen d’un produit de convolution cyclique, entre chaque séquence binaire démodulée Seq_d_i,jet la séquence modulante Seq_m retardée selon chacune des valeurs de décalage temporel.

Compte tenu des propriétés d’autocorrélation et de corrélation croisée de la séquence modulante, la fonction de corrélation Fcorr_i,jsera ainsi maximum pour une valeur de décalage temporel correspondant au temps de vol du faisceau lumineux F1, séparant l’instant où il est émis par le module d’émission 2 et l’instant où il est reçu par un module d’acquisition élémentaire 32_i,jdu module de réception 3, la séquence modulante Seq_m retardée de cette valeur correspondant ainsi sensiblement à la séquence binaire démodulée Seq_d_i,jau bruit près.

Dans une cinquième étape E5, l’unité de calcul 4 identifie la valeur maximum Fcorr_max de chaque fonction de corrélation Fcorr associée à chaque module d’acquisition élémentaire 32_i,jet la compare à une valeur seuil Vs.

Dans le cas où cette valeur maximum Fcorr_max est supérieure à la valeur seuil Vs, la séquence modulante Seq_m est considérée comme détectée par l’unité de calcul 4 dans la séquence binaire démodulée Seq_d_i,jissue du module d’acquisition élémentaire 32_i,jassocié à cette fonction de corrélation Fcorr_i,j. Un objet O est donc détecté dans la plage angulaire, ou le pixel, surveillée par ce module d’acquisition élémentaire 32_i,jet l’unité de calcul 4 peut alors estimer, dans une sixième étape E6, la valeur τ du temps de vol du faisceau lumineux F1 entre l’objet O et le véhicule, associée à cette valeur maximum, ainsi que la distance d séparant l’objet O du véhicule.

Dans l’exemple qui vient d’être décrit, l’adaptation de la tension de seuil des photodiodes 32a_k,l, bien qu’ayant de nombreux avantages, vient fortement dégrader le rapport signal à bruit du système de télémétrie 1, chaque photodiode étant plus sensible au bruit, notamment photonique. En d’autres termes, les valeurs hautes de chaque signal électrique Sel_k,lpeuvent résulter autant d’un photon incident provenant du faisceau lumineux F1, après réflexion sur l’objet O, que de la lumière ambiante.

Afin d’améliorer le rapport signal à bruit du système, chaque module d’acquisition élémentaires 32_i,jvient adapter, de façon dynamique, la valeur seuil Ts_i,jemployée par son unité de démodulation 34 pour comprimer le signal de détection élémentaire Sde_i,jafin d’obtenir la séquence binaire démodulée Seq_d_i,j. Plus précisément, et comme cela va être décrit, la valeur seuil Ts_i,jde chaque module d’acquisition élémentaire 32_i,jest adaptée en fonction d’une valeur relative à un niveau de bruit au niveau de ce module d’acquisition élémentaire 32_{i,j ,}estimée soit à partir du signal de détection élémentaire Sde_i,jsoit à partir de la séquence binaire démodulée Seq_d_i,j.

En référence avec la , on va maintenant décrire un exemple de réalisation de l’adaptation dynamique d’une valeur seuil Ts_i,j d’un module d’acquisition élémentaires 32_i,j.

La représente l’évolution au cours du temps de la séquence de données modulante Seq_m transportée par le faisceau lumineux F1, des signaux électriques Sel_k,lconvertis par les photodiodes avalanches 32a_{k, l} dudit module d’acquisition élémentaire 32_i,j, du signal de détection élémentaire Sde_i,jrésultant de la somme de ces signaux électriques Sel_k,let de la séquence binaire démodulée Seq_d_i,j résultant du seuillage du signal de détection élémentaire Sde_i,j par la valeur seuil Ts_i,j.

L’unité de calcul 4 est agencée pour transmettre la séquence de données modulante Seq_m à l'unité de modulation 22 pour l'émission du faisceau lumineux modulé F1 par le module lumineux 21 pendant une durée dite de détection Td succédant à une durée d’écoute Te pendant laquelle le module lumineux 21 est éteint.

De plus, la séquence de données modulante Seq_m est transmise à plusieurs reprises par l’unité de calcul 4 à l'unité de modulation 22 pour l'émission dudit faisceau lumineux modulé F1 par le module lumineux 21 pendant une même durée de détection Td. En d’autres termes, pendant la durée de détection Td, le faisceau lumineux modulé F1 transporte plusieurs itérations consécutive de la séquence de données modulante Seq_m.

Dans l’exemple décrit, la durée d’écoute Te est comprise entre 1 et 10 microsecondes et est sensiblement plus courte que la durée de détection Td, laquelle est comprise entre 10 et 30 millisecondes, de sorte que l’extinction du module lumineux 21 pendant la durée d’écoute Te soit imperceptible.

A l’issue de la durée de détection Td, le module lumineux 21 est de nouveau éteint pendant une nouvelle durée d’écoute Te, puis une nouvelle série de séquences de données modulantes Seq_m est transmise par l’unité de calcul 4 à l’unité de modulation 22 pour l’émission du faisceau lumineux modulé F1 par le module lumineux 21. En d’autres termes, le module lumineux 21 est alternativement éteint puis rallumé pour l’émission périodique du faisceau lumineux modulé F1, les durées d’écoute Te étant ainsi renouvelées périodiquement.

Dès lors, pendant une période correspondant à la durée d’écoute Te, le module de réception 3 est soumis seulement au bruit. Les signaux électriques Sel_k,lconvertis par les photodiodes avalanches 32a_{k, l} dudit module d’acquisition élémentaire 32_i,jpendant cette période représentent donc uniquement les activations de ces photodiodes avalanches 32a_k,lpar du bruit, photonique ou thermique.

Le module d’acquisition élémentaire 32_i,jest alors agencé pour déterminer une valeur moyenne µ et une variance σ²du signal de détection élémentaire Sde_i,jgénéré pendant cette période correspondant à la durée d’écoute Te. Ces valeurs µ et σ²forment ainsi ensemble une valeur indiquant un niveau de bruit au niveau du module d’acquisition élémentaire 32_{i,j .}

Le module d’acquisition élémentaire 32_i,jpeut alors déterminer une valeur initiale Ts_i,jde la valeur seuil que doit employer le comparateur de son unité de démodulation 34 pour générer la séquence binaire démodulée Seq_d_i,j à partir du signal de détection élémentaire Sde_i,j. Cette valeur initiale Ts_i,j pourra par exemple être déterminée au moyen de l’équation [Math. 1]. Ces opérations pourront par exemple être mis en œuvre par des composants électroniques 36 du module d’acquisition élémentaire 32_i,j.

On pourra envisager d’employer d’autres valeurs indiquant une dispersion du signal de détection élémentaire Sde_i,jsans sortir du cadre de la présente invention.

Pendant une période correspondant à la durée de détection Td, le module d’acquisition élémentaire 32_i,j génère, à l’aide de cette valeur seuil initiale Ts_i,j et de la suite du signal de détection élémentaire Sde_i,j, une séquence binaire démodulée Seq_d_i,j.

Cette séquence binaire démodulée Seq_d_i,jest transmise à l’unité de calcul 4. En parallèle des étapes E4 et suivantes décrites ci-dessus, l’unité de calcul 4 détermine un pourcentage de bits de valeur « 1 » dans cette séquence binaire démodulée Seq_d_i,jet compare ce pourcentage avec pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données modulantes Seq_m.

L’unité de calcul est alors agencée pour décrémenter la valeur seuil initiale Ts_i,jsi le pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données modulante Seq_m est supérieur au pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence binaire démodulée Seq_d_i,jet pour incrémenter la valeur seuil initiale Ts_i,jsi le pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence de données modulante Seq_m est inférieur au pourcentage de bits de valeur « 1 » dans la séquence binaire démodulée Seq_d_i,j. La valeur seuil initiale Ts_i,jest ainsi modifiée pour aboutir à une nouvelle valeur seuil Ts’_i,j. L’unité de calcul 4 réinjecte ainsi cette nouvelle valeur seuil TS’_i,jdans le module d’acquisition élémentaire 32_i,j.

On pourra envisager d’employer d’autres métriques permettant de comparer statisquement des séquences de données sans sortir du cadre de la présente invention.

Le module d’acquisition élémentaire 32_i,j génère alors, à l’aide de cette nouvelle valeur seuil Ts’_i,j, une nouvelle séquence binaire démodulée Seq_d_i,j à partir de la suite du signal de détection élémentaire Sde_i,j . L’étape de comparaison des pourcentages de bits de valeur « 1 » des séquences Seq_m et Seq_d_i,jest alors renouvelée pour réadapter de nouveau la valeur seuil Ts’_i,j.

On comprend ainsi que, jusqu’à la fin de la période correspondant à la durée de détection Td, le seuillage est ainsi adapté, de façon dichotomique, à très haute fréquence, pour chaque nouvelle séquence démodulée Seq_d_{i,j .}Cette adaptation peut par exemple être renouvelée toutes les millisecondes.

Puis, lors de la période correspondant à la nouvelle durée d’écoute Te, une nouvelle valeur seuil initiale TS_i,jest de nouveau déterminé par le module d’acquisition élémentaire 32_i,jpar une analyse du signal de détection élémentaire pendant cette nouvelle période.

On comprend ainsi que le seuillage est adapté dynamique selon différentes fréquences. Chaque durée d’écoute Te permet de réajuster, à haute fréquence, la valeur seuil initiale TS_i,jde chaque module d’acquisition élémentaire 32_i,jen fonction du signal de détection élémentaire Sde_i,jgénéré pendant la période correspondant à cette durée d’écoute Te, tandis que la comparaison statistique menée sur chaque séquence de données démodulée Seq_d_i,jgénérée, après seuillage, pendant la période correspondant à la durée de détection Td permet de réajuster, à très haute fréquence, et de façon itérative cette valeur seuil initiale TS_i,j.

La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, à savoir fournir un système de télémétrie d’un véhicule automobile, capable de réaliser à la fois une fonction photométrique réglementaire donnée et une fonction de télémétrie, et permettant de comprimer les données issues de chaque module d’acquisition élémentaire de son module de réception tout en améliorant sensiblement le rapport signal à bruit. Ces objectifs sont notamment atteints à l’aide d’une adaptation dynamique du seuillage pratiqué par chaque module d’acquisition élémentaire en fonction du niveau de bruit au niveau de ce module d’acquisition élémentaire.

En tout état de cause, l'invention ne saurait se limiter aux modes de réalisation spécifiquement décrits dans ce document, et s'étend en particulier à tous moyens équivalents et à toute combinaison techniquement opérante de ces moyens. En particulier, on pourra prévoir d’autres configurations des modules d’émission, et notamment un module d’émission employant d’autres types de source lumineuse que ceux décrits, comme une diode laser, une VCSEL ou une SLED ou une diode RGB. On pourra encore prévoir de réaliser d’autres fonctions photométriques que celle décrite, et notamment des fonctions d’éclairage de type croisement ou des fonctions de signalisation de type feu de position ou indicateur de direction. On pourra encore envisager d’estimer le niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaires au moyen d’un autre capteur, comme une caméra.

Claims (13)

1. Système de télémétrie (1) d’un véhicule automobile comprenant :

   1. un module d'émission (2) comportant un module lumineux (21) apte à émettre un faisceau lumineux (F1) dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible et une unité de modulation (22) apte à recevoir une séquence de données, dite modulante, et agencée pour moduler ledit faisceau lumineux émis à partir de la séquence de données reçues ;
   2. un module de réception (3) apte à recevoir un faisceau lumineux (F2) et comportant une pluralité de modules d’acquisition élémentaires (32) comprenant chacun au moins un photodétecteur (32a) apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique (Sel), chaque module d’acquisition élémentaire (32) étant apte à générer un signal de détection élémentaire (Sde) en fonction du ou des signaux électriques (Sel) convertis par le ou les photodétecteurs (32a) du module d’acquisition élémentaire (32) ; et chaque module d’acquisition élémentaire étant agencé pour comparer ledit signal de détection élémentaire à une valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire et pour générer une séquence de données, dite démodulée, à partir de ladite comparaison ;

   caractérisé en ce qu’il est agencé pour déterminer une valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire et pour modifier ladite valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit.
2. Système de télémétrie selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il est agencé pour modifier, de façon individuelle pour chaque module d’acquisition élémentaire, ladite valeur associée à ce module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit au niveau de ce module d’acquisition élémentaire.
3. Système de télémétrie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque module d’acquisition élémentaire comporte une pluralité de photodétecteurs et au moins un composant électronique agencé pour générer ledit signal de détection élémentaire en fonction de la somme des signaux électriques convertis par lesdits photodétecteurs.
4. Système de télémétrie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque photodétecteur de chaque module d’acquisition élémentaire comporte une photodiode avalanche dont la tension de biais est contrôlable et en ce qu’il est agencé pour contrôler la tension de biais de chaque photodiode à avalanche en fonction d’une information relative à la luminosité ambiante.
5. Système de télémétrie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est agencé pour déterminer ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire à partir du signal de détection élémentaire et/ou à partir de la séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire.
6. Système de télémétrie selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul (4) agencée pour générer une séquence de données modulante (Seq2) et pour transmettre ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation (22) pour l'émission d'un faisceau lumineux modulé (F1) par le module d'émission pendant une durée dite de détection succédant à une durée d’écoute pendant laquelle le module d’émission est éteint ; et en ce qu’il est agencé pour déterminer ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau de chaque module d’acquisition élémentaire à partir du signal de détection élémentaire et/ou à partir de la séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à ladite durée d’écoute.
7. Système de télémétrie selon la revendication 6, caractérisé en ce que chaque module d’acquisition élémentaire est agencé pour déterminer une valeur moyenne du signal de détection élémentaire généré par le module d’acquisition élémentaire pendant ladite période correspondant à ladite durée d’écoute et une valeur de dispersion dudit signal de détection élémentaire généré par le module d’acquisition élémentaire pendant ladite période correspondant à ladite durée d’écoute, chaque module d’acquisition élémentaire étant agencé pour déterminer ladite valeur relative à un niveau de bruit en fonction de ladite valeur moyenne et de ladite valeur de dispersion et pour modifier sa valeur seuil en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit.
8. Système de télémétrie selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul (4) agencée pour générer une séquence de données modulante (Seq2) et pour transmettre ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation (22) pour l'émission d'un faisceau lumineux modulé (F1) par le module d'émission et en ce que l’unité de calcul est agencée pour comparer statistiquement ladite séquence de données modulante avec la séquence de données démodulée générée par chaque module d’acquisition élémentaire, pour déterminer ladite valeur relative à un niveau de bruit au niveau dudit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite comparaison et pour modifier ladite valeur seuil associée audit module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit.
9. Système de télémétrie selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité de calcul est agencée pour transmettre à plusieurs reprises ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation (22) pour l'émission dudit faisceau lumineux modulé (F1) par le module d'émission.
10. Système de télémétrie selon l’une des revendications 8 ou 9 prise en combinaison avec l’une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu’il est agencé pour déterminer une valeur initiale de ladite valeur seuil associée à chaque module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à la durée de détection en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit déterminée à partir du signal de détection élémentaire et/ou à partir de la séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire pendant une période correspondant à ladite durée d’écoute précédant ladite durée de détection, et en ce qu’il est agencé pour modifier itérativement ladite valeur seuil associée à chaque module d’acquisition élémentaire en fonction de ladite valeur relative au niveau de bruit déterminée à partir de chaque signal de détection élémentaire et/ou à partir de chaque séquence de données démodulée généré par ledit module d’acquisition élémentaire pendant la période correspondant à ladite durée de détection.
11. Système de télémétrie selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte une unité de calcul (4) agencée pour générer une séquence de données modulante (Seq2) et pour transmettre ladite séquence de données modulante à l'unité de modulation (22) pour l'émission d'un faisceau lumineux modulé (F1) par le module d'émission, et en ce que, l'unité de calcul (4) étant apte à recevoir chaque séquence de données (Seq3) démodulée généré par chaque module d’acquisition élémentaire, l'unité de calcul (4) est agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation (Fcorr) entre ladite séquence de données démodulée (Seq3) et ladite séquence de données modulante (Seq2) et pour déterminer un temps de vol (τ) séparant l'émission dudit faisceau lumineux modulé émis de la réception dudit faisceau lumineux reçu à partir des valeurs de la fonction de corrélation.
12. Système de télémétrie (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que le module d'émission (2) est agencé dans un projecteur avant du véhicule automobile.
13. Système de télémétrie (1) selon la revendication précédente, dans lequel le module d'émission (2) est agencé de sorte que le faisceau lumineux (F1) participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une fonction photométrique réglementaire prédéterminée.