WO2024252012A1 - Système lumineux de télémétrie d'un véhicule automobile comportant un module d'émission d'un faisceau lumineux - Google Patents

Système lumineux de télémétrie d'un véhicule automobile comportant un module d'émission d'un faisceau lumineux Download PDF

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Mickael MIMOUN
Sidahmed BEDDAR
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Geoffrey PIQUARD
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    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93277—Sensor installation details in the lights

Definitions

  • Light telemetry system for a motor vehicle comprising a module for emitting a light beam
  • the invention relates to the field of automotive lighting and/or light signaling, functions for detecting an object by a motor vehicle and estimating the distance separating this object from the vehicle. More specifically, the invention relates to a lighting and/or signaling system for a motor vehicle capable of implementing telemetry functions by means of the light it emits.
  • the light source enabling the emission of this light beam is controlled by a pulse width modulated electrical signal, or PWM (from the English “Pulse Width Modulation”).
  • PWM pulse width modulated electrical signal
  • the light source is thus periodically activated and deactivated by this PWM signal, so that the emitted light beam is composed of light pulses succeeding one another with a frequency high enough that the human eye can no longer distinguish them.
  • the intensity of the emitted light beam is a function of the duty cycle of this PWM signal, so that it is possible to control it by adjusting this duty cycle and therefore to perform a photometric function.
  • the light source of the light module can be controlled so that the pulses of the emitted light beam carry a data sequence.
  • the lighting system can thus be equipped with a reception module in order to receive the emitted light beam, after reflection on an object in the vicinity of the vehicle.
  • a calculation unit of the motor vehicle can then, after detecting the data sequence in the received light beam, determine the time of flight of the emitted light beam and therefore evaluate the distance separating the vehicle from the object.
  • the light beam can retain its original function, namely performing a photometric function, while allowing the lighting system to implement a telemetry function, which can be particularly advantageous, for example, for driving assistance functions or in the context of autonomous or semi-autonomous driving.
  • the receiving module intended to receive the light beam carrying the data must include at least one photodetector to convert this light beam into an electrical signal in order to demodulate this signal and extract a data sequence from it.
  • this photodetector may see its signal-to-noise ratio significantly degraded, taking into account the sources of stray light present in the environment of the vehicle, such as urban lighting, automobile lighting of passing or following vehicles, or even sunlight, and the nature of the objects present in the environment, and in particular their reflective capacity. This degradation of the signal-to-noise ratio can then reduce the accuracy of the calculation unit in estimating the distance of the target object, or even lead to false positive detections.
  • each of the left and right headlights of the motor vehicle are equipped with a light module making it possible to perform both a photometric function and a telemetry function.
  • the flight time of the light beam emitted by the right headlight may be greater than that of the light beam emitted by the left headlight, the offset between these flight times being greater than the pulse duration making it possible to encode the data sequence for telemetry. This offset thus creates interference that is detrimental to the signal-to-noise ratio of the lighting system.
  • the present invention is placed in this context, and aims to meet this need.
  • a telemetry system for a motor vehicle comprising a first transmission module comprising a light module capable of emitting a first light beam, and a first modulation unit capable of receiving a first data sequence and arranged to modulate the first light beam emitted from said first modulating sequence, a second transmission module comprising a light module, remote from the light module of the first emission module, capable of emitting a second light beam, a second modulation unit capable of receiving a second data sequence and arranged to modulate the second light beam emitted from the second modulating sequence, at least one reception module capable of receiving a light beam, the reception module comprising at least one elementary acquisition module comprising at least one photodetector capable of converting a light signal that it receives into an electrical signal and a demodulation unit connected to the photodetector and arranged to extract a data sequence, called demodulated, from an electrical signal converted by this photodetector, a calculation unit arranged to generate first and second modulating data sequence
  • the calculation unit being able to receive a data sequence demodulated by the demodulation unit from an electrical signal converted by the photodetector from a light beam received by the reception module, the calculation unit is arranged to estimate values of a correlation function between said demodulated data sequence and said first modulating data sequence and to determine a time of flight separating the emission of said first modulated light beam emitted from the reception of said light beam received from the values of the correlation function.
  • the invention thus proposes to decompose the light beam emitted by the telemetry system of the motor vehicle into two light beams each emitted by a given light module.
  • the first and second light beams are thus emitted simultaneously and together perform all or part of a photometric function.
  • Each of these first and second light beams may for example be a pulsed beam, each pulse corresponding to one or more consecutive high values of the first, respectively second, data sequence and the interval separating two consecutive pulses corresponding to one or more consecutive low values of this data sequence.
  • Each pulse of these first and second modulated light beams is emitted with a peak light power, such that the average luminous power of the first modulated light beam emitted, is thus defined by the peak luminous power and the duty cycle of the first, respectively, modulating data sequence.
  • the light beam received by the reception module thus contains the reflection of these first and second light beams by an object to be detected.
  • the data sequence demodulated by the demodulation unit is therefore composed of the first and second modulating sequences, each delayed by a different delay and by noise.
  • Each value of the correlation function estimated by the calculation unit is associated with a value of a time shift of the first modulating sequence, or of the demodulated sequence, used to estimate this value of the correlation function.
  • the correlation function between this demodulated data sequence and one of the modulating sequences is therefore a function of, on the one hand, the autocorrelation of this modulating sequence and of the cross-correlation of the first and second modulating sequences.
  • the correlation function thus only depends on the autocorrelation of the first modulating sequence. It is thus possible to detect the presence of this first data sequence in the received light beam, after reflection on an object in the environment of the vehicle and thus detect the presence of this object as well as estimate its distance from the vehicle. In this way, the interference that can be induced by a lateral offset of an object to be detected with respect to the motor vehicle is substantially reduced, or even cancelled.
  • each of the first and second light modules is capable of emitting a first, respectively a second, light beam whose spectrum has a peak at a wavelength in the visible, in particular between 400 nm and 500 nm.
  • each of the first and second light modules comprises a light source comprising a semiconductor generator capable of emitting an elementary light beam, in particular whose spectrum has a peak at a wavelength in the visible, and a photoluminescent element capable of converting said elementary light beam to obtain said light beam.
  • the semiconductor may for example be a gallium nitride, or GaN, capable of emitting, by electroluminescence and in response to an electric current passing through it, rays of blue light.
  • the photoluminescent element may for example be in the form of a resin comprising a cerium-doped yttrium aluminum garnet, or CE:YAG, capable of absorbing blue light and, by photoluminescence and in response to the excitation produced by this light, of emitting rays of yellow light.
  • CE:YAG cerium-doped yttrium aluminum garnet
  • the element photoluminescent element is arranged on the generator so that part of the blue light rays excites this element so that it emits, by photoluminescence, yellow light rays. The other part of the blue light rays pass through this element.
  • the light source emits simultaneously, when electrically powered, blue and yellow light rays, the light thus formed appearing white to the human eye.
  • the light source may thus be a laser type source, a light-emitting diode, a vertical-cavity surface-emitting laser diode, also called VCSEL (from the English “Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser”) or even a superluminescent diode or SLED (from the English “Superluminescent diode”).
  • the light source is a light-emitting diode emitting incoherent light. In this way, eye safety problems making the system complex and costly are avoided.
  • each of the first and second light modules may comprise an optical unit arranged to project the light rays emitted by the light source to form said first, respectively second, light beam.
  • the first, respectively the second, modulation unit is arranged to generate a pulse width modulated control signal, to modulate said control signal from the first, respectively the second, modulating data sequence and to control the emission of said first, respectively second, light beam by the first, respectively second, light module from the modulated control signal.
  • the first, respectively the second, modulation unit may be arranged to convert the first, respectively the second, modulating data sequence into a modulating signal and to modulate, for example in amplitude, frequency or phase, the control signal with this modulating signal.
  • the first, respectively the second, modulation unit can be arranged to control the light source of the first, respectively second, light module, and in particular an electrical power supply provided to this light source, to modulate the first, respectively second, light beam.
  • the reception module comprises a plurality of elementary acquisition modules arranged in a matrix and each comprising a photodetector capable of converting a light signal that it receives into an electrical signal.
  • all of the photodetectors can form a sensor, for example a single electronic component.
  • each photodetector may have a width and/or a length of less than about ten micrometers, which makes it possible to obtain a reception field of the elementary acquisition module of maximum 0.1° and therefore to increase the spatial resolution of the reception module.
  • the photodetector of the or each elementary acquisition module is an avalanche photodiode.
  • This type of photodetector is also known as SPAD, from the English “Single-Photon Avalanche Diode”.
  • the set of avalanche photodiodes can thus form a silicon photomultiplier or SiPM (from the English “Silicon PhotoMultiplier”).
  • SiPM from the English “Silicon PhotoMultiplier”.
  • This type of photodetector makes it possible to detect the incidence of a single photon with a significant gain, for example of the order of 106, and therefore to compensate for the degradations of the signal-to-noise ratio due to external conditions.
  • the reception module may comprise an optical unit arranged in front of the elementary acquisition module.
  • the calculation unit is arranged to generate the first and second sequences of modulating data from at least one initial sequence of pseudo-random binary type.
  • a pseudo-random binary sequence or PRBS (from the English “PseudoRandom Binary Sequence”), is a data sequence composed of high values, namely “1s”, and low values, namely “0s”.
  • PRBS pseudo-random Binary Sequence
  • This type of sequence has particularly interesting properties. Indeed, its autocorrelation function is maximum for a zero time shift, that is to say when the sequence is compared to itself, and has a value significantly lower than this maximum for all other time shifts, that is to say when the sequence is compared to time-shifted versions of itself.
  • this type of sequence is generally generated by means of a linear feedback shift register, or LFSR, which produces a periodic recurring sequence whose pattern is a pseudo-random binary sequence.
  • the correlation function thus estimated will thus be maximum for the time shift value corresponding to the time of flight of the modulated light beam emitted, reflected then received, even in the event of significant noise.
  • the calculation unit can identify this time shift value associated with the maximum value of the correlation function with significant precision and deduce therefrom the distance separating the object on which the beam was reflected and the motor vehicle. [0032] Furthermore, given the cross-correlation properties, it thus appears unlikely that the reception of a modulated light beam emitted by an equivalent system of another motor vehicle would result in the detection of a false positive.
  • the calculation unit is arranged to estimate each value of the correlation function between said demodulated data sequence and said first modulating data sequence by evaluating the cross-correlation of the demodulated data sequence and the first modulating data sequence delayed by a given duration associated with said value.
  • each value of the correlation function is thus associated with a value of a time shift of the first modulating sequence used to estimate this value of the correlation function.
  • the calculation unit is thus arranged to identify the time shift value associated with the maximum value of the cross-correlation function.
  • the calculation unit is arranged to generate the first and second sequences of modulating data from a first initial sequence of pseudo-random binary type and a second initial sequence of pseudo-random binary type.
  • the calculation unit is arranged to generate the first sequence as an exclusive or function of the first and second initial sequences and the second sequence as an exclusive or function of the first initial sequence with a circular shift and the second initial sequence of pseudo-random binary type.
  • the first and second modulating sequences thus generated are so-called “Gold” sequences, the cross-correlation of which is minimum.
  • the calculation unit synchronously transmits the first and second sequences of modulating data to the modulation unit of the first and second emission modules for the respective emission of the first and second light beams by the first and second emission modules.
  • the calculation unit synchronously transmits the first and second sequences of modulating data to the modulation unit of the first and second emission modules
  • the transmission of the data from the first and second emission modules is carried out in such a way as to transmit information at a regular and coordinated rate and in particular that the pulsations of the first and second light beams corresponding to the first data of these first and second modulating sequences are emitted by the first and second light modules. at the same time.
  • the first and second emission modules are arranged so that the first and second light beams participate together, totally or partially, in the realization of a predetermined regulatory photometric function. It could for example be a daytime running light or DRL (from the English “Daytime Running Lamp”), which has the advantage of being emitted in a wide field with a low intensity.
  • a predetermined regulatory photometric function It could for example be a daytime running light or DRL (from the English “Daytime Running Lamp”), which has the advantage of being emitted in a wide field with a low intensity.
  • the first emission module is arranged in a first front headlight of the motor vehicle and in that the second emission module is arranged in a second front headlight of the motor vehicle, the first headlight being different from the second headlight.
  • the first and second headlights may be located on either side of a face of the vehicle, preferably on either side of the front face of the vehicle.
  • the reception module and the first transmission module are arranged in the same front headlight of the vehicle.
  • the at least one reception module is a first reception module comprising a first elementary acquisition module comprising at least a first photodetector capable of converting a light signal that it receives into an electrical signal and a first demodulation unit connected to the first photodetector and arranged to extract a data sequence, called demodulated, from an electrical signal converted by the first photodetector and in that it comprises a second reception module comprising a second elementary acquisition module comprising at least a second photodetector capable of converting a light signal that it receives into an electrical signal and a second demodulation unit connected to the second photodetector and arranged to extract a data sequence, called demodulated, from an electrical signal converted by the second photodetector.
  • the computing unit is a common computing unit for the first and second receiving modules.
  • the first and second reception modules each comprise a calculation unit.
  • the calculation unit of each reception module may be arranged to estimate values of a correlation function between the data sequence demodulated by the modulation unit of this reception module and the first, respectively the second, modulating data sequence and to determine a flight time separating the emission of said first, respectively second, modulated light beam emitted from the reception of said light beam received from the values of the correlation function.
  • the various features, variants and embodiments of the invention may be combined with each other in various combinations to the extent that they are not incompatible or mutually exclusive.
  • FIG.l represents, schematically and partially, a view of a system of a motor vehicle according to an exemplary embodiment of the invention.
  • FIG.2 represents, schematically and partially, an example of operation of the system of [Fig.l] during the implementation of a telemetry method.
  • the present invention is a telemetry system 1 of a vehicle comprising a first transmission module 2a, a second transmission module 3a, a first reception module 3a; a second reception module 3b, and a calculation unit 4.
  • the first emission module 2a comprising a light module 21a capable of emitting a first light beam Fia, and a first modulation unit 22a capable of receiving a first data sequence Seqa and arranged to modulate the first light beam Fia emitted from said first modulating sequence Seqa.
  • the second emission module 2b comprising a light module 21b, distant from the light module 21a of the first emission module 2a, capable of emitting a second light beam Fl b, a second modulation unit 22b capable of receiving a second data sequence Seqb and arranged to modulate the second light beam Flb emitted from the second modulating sequence Seqb.
  • the first emission module 2a is for example arranged in a right headlight of the motor vehicle and the second emission module 2b may be arranged in a left headlight of the motor vehicle.
  • Each of the light modules 21a and 21b is arranged so that the light beam Fia and Flb that it emits has an electromagnetic spectrum of which at least a portion is located in the visible spectrum.
  • the spectrum of these light beams Fia and Flb has an intensity peak, or line, in the blue at 450 nm. It will be noted that it is possible for the spectrum to have other intensity peaks, in the visible and/or in the infrared, or even for the peaks of the beams Fia and Flb to be distinct.
  • each light module 21a and 21b may comprise an optical unit arranged to shape these light beams Fia and Flb so that the photometric distribution of each satisfies the requirements of said function. It may for example be provided that the light beams Fia and Flb participate in the realization of a function of the daytime running light type, or DRL.
  • the light beams Fia and Flb enable the system 1 to perform functions of detecting and evaluating the position of an obstacle on the road and/or communicating with another vehicle or with a road infrastructure.
  • each modulation unit 22a and 22b is arranged to modulate the light beam Fia, Flb emitted by the light module 21a and 21b, from the sequence of modulating data Seqa, Seqb that it receives, for example by controlling the electrical power supplied to the light source of the light module.
  • each modulation unit 22a, 22b comprises a generator of a pulse width modulated control signal.
  • This control signal makes it possible to control a switching power supply (not shown) of the light source of the light module 21a, 21b.
  • the duty cycle of this control signal, set by the modulation unit 22a, 22b thus makes it possible to control the average electrical power supplied to the light source, and therefore to control the light intensity of the light beam Fia, Flb, so as to satisfy the requirements of the photometric function that it performs.
  • each modulation unit 22a, 22b is arranged to convert the data sequence Seqa, Seqb into a modulating signal and to modulate the initial control signal using this modulating signal.
  • modulation can be used indifferently within the framework of the present invention, and in particular an all-or-nothing modulation (or OOK for "On Off Keying"), a pulse code modulation (or PCM for "Puise Code Modulation”), a pulse amplitude modulation (or PAM for "Puise Amplitude Modulation”), a pulse width modulation (or PWM for "Pulse Width Modulation”) or a pulse position modulation (or PPM for "Puise Position Modulation”).
  • OOK On Off Keying
  • PCM pulse code modulation
  • PAM pulse amplitude modulation
  • PWM pulse width modulation
  • PPM pulse position modulation
  • the light beams Fia, Flb thus emitted are composed of a train of light pulses succeeding one another with a sufficiently high frequency, for example greater than 30 MHz, in particular between 50 MHz and 100 MHz, so that the human eye can no longer distinguish them. Furthermore, the amplitude, the width and/or the position of each pulse with respect to the period allows the light beam Fia, Flb to transport the data sequence Seqa, Seqb, to the reception modules 3a, 3b.
  • the first reception module 3a comprises a first elementary acquisition module 321 comprising at least a first photodetector 321a capable of converting a light signal that it receives into an electrical signal Sel and a first demodulation unit 33a connected to the first photodetector 321a and arranged to extract a data sequence, called demodulated Seq2, from an electrical signal Sel converted by the first photodetector 321a.
  • the second reception module 3b comprises a second elementary acquisition module 322 comprising at least a second photodetector 322a capable of converting a light signal that it receives into an electrical signal Sel and a second demodulation unit 33b connected to the second photodetector 322a and arranged to extract a data sequence, called demodulated Seq2, from an electrical signal Sel converted by the second photodetector 322a.
  • a second elementary acquisition module 322 comprising at least a second photodetector 322a capable of converting a light signal that it receives into an electrical signal Sel and a second demodulation unit 33b connected to the second photodetector 322a and arranged to extract a data sequence, called demodulated Seq2, from an electrical signal Sel converted by the second photodetector 322a.
  • the first reception module 3a is arranged in the right headlight of the motor vehicle, next to the first transmission module 2a, and the second reception module 3b is arranged in the left headlight of the motor vehicle, next to the second transmission module 2b.
  • the photodetectors 321a, 322a are identical and are each formed by an avalanche photodiode of a silicon photomultiplier. These photodiodes are distributed in a matrix manner. It should be noted that the dimensions of the photodetectors are of the order of a micrometer. The assembly thus forms a sensor whose spatial reception resolution is of the order of 1°, or even 0.1°, and whose detection capacities, due to the use of avalanche photodiodes, are particularly significant, even in the event of degraded acquisition conditions.
  • Each of the photodetectors can thus convert the portion of the light beam F2 that it receives into an electrical signal that it transmits to the demodulation unit 33a 33b, which can then extract a data sequence from it to transmit it to the calculation unit 4.
  • the calculation unit 4 is common to the transmission modules 2a, 2b and to the reception modules 3a, 3b.
  • the calculation unit 4 is capable of receiving the demodulated data sequences Seq2 by the demodulation units 33a, 33b from an electrical signal Sel converted by the photodetectors 321a, 322a from the light beams received by the reception modules 3a, 3b.
  • the calculation unit 4 is then arranged to estimate values of a correlation function Fcorr between said demodulated data sequence Seq2 and said first and second modulating data sequences Seqa, Seqb and to determine a flight time r separating the emission of said first modulated light beam emitted from the reception of said received light beam from the values of the correlation function Fcorr.
  • the calculation unit 4 can thus perform functions of detecting and evaluating the position of an object on the road, as will be described in connection with [Fig. 2] which represents a telemetry method implemented by the lighting system 1.
  • a first step E1 the calculation unit 4 periodically generates initial data sequences SeqO1, Seq02.
  • the initial sequences SeqO1, Seq02 are, in the example described, binary type sequences, composed of “0” and “1”, pseudo random and of maximum size, also called M-sequence, having a duty cycle of 50%.
  • the calculation unit In a second step E2, the calculation unit generates the first and second sequences of modulating data Seqa, Seqb from the initial sequences SeqOl and Seq02.
  • the calculation unit 4 is arranged to generate the first sequence Seqa by operating an exclusive or function on the first and second initial sequences SeqOl and Seq02 and to generate the second sequence Seqb by operating an exclusive or function on the first initial sequence SeqOl with a circular shift and the second initial sequence Seq02.
  • the first and second sequences of modulating data Seqa, Seqb are thus Gold sequences, whose peak P of the cross-correlation function Fcorr is less than a given threshold value Vs.
  • the calculation unit 4 synchronously transmits the first and second sequences of modulating data Seqa, Seqb to the modulation units 22a, 22b of the first and second emission modules 2a, 2b for the simultaneous emission of the first and second light beams Fia, Flb by the first and second emission modules 2a, 2b.
  • each modulation unit 22a, 22b modulate the light beams Fia, Flb emitted by the light modules 21a, 21b from this data sequence Seqa, Seqb.
  • each modulation unit 22a, 22b respectively converts the data sequences Seqa, Seqb into a modulating signal and modulates the initial control signal using this modulating signal.
  • each light pulse of the light beams Fia, Flb emitted by the light modules 21a, 21b corresponds to a bit of value “1” of the modulating sequences Seqa, Seqb.
  • the average power of a portion of the first and second light beams Fia, Flb respectively containing the sequences Seqa, Seqb is thus defined by the number of bits of value “1” of these sequences Seqa, Seqb with respect to the total number of bits of these sequences, by the duration of the pulses and by the peak power of these pulses.
  • the light beam composed of the first and second light beams Fia, Flb is thus emitted until it reaches an object O, located in the environment of the vehicle, which reflects it in the direction of the reception modules 3a, 3b.
  • the light beam F2 received by the reception modules 3a, 3b is thus concentrated on one or more of the photodetectors 321a, 322a.
  • the light beam F2 received by the receiving modules 3a, 3b is thus composed of a portion of the overall light beam Fia, Flb reflected by the object O and of noise, for example generated by sources of stray light such as urban lighting, automobile lighting, or even the sun.
  • each of the photodetectors 321a, 322a converts the portion of the light beam F2 that it receives, into an electrical signal Sel that it transmits to the demodulation units 33a, 33b, which can then extract from it a data sequence Seq2, called demodulated, in a fifth step E5.
  • the demodulation units 33a, 33b count, from the electrical signals Sel, the number of photons received by an elementary acquisition module 32 during a time interval corresponding to a pulse duration, then determine by thresholding with respect to a value determined from the peak power whether or not this quantity of photons corresponds to a pulse of the first light beam Fia, and therefore to a bit of value “1” or to a bit of value “0”.
  • the demodulated binary sequence Seq2 is thus transmitted to the calculation unit 4, which estimates, in a sixth step E6, values of a correlation function Fcorr between one or the other of the modulating sequences Seqa and Seqb, depending on whether the demodulated binary sequence Seq2 comes from one or the other of the reception modules 3a, 3b, and the demodulated sequence Seq2.
  • the calculation unit 4 thus evaluates, for a plurality of time shift values, the value of the cross-correlation, by means of a cyclic convolution product, between the demodulated sequence Seq2 and the modulating sequence Seqa, Seqb delayed according to each time shift values.
  • the correlation function Fcorr will thus be maximum for a time shift value corresponding to the time of flight of the light beam Fia, Flb, separating the instant when it is emitted by the emission modules 2a, 2b and the instant when it is respectively received by the reception modules 3a, 3b, the modulating sequences Seqa, Seqb delayed by this value thus corresponding substantially to the demodulated sequence Seq2, apart from the noise.
  • a seventh step E7 the calculation unit 4 identifies this maximum value of the correlation function Fcorr and estimates the value r of this flight time of the light beam Fia, Flb between the object O and the vehicle, associated with this maximum value.
  • the calculation unit 4 estimates the distance d separating the object O from the vehicle.
  • the invention cannot be limited to the embodiments specifically described in this document, and extends in particular to all equivalent means and to any technically operative combination of these means.
  • other configurations of the emission modules may be provided, and in particular an emission module using other types of light source than those described, such as a laser diode, a VCSEL or a SLED or an RGB diode. It may also be possible to provide other photometric functions than that described, and in particular dipped beam type lighting functions or signaling functions such as a position light or direction indicator. It may also be possible to envisage other wavelength ranges than those described.

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Abstract

L'invention concerne un système de télémétrie (1) d'un véhicule automobile comprenant un premier module d'émission apte à émettre un premier faisceau lumineux (F1a) modulé par une première séquence modulante (Seqa); un deuxième module d'émission (2b) apte à émettre un deuxième faisceau lumineux (F1b) modulé par une deuxième séquence modulante (Seqb); un module de réception (3) apte à recevoir un faisceau lumineux (F2) et à en extraire une séquence de données démodulée (Seq2); une unité de calcul (4) agencée pour générer des première et deuxième séquences de données modulantes (Seqa, Seqb) de type binaire pseudo-aléatoire et dont le pic (P) de la fonction de corrélation (Fcorr) croisée est inférieur à une valeur seuil (Vs) et agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation (Fcorr) entre ladite séquence de données démodulée (Seq2) et ladite première séquence de données modulante (Seqa).

Description

Description
Titre de l’invention : Système lumineux de télémétrie d’un véhicule automobile comportant un module d’émission d’un faisceau lumineux
[0001] 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 au moyen de la lumière qu’il émet.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] Toutefois, ce type de système basé sur l’utilisation d’un module d’émission capable à la fois de réaliser une fonction lumineuse photométrique et une transmission de données présente des inconvénients. En effet, le module de réception destiné à recevoir le faisceau lumineux transportant les données, qu’il soit agencé dans le même véhicule ou dans un autre véhicule, doit comporter au moins un photodétecteur pour convertir ce faisceau lumineux en un signal électrique afin de démoduler ce signal et en extraire une séquence de données.
[0007] Or, dans certaines conditions, ce photodétecteur peut voir son rapport signal à bruit être fortement dégradé, compte tenu des sources de lumière parasite présentes dans l’environnement du véhicule, comme de l’éclairage urbain, de l’éclairage automobile de véhicules croisés ou suivis, voire de la lumière du soleil, et de la nature des objets présents dans l’environnement, et notamment de leur capacité de réflexion. Cette dégradation du rapport signal à bruit peut alors diminuer la précision de l’unité de calcul dans l’estimation de la distance de l’objet cible, voire entrainer des détections de faux positifs.
[0008] De plus, dans d’autres conditions, ou la lumière d’un système est émise par plusieurs sources lumineuses, il existe une possibilité de rencontrer des retards dus au décalage de positionnement de l’objet à détecter par rapport aux modules différents d’émission, ce retard peut avoir comme effet de créer des interférences et potentiellement des fausses détections.
[0009] C’est notamment le cas lorsque chacun des projecteurs gauche et droit du véhicule automobile sont équipés d’un module lumineux permettant de réaliser à la fois une fonction photométrique et une fonction de télémétrie. Lorsque l’objet à détecter se retrouve dans une plage angulaire sensiblement désaxée par rapport au véhicule automobile, le temps de vol du faisceau lumineux émis par le projecteur droit peut être supérieur à celui du faisceau lumineux émis par le projecteur gauche, le décalage entre ces temps de vol étant supérieur à la durée de pulsation permettant d’encoder la séquence de données pour la télémétrie. Ce décalage crée ainsi des interférences qui nuisent au rapport signal à bruit du système lumineux.
[0010] Il existe ainsi un besoin pour un système lumineux d’un véhicule automobile, capable de réaliser à la fois une fonction photométrique réglementaire donnée et une fonction de télémétrie, qui soit efficace et dont le rapport signal à bruit soit optimal pour toutes les positions d’un objet à détecter.
[0011] La présente invention se place dans ce contexte, et vise à répondre à ce besoin.
[0012] A cet effet, il a été mis au point un système de télémétrie d’un véhicule automobile comprenant un premier module d’émission comportant un module lumineux apte à émettre un premier faisceau lumineux, et une première unité de modulation apte à recevoir une première séquence de données et agencée pour moduler le premier faisceau lumineux émis à partir de ladite première séquence modulante, une deuxième module d’émission comportant un module lumineux, distant du module lumineux du premier module d’émission, apte à émettre un deuxième faisceau lumineux, une deuxième unité de modulation apte à recevoir une deuxième séquence de données et agencée pour moduler le deuxième faisceau lumineux émis à partir de la deuxième séquence modulante, au moins un module de réception apte à recevoir un faisceau lumineux, le module de réception comportant au moins un module d’acquisition élémentaire comprenant au moins un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique et une unité de démodulation reliée au photodétecteur et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée, depuis un signal électrique converti par ce photodétecteur, une unité de calcul agencée pour générer des première et deuxième séquences de données modulantes de type binaire pseudo-aléatoire et dont le pic de la fonction de corrélation croisée est inférieur à une valeur seuil donnée, pour transmettre la première séquence de données modulantes à l’unité de modulation du premier module d’émission pour l’émission d’un premier faisceau lumineux modulé par le premier module d’émission, pour transmettre la deuxième séquence de données modulantes à l’unité de modulation du deuxième module d’émission pour l’émission d’un deuxième faisceau lumineux modulé par le deuxième module d’émission.
[0013] Selon l’invention, l’unité de calcul étant apte à recevoir une séquence de données démodulée par l’unité de démodulation depuis un signal électrique converti par le photodétecteur à partir d'un faisceau lumineux reçu par le module de réception, l'unité de calcul est agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation entre ladite séquence de données démodulée et ladite première séquence de données modulante et pour déterminer un temps de vol séparant l'émission dudit premier faisceau lumineux modulé émis de la réception dudit faisceau lumineux reçu à partir des valeurs de la fonction de corrélation.
[0014] L’invention se propose ainsi de décomposer le faisceau lumineux émis par le système de télémétrie du véhicule automobile en deux faisceaux lumineux émis chacun par un module lumineux donné. Les premier et deuxième faisceaux lumineux sont ainsi émis simultanément et réalisent ensemble tout ou partie d’une fonction photométrique.
[0015] Chacun de ces premier et deuxième faisceaux lumineux pourra par exemple être un faisceau pulsé, chaque impulsion correspondant à une ou plusieurs valeurs hautes consécutives de la première, respectivement deuxième, séquence de données et l’intervalle séparant deux impulsions consécutives correspondant à une ou plusieurs valeurs basses consécutives de cette séquence de données. Chaque impulsion de ces premier et deuxième faisceaux lumineux modulé est émise avec une puissance lumineuse pic, de sorte que la puissance lumineuse moyenne du premier faisceau lumineux modulé émis, est ainsi définie par la puissance lumineuse pic et le rapport cyclique de la première, respectivement, séquence de données modulante.
[0016] Le faisceau lumineux reçu par le module de réception contient ainsi la réflexion de ces premier et deuxième faisceaux lumineux par un objet à détecter. La séquence de données démodulées par l’unité de démodulation est donc composée des première et deuxième séquences modulantes, chacun retardée d’un retard différent et de bruit. Chaque valeur de la fonction de corrélation estimée par l’unité de calcul est associée à une valeur d’un décalage temporel de la première séquence modulante, ou de la séquence démodulée, employée pour estimer cette valeur de la fonction de corrélation. La fonction de corrélation entre cette séquence de données démodulées et l’une des séquences modulantes est donc fonction d’une part de l’autocorrélation de cette séquence modulante et de la corrélation croisée des première et deuxième séquences modulantes.
[0017] On comprend ainsi que, dans la mesure où le pic de la fonction de corrélation croisée des séquences de données modulantes est inférieur à une valeur seuil donnée, voire est sensiblement nulle, la fonction de corrélation ne dépend ainsi plus que de l’autocorrélation de la première séquence modulante. On peut ainsi détecter la présence de cette première séquence de données 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 la sorte, les interférences que peuvent induire un décalage latéral d’un objet à détecter vis-à-vis du véhicule automobile sont sensiblement réduites, voire annulées.
[0018] Dans un mode de réalisation de l’invention, chacun des premier et deuxième modules lumineux est apte à émettre un premier, respectivement un deuxième, 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, chacun des premier et deuxième modules 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.
[0019] 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.
[0020] 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 »). De préférence, la source lumineuse est une diode électroluminescente émettant de la lumière incohérente. De la sorte, des problèmes de sécurité oculaire rendant le système complexe et coûteux sont évités.
[0021] Avantageusement, chacun des premier et deuxième modules lumineux pourra comporter une unité optique agencée pour projeter les rayons lumineux émis par la source lumineuse pour former ledit premier, respectivement deuxième, faisceau lumineux.
[0022] Avantageusement, la première, respectivement la deuxième, 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 première, respectivement la deuxième, séquence de données modulante et pour contrôler l’émission dudit premier, respectivement deuxième, faisceau lumineux par le premier, respectivement deuxième, module lumineux à partir du signal de contrôle modulé. Par exemple, la première, respectivement la deuxième, unité de modulation pourra être agencée pour convertir la première, respectivement la deuxième, 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.
[0023] Le cas échéant, la première, respectivement la deuxième, unité de modulation peut être agencée pour contrôler la source lumineuse du premier, respectivement deuxième, module lumineux, et notamment une alimentation électrique fournie à cette source lumineuse, pour moduler le premier, respectivement deuxième, faisceau lumineux.
[0024] Avantageusement, le module de réception comporte une pluralité de modules d'acquisition élémentaire agencés en matrice et comprenant chacun un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique. Par exemple, l’ensemble des photodétecteurs peut former un capteur, par exemple un unique composant électronique. Par exemple toujours, chaque photodétecteur 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.
[0025] Avantageusement, le photodétecteur du ou de chaque module d’acquisition élémentaire est une photodiode à avalanche. 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
[0026] Selon un exemple de réalisation de l’invention, le module de réception peut comporter une unité optique agencée devant le module d’acquisition élémentaire.
[0027] Dans un mode de réalisation particulier, l’unité de calcul est agencée pour générer la première et la deuxième séquence de données modulantes à partir d’au moins une même séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire.
[0028] 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 tempo- rellement d’elle-même.
[0029] 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.
[0030] 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.
[0031] 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. [0032] 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.
[0033] On comprend enfin que la détection est opérée non pas sur une unique impulsion mais sur une séquence de données complète, de sorte que le rapport signal à bruit du système est amélioré.
[0034] Dans un mode de réalisation de l’invention, l’unité de calcul est agencée pour estimer chaque valeur de la fonction de corrélation entre ladite séquence de données démodulée et ladite première séquence de données modulante en évaluant la corrélation croisée de la séquence de données démodulée et la première séquence de données modulante retardée d’une durée donnée associée à ladite valeur.
[0035] En d’autres termes, chaque valeur de la fonction de corrélation est ainsi associée à une valeur d’un décalage temporel de la première séquence modulante employée pour estimer cette valeur de la fonction de corrélation. L’unité de calcul est ainsi agencée pour identifier la valeur de décalage temporel associée à la valeur maximum de la fonction de corrélation croisée.
[0036] De préférence, l’unité de calcul est agencée pour générer la première et la deuxième séquence de données modulantes à partir d’une première séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire et d’une deuxième séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire.
[0037] Dans un mode de réalisation préféré, l’unité de calcul est agencée pour générer la première séquence comme étant une fonction ou exclusif des première et deuxième séquences initiales et la deuxième séquence comme étant une fonction ou exclusif de la première séquence initiale avec un décalage circulaire et la deuxième séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire. Les première et deuxième séquences modulantes ainsi générées sont des séquences dites « Gold », dont la corrélation croisée est minimum.
[0038] Dans un mode de réalisation particulier, l’unité de calcul transmet de manière synchrone la première et la deuxième séquence de données modulantes à l’unité de modulation des premier et deuxième modules d’émission pour l’émission respective du premier et deuxième faisceaux lumineux par les premier et deuxième modules d’émission.
[0039] On entend par l’expression « l’unité de calcul transmet de manière synchrone la première et la deuxième séquence de données modulantes à l’unité de modulation des premier et deuxième modules d’émission » le fait que la transmission des données des premier et deuxième modules d’émission sont effectuées de manière à transmettre des informations à un rythme régulier et coordonné et notamment que les pulsations des premier et deuxième faisceaux lumineux correspondant aux premières données de ces première et deuxième séquences modulantes sont émises par les premier et deuxième modules lumineux au même instant.
[0040] Avantageusement, les premier et deuxième modules d’émission sont agencés de sorte que les premier et deuxième faisceaux lumineux participent ensemble, 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.
[0041] Avantageusement, le premier module d’émission est agencé dans un premier projecteur avant du véhicule automobile et en ce que le deuxième module d’émission est agencé dans un deuxième projecteur avant du véhicule automobile, le premier projecteur étant différent du deuxième projecteur. De préférence, le premier et le deuxième projecteur peuvent être situés de part et d'autre d'une face du véhicule, de préférence de part et d'autre de la face avant du véhicule.
[0042] De préférence, le module de réception et le premier module d’émission sont agencés dans un même projecteur avant du véhicule.
[0043] Dans un mode de réalisation particulier, le au moins un module de réception est un premier module de réception comportant un premier module d’acquisition élémentaire comprenant au moins un premier photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique et une première unité de démodulation reliée au premier photodétecteur et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée, depuis un signal électrique converti par le premier photodétecteur et en ce qu’il comprend un deuxième module de réception comportant un deuxième module d’acquisition élémentaire comprenant au moins un deuxième photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique et une deuxième unité de démodulation reliée au deuxième photodétecteur et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée, depuis un signal électrique converti par le deuxième photodétecteur.
[0044] De préférence, l’unité de calcul est une unité de calcul commune pour les premier et deuxième module de réception.
[0045] En variante, on pourra prévoir que les premier et deuxième modules de réception comprennent chacun une unité de calcul. Le cas échéant, l’unité de calcul de chaque module de réception pourra être agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation entre la séquence de données démodulée par l’unité de modulation de ce module de réception et la première, respectivement la deuxième, séquence de données modulante et pour déterminer un temps de vol séparant l'émission dudit premier, respectivement deuxième, faisceau lumineux modulé émis de la réception dudit faisceau lumineux reçu à partir des valeurs de la fonction de corrélation. [0046] 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.
[0047] 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 :
[0048] [Fig.l] représente, schématiquement et partiellement, une vue d’un système d’un véhicule automobile selon un exemple de réalisation de l’invention.
[0049] [Fig.2] représente, schématiquement et partiellement, un exemple de fonctionnement du système de la [Fig.l] lors de la mise en œuvre d’un procédé de télémétrie.
[0050] Il est à noter que sur ces figures les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différentes variantes peuvent présenter les mêmes références.
[0051] Bien entendu, diverses autres modifications peuvent être apportées à l’invention dans le cadre des revendications annexées.
[0052] En référence aux [Fig. 1] à [Fig. 2], la présente invention est un système de télémétrie 1 d’un véhicule comprenant un premier module d’émission 2a, un deuxième module d’émission 3a, un premier module de réception 3a ; un deuxième module de réception 3b, et une unité de calcul 4.
[0053] Le premier module d’émission 2a comportant un module lumineux 21a apte à émettre un premier faisceau lumineux Fia, et une première unité de modulation 22a apte à recevoir une première séquence de données Seqa et agencée pour moduler le premier faisceau lumineux Fia émis à partir de ladite première séquence modulante Seqa.
[0054] Le deuxième module d’émission 2b comportant un module lumineux 21b, distant du module lumineux 21a du premier module d’émission 2a, apte à émettre un deuxième faisceau lumineux Fl b, une deuxième unité de modulation 22b apte à recevoir une deuxième séquence de données Seqb et agencée pour moduler le deuxième faisceau lumineux Flb émis à partir de la deuxième séquence modulante Seqb.
[0055] Le premier module d’émission 2a est par exemple agencé dans un projecteur droit du véhicule automobile et le deuxième module d’émission 2b pourra être agencé dans un projecteur gauche du véhicule automobile.
[0056] Chacun des module lumineux 21a et 21b est agencé pour que le faisceau lumineux Fia et Flb qu’il émet, présente un spectre électromagnétique dont au moins une portion est située dans le spectre visible. De préférence, le spectre de ces faisceaux lumineux Fia et Flb 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, ou encore que les pics des faisceaux Fia et Flb soient distincts. [0057] Dans la mesure où le faisceau lumineux formé par la combinaison des faisceaux Fia et Fl b 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, chaque module lumineux 21a et 21b pourra comporter une unité optique agencée pour mettre en forme ces faisceaux lumineux Fia et Flb de sorte que la distribution photométrique de chaque satisfasse les exigences de ladite fonction. On pourra par exemple prévoir que les faisceaux lumineux Fia et Flb participent à la réalisation d’une fonction de type feu diurne, ou DRL.
[0058] En plus de cette fonction photométrique, les faisceaux lumineux Fia et Flb permettent au système 1 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.
[0059] A ces fins, chaque unité de modulation 22a et 22b est agencée pour moduler le faisceau lumineux Fia, Flb émis par le module lumineux 21a et 21b, à partir de la séquence de données modulantes Seqa, Seqb qu’elle reçoit, par exemple en contrôlant l’alimentation électrique fournie à la source lumineuse du module lumineux.
[0060] On pourra ainsi prévoir que chaque unité de modulation 22a, 22b 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 21a, 21b. De façon classique, le rapport cyclique de ce signal de contrôle, fixé par l’unité de modulation 22a, 22b, permet ainsi de contrôler la puissance électrique moyenne fournie à la source lumineuse, et donc de contrôler l’intensité lumineuse du faisceau lumineux Fia, Flb, de sorte à satisfaire les exigences de la fonction photométrique qu’il réalise.
[0061] Dans l’exemple décrit, chaque unité de modulation 22a, 22b est agencée pour convertir la séquence de données Seqa, Seqb 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 « Puise Code Modulation »), une modulation en amplitude d’impulsion (ou PAM de l’anglais « Puise 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 « Puise Position Modulation »). [0062] Les faisceaux lumineux Fia, Flb ainsi émis sont 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 Fia, Flb de transporter la séquence de données Seqa, Seqb, vers les modules de réception 3a, 3b.
[0063] Le premier module de réception 3a comporte un premier module d’acquisition élémentaire 321 comprenant au moins un premier photodétecteur 321a apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique Sel et une première unité de démodulation 33a reliée au premier photodétecteur 321a et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée Seq2, depuis un signal électrique Sel converti par le premier photodétecteur 321a.
[0064] Le deuxième module de réception 3b comporte un deuxième module d’acquisition élémentaire 322 comprenant au moins un deuxième photodétecteur 322a apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique Sel et une deuxième unité de démodulation 33b reliée au deuxième photodétecteur 322a et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée Seq2, depuis un signal électrique Sel converti par le deuxième photodétecteur 322a.
[0065] Dans l’exemple décrit, le premier module de réception 3a est agencé dans le projecteur droit du véhicule automobile, à côté du premier module d’émission 2a, et le deuxième module de réception 3b est agencé dans le projecteur gauche du véhicule automobile, à côté du deuxième module d’émission 2b.
[0066] Les photodétecteurs 321a, 322a sont identiques et sont chacun formés par une photodiode à avalanche d’un photomultiplicateur sur silicium. Ces photodiodes sont réparties de façon matricielle. 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 à avalanche, sont particulièrement importantes, même en cas de conditions d’acquisition dégradées.
[0067] Chacun des photodétecteurs peut ainsi convertir la portion du faisceau lumineux F2 qu’il reçoit, en un signal électrique qu’il transmet à l’unité de démodulation 33a 33b, laquelle peut alors en extraire une séquence de données pour la transmettre à l’unité de calcul 4.
[0068] L’unité de calcul 4 est commune aux modules d’émission 2a, 2b et aux modules de réception 3a, 3b.
[0069] Afin d’obtenir un rapport signal à bruit optimal dans toutes les conditions météorologiques, et pour toutes les positions d’un objet à détecter, l’unité de calcul 4 est apte à recevoir les séquences de données démodulées Seq2 par les unités de démodulation 33a, 33b depuis un signal électrique Sel converti par les photodétecteurs 321a, 322a à partir des faisceaux lumineux reçu par les modules de réception 3a, 3b. L'unité de calcul 4 est alors agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation Fcorr entre ladite séquence de données démodulée Seq2 et lesdites première et deuxième séquences de données modulantes Seqa, Seqb et pour déterminer un temps de vol r séparant l'émission dudit premier faisceau lumineux modulé émis de la réception dudit faisceau lumineux reçu à partir des valeurs de la fonction de corrélation Fcorr.
[0070] 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 [Fig. 2] qui représente un procédé de télémétrie mis en œuvre par le système lumineux 1.
[0071] Dans une première étape El, l’unité de calcul 4 génère, de façon périodique, des séquences de données initiales SeqOl, Seq02. Les séquences initiales SeqOl, Seq02 sont, dans l’exemple décrit, des séquences 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%.
[0072] Dans une deuxième étape E2, l’unité de calcul génère les première et la deuxième séquences de données modulantes Seqa, Seqb à partir des séquences initiale SeqOl et Seq02.
[0073] Plus précisément, l’unité de calcul 4 est agencée pour générer la générer la première séquence Seqa en opérant une fonction ou exclusif sur les première et deuxième séquences initiales SeqOl et Seq02 et pour générer la deuxième séquence Seqb en opérant une fonction ou exclusif sur la première séquence initiale SeqOl avec un décalage circulaire et la deuxième séquence initiale Seq02.
[0074] Les première et deuxième séquences de données modulantes Seqa, Seqb sont ainsi des séquences de Gold, dont le pic P de la fonction de corrélation Fcorr croisée est inférieur à une valeur seuil Vs donnée.
[0075] L’unité de calcul 4 transmet de manière synchrone la première et la deuxième séquence de données modulantes Seqa, Seqb aux unités de modulation 22a, 22b des premier et deuxième modules d’émission 2a, 2b pour l’émission simultanée des premier et deuxième faisceaux lumineux Fia, Flb par les premier et deuxième modules d’émission 2a, 2b.
[0076] Dans une troisième étape E3, les unités de modulation 22a, 22b modulent les faisceaux lumineux Fia, Flb émis par les modules lumineux 21a, 21b à partir de cette séquence de données Seqa, Seqb. Ainsi, chaque unité de modulation 22a, 22b convertit respectivement les séquence de données Seqa, Seqb en un signal modulant et module le signal de contrôle initial à l’aide de ce signal modulant. [0077] On notera, que dans l’exemple décrit, chaque impulsion lumineuse des faisceaux lumineux Fia, Flb émis par les modules lumineux 21a, 21b correspond à un bit de valeur « 1 » des séquences modulante Seqa, Seqb. La puissance moyenne d’une portion des premier et deuxième faisceaux lumineux Fia, Flb contenant respectivement les séquences Seqa, Seqb est ainsi définie par le nombre de bits de valeur « 1 » de ces séquence Seqa, Seqb au regard du nombre de bits total de ces séquences, par la durée des impulsions et par la puissance pic de ces impulsions.
[0078] Le faisceau lumineux composé par les premier et deuxième faisceaux lumineux Fia, Flb est ainsi émis jusqu’à atteindre un objet O, situé dans l’environnement du véhicule, lequel le réfléchit en direction des modules de réception 3a, 3b.
[0079] Le faisceau lumineux F2 reçu par les modules de réception 3a, 3b est ainsi concentré sur l’un ou plusieurs des photodétecteurs 321a, 322a.
[0080] 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 les modules de réception 3a, 3b. Le faisceau lumineux F2 reçu par les modules de réception 3a, 3b est ainsi composé d’une partie du faisceau lumineux global Fia, Flb 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.
[0081] Dans une quatrième étape E4, chacun des photodétecteurs 321a, 322a convertit la portion du faisceau lumineux F2 qu’il reçoit, en un signal électrique Sel qu’il transmet aux unités de démodulation 33a, 33b, laquelle peut alors en extraire une séquence de données Seq2, dite démodulée, dans une cinquième étape E5.
[0082] Les unités de démodulation 33a, 33b comptabilisent, depuis les signaux électriques Sel, le nombre de photons reçus par un module d’acquisition élémentaires 32 pendant un intervalle de temps correspondant à une durée d’impulsion, puis déterminent par seuillage au regard d’une valeur déterminée à partir de la puissance pic si cette quantité de photons correspond ou non à une impulsion du premier faisceau lumineux Fia, et donc à un bit de valeur « 1 » ou à un bit de valeur « 0 ».
[0083] La séquence binaire démodulée Seq2 est ainsi transmise à l’unité de calcul 4, qui estime, dans une sixième étape E6, des valeurs d’une fonction de corrélation Fcorr entre l’une ou l’autre des séquences modulantes Seqa et Seqb, selon que la séquence binaire démodulée Seq2 provienne de l’un ou l’autre des modules de réception 3a, 3b, et la séquence démodulée Seq2.
[0084] 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 la séquence démodulée Seq2 et la séquence modulante Seqa, Seqb retardée selon chacune des valeurs de décalage temporel.
[0085] Compte tenu des propriétés d’autocorrélation et de corrélation croisée des séquences de type Gold, la fonction de corrélation Fcorr sera ainsi maximum pour une valeur de décalage temporel correspondant au temps de vol du faisceau lumineux Fia, Flb, séparant l’instant où il est émis par les modules d’émission 2a, 2b et l’instant où il est respectivement reçu par les modules de réception 3a, 3b, les séquences modulantes Seqa, Seqb retardées de cette valeur correspondant ainsi sensiblement à la séquence démodulée Seq2, au bruit près.
[0086] Dans une septième étape E7, l’unité de calcul 4 identifie cette valeur maximum de la fonction de corrélation Fcorr et estime la valeur r de ce temps de vol du faisceau lumineux Fia, Flb entre l’objet O et le véhicule, associée à cette valeur maximum. Dans une huitième étape E8, l’unité de calcul 4 estime la distance d séparant l’objet O du véhicule.
[0087] La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, à savoir fournir un système lumineux d’un véhicule automobile, capable de réaliser à la fois une fonction photométrique réglementaire donnée et une fonction de télémétrie, le rapport de signal à bruit restant optimal quel que soit la position de l’objet à détecter. Ces objectifs sont notamment atteints à l’aide de deux modules d’émission distincts émettant des faisceaux lumineux modulés avec des séquences modulantes présentant des caractéristiques de corrélation croisée satisfaisantes.
[0088] 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 également envisager d’autres plages de longueurs d’onde que celles décrites.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système de télémétrie (1) d’un véhicule automobile comprenant :
Un premier module d’émission (2a) comportant un module lumineux (21a) apte à émettre un premier faisceau lumineux (Fia), et une première unité de modulation (22a) apte à recevoir une première séquence de données (Seqa) et agencée pour moduler le premier faisceau lumineux (Fia) émis à partir de ladite première séquence modulante (Seqa) ;
Un deuxième module d’émission (2b) comportant un module lumineux (21b), distant du module lumineux (21a) du premier module d’émission (2a), apte à émettre un deuxième faisceau lumineux (Fl b), une deuxième unité de modulation (22b) apte à recevoir une deuxième séquence de données (Seqb) et agencée pour moduler le deuxième faisceau lumineux (Fl b) émis à partir de la deuxième séquence modulante (Seqb) ;
Au moins un module de réception (3) apte à recevoir un faisceau lumineux (F2), le module de réception (3) comportant au moins un module d’acquisition élémentaire (32) comprenant au moins un photodétecteur (32a) apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique (Sel) et une unité de démodulation (33) reliée au photodétecteur (32a) et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée (Seq2), depuis un signal électrique (Sel) converti par ce photodétecteur (32a) ;
Une unité de calcul (4) agencée pour :
• Générer des première et deuxième séquences de données modulantes (Seqa, Seqb) de type binaire pseudo-aléatoire et dont le pic (P) de la fonction de corrélation (Fcorr) croisée est inférieur à une valeur seuil donnée (Vs) ; et
• Transmettre la première séquence de données modulantes (Seqa) à l’unité de modulation (22a) du premier module d’émission (2a) pour l’émission d’un premier faisceau lumineux modulé par le premier module d’émission (2a) ; • Transmettre la deuxième séquence de données modulantes (Seqb) à l’unité de modulation (22b) du deuxième module d’émission (2b) pour l’émission d’un deuxième faisceau lumineux modulé par le deuxième module d’émission (2b) ;
Caractérisé en ce que l’unité de calcul (4) étant apte à recevoir une séquence de données démodulée (Seq2) par l’unité de démodulation (33) depuis un signal électrique (Sel) converti par le photodétecteur (32a) à partir d'un faisceau lumineux reçu par le module de réception (3), l'unité de calcul (4) est agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation (Fcorr) entre ladite séquence de données démodulée (Seq2) et ladite première séquence de données modulante (Seqa) et pour déterminer un temps de vol (r) séparant l'émission dudit premier faisceau lumineux modulé émis de la réception dudit faisceau lumineux reçu à partir des valeurs de la fonction de corrélation (Fcorr).
[Revendication 2] Système de télémétrie (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité de calcul (4) est agencée pour générer la première et la deuxième séquence de données modulantes (Seqa, Seqb) à partir d’au moins une même séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire.
[Revendication 3] Système de télémétrie (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité de calcul (4) est agencée pour générer la première et la deuxième séquence de données modulantes (Seqa, Seqb) à partir d’une première séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire et d’une deuxième séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire.
[Revendication 4] Système de télémétrie (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’unité de calcul (4) est agencée pour générer la première séquence (Seql) comme étant une fonction ou exclusif des première et deuxième séquences initiales (Seqa, Seqb) et la deuxième séquence (Seq2) comme étant une fonction ou exclusif de la première séquence initiale (Seqa) avec un décalage circulaire et la deuxième séquence initiale (Seqb) de type binaire pseudo-aléatoire.
[Revendication 5] Système de télémétrie (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’unité de calcul (4) transmet de manière synchrone la première et la deuxième séquence de données modulantes (Seqa, Seqb) à l’unité de modulation (22a, 22b) des premier et deuxième modules d’émission (2a, 2b) pour l’émission respective du premier et deuxième faisceaux lumineux (Fia, Flb) par les premier et deuxième modules d’émission (2a, 2b).
[Revendication 6] Système de télémétrie (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier module d’émission (2a) est agencé dans un premier projecteur avant du véhicule automobile et en ce que le deuxième module d’émission (2b) est agencé dans un deuxième projecteur avant du véhicule automobile, le premier projecteur étant différent du deuxième projecteur.
[Revendication 7] Système de télémétrie (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que le module de réception (3) et le premier module d’émission (2a) sont agencés dans un même projecteur avant du véhicule.
[Revendication 8] Système de télémétrie (1) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un module de réception (3) est un premier module de réception (3a) comportant un premier module d’acquisition élémentaire (321) comprenant au moins un premier photodétecteur (321a) apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique (Sel) et une première unité de démodulation (33a) reliée au premier photodétecteur (321a) et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée (Seq2), depuis un signal électrique (Sel) converti par le premier photodétecteur (321a) et en ce qu’il comprend un deuxième module de réception (3b) comportant un deuxième module d’acquisition élémentaire (322) comprenant au moins un deuxième photodétecteur (322a) apte à convertir un signal lumineux qu’il reçoit en un signal électrique (Sel) et une deuxième unité de démodulation (33b) reliée au deuxième photodétecteur (322a) et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée (Seq2), depuis un signal électrique (Sel) converti par le deuxième photodétecteur (322a).
[Revendication 9] Système de télémétrie (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité de calcul (4) est une unité de calcul (4) commune pour les premier (3a) et deuxième (3b) module de réception.
[Revendication 10] Système de télémétrie (1) selon la revendication 8, caractérisé en ce que le premier (3a) et deuxième module (3b) de réception comprennent chacun une unité de calcul (4a, 4b).
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