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WO2024133843A1 - Système de détection d'un véhicule automobile comportant un module d'émission et un module de réception d'un faisceau lumineux - Google Patents

Système de détection d'un véhicule automobile comportant un module d'émission et un module de réception d'un faisceau lumineux Download PDF

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Publication number
WO2024133843A1
WO2024133843A1 PCT/EP2023/087518 EP2023087518W WO2024133843A1 WO 2024133843 A1 WO2024133843 A1 WO 2024133843A1 EP 2023087518 W EP2023087518 W EP 2023087518W WO 2024133843 A1 WO2024133843 A1 WO 2024133843A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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light
light beam
module
calculation unit
data sequence
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/087518
Other languages
English (en)
Inventor
Mickael MIMOUN
Sidahmed BEDDAR
Pierre Renaud
Matheo GOURDON
Hafid El-Idrissi
Original Assignee
Valeo Vision
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • G01S2013/9327—Sensor installation details
    • G01S2013/93277—Sensor installation details in the lights

Definitions

  • System for detecting a motor vehicle comprising a transmission module and a reception module of a light beam
  • the invention relates to the field of automobile lighting and functions of 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 system of a motor vehicle capable of implementing telemetry functions by means of the light that it emits.
  • the light source allowing the emission of this light beam is controlled by an electrical signal modulated in pulse width, or PWM (from the English “Pulse Width Modulation”).
  • PWM pulse width modulated in pulse width
  • the light source is thus periodically activated and deactivated by this PWM signal, so that the light beam emitted is composed of light pulses succeeding one another with a sufficiently high frequency so that the human eye no longer distinguishes them.
  • the intensity of the light beam emitted 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 sequence of data.
  • the light system can thus be equipped with a reception module in order to receive the light beam emitted, after reflection on an object in the vicinity of the vehicle.
  • a calculation unit of the motor vehicle can then, after detection of the sequence of data 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 to perform a photometric function, while allowing the light system to implement a telemetry function, which can be particularly advantageous for example for telemetry functions. driving assistance or in the context of autonomous or semi-autonomous driving.
  • a photometric function must meet regulatory requirements, particularly in terms of light power and accumulation with other photometric functions.
  • a daytime running light or DRL (from English “Daytime Running Lamp”)
  • DRL from English “Daytime Running Lamp”
  • Telemetry does not make it possible to detect an object beyond a certain distance, for example 50 meters.
  • a more powerful function such as road-type lighting, a daytime running light normally having to go out when the vehicle's night lighting is activated.
  • the present invention is placed in this context, and aims to meet this need.
  • the invention relates to a lighting system of a motor vehicle, comprising: a. a transmission module comprising a first light module capable of emitting a first light beam having a first given light power and whose spectrum has at least one portion in the visible spectrum, a second light module capable of emitting a second light beam having a second given light power, greater than the first light power, and whose spectrum presents at least one portion in the visible spectrum, and a modulation unit capable of receiving a sequence of data, called modulating, and arranged to modulate one and /or the other of said first and second light beams emitted from the received data sequence; b. a reception module capable of receiving a light beam, in which the reception module comprises an elementary acquisition module comprising a photodetector capable of converting a light signal that it receives into an electrical signal.
  • the lighting system is characterized in that it comprises a calculation unit arranged to generate a first modulating data sequence having a first cyclical ratio and to transmit said first modulating data sequence to the unit modulation for the emission of a first light beam modulated by the first light module; in that the calculation unit is arranged to generate a second modulating data sequence having a second duty cycle lower than the first duty cycle and to transmit said second modulating data sequence to the modulation unit for the transmission of a second light beam modulated by the second light module; and in that the calculation unit is arranged to determine a time of flight separating the emission of the first or second modulated light beam emitted, from the reception of a light beam received by the reception module, from an electrical signal converted by the photodetector from said received light beam.
  • the invention proposes to modulate a first light beam of low power, for example whose intensity is less than 2000 cd, emitted by a light module of the emission module, which natively performs a first function photometric, like a daytime running light.
  • the resulting light beam could for example be a pulsed beam, each pulse corresponding to one or more consecutive high values of the first modulating sequence and the interval separating two consecutive pulses corresponding to one or more consecutive low values of the first modulating sequence.
  • Each pulse of the modulated light beam is emitted with a peak light power, so that the average light power of the first modulated light beam emitted, necessary for carrying out the photometric function, is thus defined by the peak light power and the duty cycle of the modulating data sequence.
  • the modulating sequence being generated cyclically, the first modulated light beam emitted will periodically contain this sequence while continuously performing the photometric function.
  • the calculation unit can thus detect, from the electrical signal converted by the photodetector, the presence of this modulating sequence in a beam received by the reception module and thus detect the presence of an object in the environment of the vehicle and estimate your distance from the vehicle. Taking into account the light power of the first light beam emitted, detection can be carried out in a relatively close field, less than 30 meters.
  • the invention further proposes to modulate another high-power light beam, for example whose intensity is greater than 50,000 cd, emitted by another light module of the emission module, which natively realizes a second photometric function, such as road-type lighting.
  • this second beam will be modulated with a data sequence whose duty cycle is low, so that the average power of the second modulated beam is particularly low, particularly with regard to the average power of the first modulated beam.
  • the second modulated beam is imperceptible and that it makes it possible to keep a substantially off appearance of the second light module, so as to satisfy the regulatory requirements of the first photometric function, while allowing the calculation unit to detect , from this second modulated beam, the presence of an object in a more distant vehicle environment, in particular beyond 50 meters.
  • the light system can implement telemetry functions, including for distant objects, regardless of the photometric function performed.
  • the modulation unit could be the same modulation unit for the first and second light modules, or comprise modulation subunits each dedicated to one of the light modules. Symmetrically, it is possible to use a single reception module or a plurality of reception sub-modules each dedicated to one of the emitted light beams.
  • the calculation unit is arranged to generate a first data sequence having a first duty cycle greater than 10% and to generate a second data sequence having a second duty cycle less than 5%.
  • the calculation unit can generate a first sequence whose duty cycle is less than or equal to 50% and can generate a second sequence whose duty cycle is less than or equal to 1%. This ensures that the average light power of the second modulated light beam is a particularly low fraction of the average light power of the second light beam.
  • the calculation unit is arranged to generate a second data sequence having a determined duty cycle so that the second modulated light beam comprises a single light pulse. For example, said light pulse could be repeated periodically.
  • the calculation unit being able to receive an electrical signal converted by the photodetector from a light beam received by the reception module, the calculation unit is arranged to detect a light pulse in the light beam received from said electrical signal and to determine a time of flight separating the emission of said light pulse of the second light beam, from the reception of said light pulse detected by the reception module.
  • the calculation unit thus carries out a direct estimation of the flight time of the second light beam, by detecting, for example by thresholding a portion of the electrical signal corresponding to the duration of the second data sequence, the presence of an echo of the light pulse of the second light beam. It will be noted that this mode is particularly advantageous, taking into account the high peak power of the light pulse. Other estimation modes could be considered, for example via a histogram or by integration, without departing from the scope of the present invention.
  • the second data sequence is transmitted periodically to the modulation unit so that the second light beam comprises a train of light pulses separated by a constant time interval.
  • This time interval thus makes it possible to define an unambiguous detection distance.
  • the calculation unit is arranged to determine the flight times separating the emissions of a train of light pulses of the second light beam, from the reception of a train of light pulses detected by the reception module .
  • the calculation unit is arranged to generate a histogram of the flight times determined during a given period of time, to detect the presence of one or more objects in the environment of the vehicle from the histogram, in particular by selecting one or more of the determined flight times whose occurrences are greater than a given threshold, and possibly to estimate a distance separating said object(s) from the vehicle from the selected flight times.
  • the lighting system may include a unit of demodulation connected to the photodetector and arranged to extract a sequence of data, called demodulated, from an electrical signal converted by this photodetector; and, the calculation unit being capable of receiving a sequence of data 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 second modulating data sequence and to determine a time of flight separating the emission of said second transmitted modulated light beam from the reception of said received light beam, from the values of the correlation function.
  • the calculation unit can estimate the values of a correlation function between the demodulated data sequence and the second modulating data sequence, each value of the correlation function is associated to a value of a time offset of the modulating sequence, or of the demodulated sequence, used to estimate this value of the correlation function.
  • the light system comprises a demodulation unit connected to the photodetector and arranged to extract a sequence of data, called demodulated, from an electrical signal converted by this photodetector; and, the calculation unit being capable of receiving a sequence of data 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 received light beam, from the values of the correlation function.
  • the calculation unit is arranged to generate said first modulating data sequence, and possibly said second modulating data sequence, from an initial sequence of pseudo-random binary type.
  • a pseudo-random binary sequence is a data sequence composed of high values, namely “1s”, and low values, namely “0”.
  • PRBS from the English “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, c that is, when the sequence is compared to temporally shifted versions of itself. Furthermore, the cross-correlation function between two pseudo-random binary sequences is significantly lower than the maximum of the autocorrelation functions of these sequences. Finally, this type of sequence is generally generated using a linear feedback shift register, or LFSR (Linear Feedback Shift Register), which produces a periodic recurring sequence whose pattern is a pseudo-random binary sequence.
  • LFSR Linear Feedback Shift Register
  • the correlation function thus estimated will thus be maximum for the time shift value corresponding to the flight time of the modulated light beam emitted, reflected then received, even in the event of significant noise. Consequently, 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. . Furthermore, taking into account 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 will result in the detection of a false positive. Finally, we understand that the detection is carried out not on a single pulse but on a complete data sequence, so that the signal-to-noise ratio of the system is improved.
  • the calculation unit is arranged to generate an initial sequence of pseudo-random binary type of maximum size and to generate said first and/or second modulating data sequence from said initial sequence.
  • the maximum of the autocorrelation function i.e. for a zero time offset
  • the cycle ratio of the sequence that is to say the ratio between the number of high values and the total length of the sequence.
  • this duty cycle is 50%. This duty cycle value thus makes it possible to increase the precision of detection of the peak, or estimation of the maximum, of the autocorrelation function, and therefore the precision of estimation of the distance from the vehicle to the detected object.
  • the calculation unit is arranged to estimate each value of the correlation function between said demodulated data sequence and said first and/or second modulating data sequence by evaluating the correlation cross of the demodulated data sequence and the first and/or second 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 offset of the first and/or second 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 capable of receiving an instruction to emit the first light beam only and, in response to receipt of said instruction, the calculation unit is arranged to generate and transmit jointly said first and second modulating data sequences to the modulation unit for the joint emission of a first light beam modulated by the first light module and a second light beam modulated by the second light module. It is thus understood that, in this embodiment, only the first light beam performs a first photometric function and a telemetry function while the second light beam simultaneously performs only a telemetry function without participating in the realization of any photometric function.
  • the calculation unit is capable of receiving an instruction to transmit the second light beam only and, in response to receipt of said instruction, the calculation unit is arranged to generate and transmit only said second sequence of modulating data to the modulation unit for the sole emission of a second light beam modulated by the second light module, the first light module remaining off.
  • the calculation unit is arranged to generate and transmit said first modulating data sequence to the modulation unit for the emission of a first modulated light beam by the first light module. If necessary, the calculation unit can be arranged to, in response to a failure to estimate a time of flight separating the emission of the first modulated light beam from the reception of a light beam received by the module receiving, generating and transmitting said second modulating data sequence to the modulation unit for the emission of a second light beam modulated by the second light module. It is thus understood that, in this mode, the activation of a “long distance” telemetry function carried out by the second light module is only implemented when no object is detected in the near field by the unit. calculation, by means of the first light module.
  • the calculation unit is arranged to generate and transmit said first modulating data sequence to the modulation unit for the emission of a first modulated light beam by the first light module, the calculation unit being arranged to estimate a distance separating the vehicle from an object in the environment of the vehicle from the determination of a time of flight separating the emission of the first modulated light beam of reception of a light beam received by the reception module. If necessary, the calculation unit can be arranged to, when said estimated distance is greater than a given threshold distance, generate and transmit said second modulating data sequence to the modulation unit for the emission of a second beam light modulated by the second light module.
  • the calculation unit can thus follow the position of an object detected in the near field and for example determine that the object will leave the detection field of the first light module, by example when the distance of the object exceeds a given threshold or by prediction of a future position of the object, determined from estimated values of the distance separating the object from the vehicle.
  • the calculation unit can thus activate the “long distance” telemetry function carried out by the second light module, in order to guarantee continuity of detection and tracking of the object.
  • the reception module comprises a plurality of elementary acquisition modules arranged in a matrix.
  • the second light module can be arranged so that the second light beam is pixelated
  • the modulation unit upon joint reception of said first and second modulating data sequences, is arranged to control the activation only of one or more pixels of one or more upper rows of the second light beam for emitting the second modulated light beam. This ensures that the second modulated light beam is received, after reflection, by the upper elementary acquisition modules of the matrix, and does not disrupt the detection capabilities of the system with respect to the first light beam, which is intended to interact, after reflection, with the lower elementary acquisition modules of the reception module.
  • 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 light module 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 beam elementary light to obtain said light beam.
  • the semiconductor could for example be a gallium nitride, or even GaN, capable of emitting, by electroluminescence and in response to an electric current passing through it, rays of blue light.
  • the photoluminescent element could for example be in the form of a resin comprising a yttrium and aluminum garnet doped with cerium, or CE:YAG, capable of absorbing blue light and, by photoluminescence and in response to the The excitation produced by this light, to emit rays of yellow light.
  • the photoluminescent element is arranged on the generator so that part of the blue light rays excite this element so that it emits, by photoluminescence, rays of yellow light. The other part of the blue light rays passes through this element.
  • the light source simultaneously emits, when electrically powered, rays of blue and yellow light, the light thus formed appearing white to the human eye.
  • the light source could thus be a laser type source, a light-emitting diode, a laser diode with a vertical cavity emitting from the surface, also called VCSEL (from the English “Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser”) or even a diode superluminescent or SLED (from the English “Superluminescent diode”).
  • VCSEL from the English “Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser”
  • SLED from the English “Superluminescent diode”.
  • each of the first and second light modules may include an optical unit arranged to project the light rays emitted by the light source to form said first or second light beam.
  • the reception module comprises a plurality of elementary acquisition modules 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.
  • the photodetector of the or each elementary acquisition module is an avalanche photodiode.
  • This type of photodetector is also known as SPAD, from English “Single-Photon Avalanche Diode”. All of the 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 10 6 , and therefore to compensate for degradations in 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 transmission module is arranged in a front headlight of the motor vehicle.
  • the reception module and the transmission module are arranged in a front headlight of the motor vehicle.
  • the first light module is arranged so that the first light beam participates, totally or partially, in the realization of a first predetermined regulatory photometric function and the second light module is arranged so that the second light beam participates, totally or partially, in the realization of a second predetermined regulatory photometric function.
  • the first light module is arranged so that the first light beam participates, totally or partially, in the realization of a first signaling function of the "daytime running light” type and in which the second light module is arranged so that the second light beam participates, totally or partially, in the production of a second “road” type lighting function.
  • the invention also relates to a method for detecting an obstacle located in the environment of a motor vehicle and for estimating the distance separating this object from the vehicle, the method being implemented by a system luminous, in particular by a lighting system according to the invention.
  • FIG. 1 represents, schematically and partially, a view of a vehicle system automobile according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 represents, schematically and partially, a telemetry method implemented by the system of [Fig. 1] ;
  • FIG. 3 represents, schematically and partially, a top view of a road scene during the implementation of the telemetry method by the system of [Fig. 1] ;
  • FIG. 4 represents, schematically and partially, an example of telemetry implemented by a second light module of the system of [Fig. 1],
  • FIG. 1 a system 1 of a motor vehicle according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the system 1 comprises a transmission module 2 arranged to emit a first light beam Fia and a second light beam Flb and a reception module 3 intended to receive a light beam F2.
  • the transmission module 2 and the reception module 3 are arranged in the same front headlight of the motor vehicle. It could be envisaged that modules 2 and 3 be arranged in different locations of the motor vehicle, without departing from the scope of the present invention.
  • the emission module 2 comprises a first light module 21a intended to emit a first light beam Fia, a second light module 21b intended to emit a second light beam Flb, and a modulation unit 22.
  • Each of the light modules 21a and 21b is arranged so that the light beam Fia, Flb that it emits, presents an electromagnetic spectrum of which at least a portion is located in the visible spectrum.
  • the spectrum presents an intensity peak, or line, in the blue at 450 nm. Note that it is possible that the spectrum presents other intensity peaks, in the visible and/or in the infrared.
  • the light module 21a, 21v comprises a light source 23a, 23b capable of emitting light rays and an optical unit 24a, 24b arranged to project these light rays to form the beam bright Fia, Flb.
  • the optical unit 24a, 24b may indifferently comprise one or more reflectors, one or more lenses, one or more diaphragms or one or more collimators or even a combination of several of these optical elements.
  • the light source 23a, 23b comprises for example a semiconductor generator (not shown), for example a gallium nitride or even GaN, capable of emitting, by electroluminescence and in response to an electric current passing through it, blue light rays with an emission peak at 450 nm.
  • the light source also comprises a photoluminescent element, 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, to emit rays of yellow light.
  • the photoluminescent element is arranged on the generator so that part of the blue light rays excite this element so that it emits, by photoluminescence, rays of yellow light. The other part of the blue light rays passes through this element.
  • the light source 23a, 23b simultaneously emits, when electrically powered, rays of blue and yellow light, the light thus formed appearing white to the human eye.
  • the optical unit 24 is arranged to shape this light beam Fia, Flb so that its photometric distribution satisfies the requirements of said function.
  • the first light beam Fia participates in the production of a daytime running light, or DRL, type function
  • the second light beam Flb participates in the production of a road type lighting function.
  • each of these light beams Fia and Flb allows the system 1 to 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 light system 1 using one or the other of the first or second light modules 21a, 21b, as well as with [Fig. 3] which represents a top view of a road scene during the implementation of this telemetry method implemented by the system 1.
  • FIG. 2 In the road scene of [Fig. 2] is shown a motor vehicle equipped with the lighting system 1 according to the invention, as well as a first object 01 located in a field relatively close to the vehicle, less than 30 meters.
  • Each of the first and second light modules 21a and 21b thus makes it possible to implement the same telemetry method when activated, the first light module 21a being for example activated during the day, and the second light module 21b being for example activated during the day. night.
  • system 1 includes a calculation unit 4.
  • the calculation unit 4 In a first step, the calculation unit 4 generates, periodically, an initial data sequence Seqla.
  • the initial sequence Seqla is, in the example described, a binary type sequence, composed of “0” and “1”, pseudo random and of maximum size, also called M-sequence, presenting a duty cycle of 50%.
  • the calculation unit 4 In a second step, the calculation unit 4 generates a first data sequence Seq2a, called modulating, from the initial sequence Seqla, while retaining at least the same autocorrelation and cross-correlation properties of the sequence. initial Seqla. For example, the calculation unit can generate a first sequence of data Seq2a whose duty cycle is less than 50%, while remaining greater than 10%. Alternatively, we could provide for the first modulating sequence Seq2a to be identical to the initial sequence Seqla.
  • the modulation unit 22 modulates the light beam Fia or Flb emitted by the first or second light module 21a, 21b which is activated, from this first data sequence Seq2a, for example in controlling the electrical power supplied to the light source 23a, 23b.
  • the modulation unit 22 comprises a generator of a control signal modulated in pulse frequency.
  • This control signal makes it possible to control a switching power supply (not shown) of the light source 23a, 23b.
  • the frequency reference of this control signal fixed by the modulation unit 22, thus makes it possible to control the average electrical power supplied to the light source 23a, 23b, and therefore to control the light intensity of the beam luminous Fia, Flb, so as to satisfy the requirements of the photometric function that it performs.
  • the modulation unit 22 converts the data sequence Seq2a into a modulating signal and modulates the initial control signal using this modulating signal.
  • the light beam Fia, Flb thus emitted under the control of the modulated signal Sseqa is composed of a train of light pulses.
  • the pulses follow one another with a sufficiently high variable frequency, for example greater than 10 MHz, in particular between 50 MHz and 100 MHz, so that the human eye no longer distinguishes them.
  • the amplitude, width and/or position of each pulse with regard to the period allows the light beam Fia, Flb to transport the data sequence to the reception module 3.
  • each light pulse corresponds to a bit with value “1” of the modulating sequence Seq2a.
  • the average power of a portion of the light beam Fia, Flb containing the first sequence Seq2a is thus defined by the number of bits with value "1" of this sequence Seq2a with regard to the total number of bits of this first sequence Seq2a, by the duration Ta p of the pulses and by the peak power Pa p of these pulses.
  • the calculation unit 4 can thus determine the values of the peak power Pa p and of the pulse duration Ta p as a function of the duty cycle of the first modulating sequence Seq2a and a photometric function setpoint, for example expressed as an average power setpoint or a frequency setpoint of the modulated signal Sseqa.
  • pulse coding modulation or PGM from English “Puie Code Modulation”
  • modulation in pulse amplitude or PAM from English “Puie Amplitude Modulation”
  • pulse width modulation or PWM from English “Pulse Width Modulation”
  • pulse position modulation or PPM from English “Puie Position Modulation”.
  • the light beam Fia, Flb is thus emitted until it reaches an object 01, located in the environment of the vehicle, which reflects it towards the reception module 3.
  • the light beam F2 received by the reception module is thus composed of part of the light beam Fia, Flb reflected by the object 01 and noise, for example generated by sources of stray light such as urban lighting, automobile lighting, or even the sun.
  • the reception module 3 comprises an optical unit 31, downstream of which a plurality of elementary acquisition modules 32 are provided.
  • the reception module 3 also comprises a demodulation unit 33.
  • Each of the elementary acquisition modules 32 includes a photodetector.
  • the light beam F2 received by the reception module 3 is thus concentrated by the optical unit 31 on one or more of the photodetectors.
  • the photodetectors are identical and are each formed by an avalanche photodiode of a silicon photomultiplier. These photodiodes are distributed in a matrix fashion. Note 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 capabilities, due to the use of avalanche photodiodes, are particularly important. , even in the event of degraded acquisition conditions.
  • each of the photodetectors converts the portion of the light beam F2 that it receives into an electrical signal Sel which it transmits to the demodulation unit 33, which can then extract a data sequence Seq3. , called demodulated, in a fifth step.
  • the demodulation unit 33 can for example count, from the electrical signal Sel, the number of photons received by an elementary acquisition module 32 during a time interval corresponding to a duration of pulse Ta p , then determine by thresholding with regard to a value determined from the peak power Pa p whether or not this quantity of photons corresponds to a pulse of the light beam Fl, and therefore to a bit of value "1" or to a bit with value “0”.
  • the demodulated binary sequence Seq3 is thus transmitted to the calculation unit 4, which estimates, in a sixth step, values of a correlation function Fcorr between the first modulating sequence Seq2a and the demodulated sequence Seq3.
  • 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 Seq3 and the first delayed modulating sequence Seq2a according to each of the time offset values.
  • the correlation function Fcorr will thus be maximum for a time shift value corresponding to the flight time of the light beam Fia, Flb, separating l the instant when it is transmitted by the transmission module 2 and the instant when it is received by the reception module 3, the first modulating sequence Seq2a delayed by this value thus corresponding substantially to the demodulated sequence Seq3, except for noise.
  • the calculation unit 4 identifies this maximum value of the correlation function Fcorr and estimates the value T of this flight time of the light beam Fia, Flb between the object 01 and the vehicle, associated at this maximum value.
  • step E8 the calculation unit 4 estimates the distance d separating the object 01 from the vehicle.
  • the first light beam Fia performing a DRL type function, it has a first light power, significantly lower than that of the second light beam Flb, which performs a road type lighting function. Therefore, it will be noted that, taking into account these light powers, the first object 01 is found both in the fields of the first and second light beams Fia and Flb, while the second object 02 is found only in the field of the second light beam Flb. We therefore understand that, when the second beam Flb is deactivated, for example in a daytime situation, it is impossible for the light system 1 to detect the second object 02.
  • the light system 1 implements another telemetry method using the second light module 21b and the second light beam Flb, as shown in [Fig. 4],
  • the calculation unit 4 In a first step, concomitantly with the generation of the first modulating data sequence Seq2a, the calculation unit 4 generates a second modulating data sequence Seq2b having a duty cycle substantially lower than the duty cycle of the first modulating sequence Seq2a .
  • the second modulating data sequence Seq2b may have a duty cycle less than or equal to 1%, for example by comprising a single bit with a value “1”, so that the second modulated light beam comprises a single light pulse for a period corresponding to the total number of bits of the second modulating sequence Seq2b.
  • the modulation unit 22 modulates the light beam Flb emitted by the second light module 21b, from this second data sequence Seq2b.
  • the modulation unit 22 thus converts the second data sequence Seq2b into a modulating signal and modulates the initial control signal using this modulating signal.
  • the second light beam Flb thus emitted under the control of the modulated signal Sseqb is composed of a single light pulse corresponding to the bit with value “1” of the modulating sequence Seq2a.
  • the peak power Pb p of this pulse is significantly greater than the peak power Pb a of the pulses of the first light beam Fia, the low duty cycle of the second modulating sequence Seq2b makes it possible to greatly reduce the average power of the second light beam Flb.
  • this low average power of the second light beam Flb makes it substantially imperceptible, with regard to the first light beam Fia and maintains a substantially extinguished appearance of the second light module 21b , which makes it possible to satisfy the regulatory requirements of the photometric function carried out by the first Fia light beam.
  • the light pulse contained in this second light beam Flb taking into account its peak power Pb p , is capable of reaching the second object 02 to be reflected there towards the reception module 3.
  • the second module luminous 21b thus makes it possible to implement a “long distance” telemetry function.
  • the second data sequence Seq2b is transmitted periodically to the modulation unit 22 so that the second light beam Flb is composed of a train of light pulses separated by a constant time interval and whose duration is significantly greater than the duration of the light pulses.
  • one or more of the photodetectors of the reception module 3 converts the portion of the light beam F2 which it receives, into an electrical signal Sel which it transmits to the calculation unit 4 which there detects, in a fourth step, for example by thresholding, the presence of a light pulse in this received light beam F2.
  • the calculation unit can directly estimate a time of flight T separating the emission of said light pulse of the second light beam Flb, from the reception of said light pulse detected by the reception module 3.
  • the calculation unit 4 can thus detect the presence of one or more objects 02 in a field distant from the vehicle from the histogram H, for example by selecting one or more of the determined flight times whose occurrences are greater than a given threshold, and can thus estimate a distance separating said object(s) 02 from the vehicle from the selected flight times.
  • the second light beam Flb is pixelated, and that the telemetry function which has just been described is implemented by means of only one or more upper rows of the pixels of the beam Flb, likely to reach a range unreachable by the first light beam Fia, the rest of the pixels being inactive.
  • the first and second light beams Fia and Flb are emitted simultaneously, continuously, so that the “short distance” and “long distance” telemetry functions are simultaneously active.
  • the calculation unit 4 can be provided to activate the “long distance” telemetry function, by generating the second data sequence Seq2b, only when the function “short distance” telemetry has failed, that is to say when no object is detected in a field close to the vehicle by the calculation unit 4 by means of the method of [Fig. 2] implemented with the first light module 21a.
  • the calculation unit 4 activates the “long distance” telemetry function, by generating the second data sequence Seq2b, only when an object is detected. in a field close to the vehicle by the calculation unit 4, by means of the method of [Fig. 2] implemented with the first light module 21a, is capable of moving away from the vehicle to enter a field out of reach of the first light beam Fia.
  • the calculation unit 4 will thus be able to implement a function for monitoring the position of the detected object and compare the distance of this detected object to the vehicle with a threshold value. data and/or predict a future position of the detected object from the evolution of its position, and activate the “long distance” telemetry function according to this comparison and/or this prediction.
  • 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 effective combination of these means.

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Abstract

L'invention concerne un système lumineux d'un véhicule automobile comportant un module d'émission (2) comportant deux modules lumineux (21a, 21b) aptes à émettre des faisceaux lumineux (F21a, F1b) de puissance distincte, une unité de modulation (22) apte à moduler lesdits faisceaux à partir de séquences de données de rapports cycliques distincts; un module de réception (3) apte à recevoir un faisceau lumineux (F2); et une unité de calcul (4) agencée pour déterminer un temps de vol (τ) séparant l'émission du premier ou du deuxième faisceau lumineux modulé émis, de la réception d'un faisceau lumineux reçu par le module de réception, à partir d'un signal électrique (Sel) converti par le photodétecteur à partir dudit faisceau lumineux reçu.

Description

Description
Titre de l'invention : Système de détection d'un véhicule automobile comportant un module d'émission et un module de réception d'un faisceau lumineux
[0001] L'invention concerne le domaine de l'éclairage automobile et 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 d'un véhicule automobile apte à mettre en oeuvre 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 présente un inconvénient pour certaines fonctions photométriques, notamment pour des fonctions de signalisation. En effet, une fonction photométrique doit satisfaire des exigences réglementaires, notamment en termes de puissance lumineuse et de cumul avec d'autres fonctions photométriques. Par exemple, un feu diurne, ou DRL (de l'anglais « Daytime Running Lamp »), est limité réglementairement à une intensité maximum de 1200 cd. Dès lors, son utilisation pour une fonction de té lé mét rie ne permet pas de détecter un objet au-delà d'une certaine distance, par exemple de 50 mètres. Et il n'est pas possible de cumuler cette fonction avec une fonction plus puissante, comme un éclairage de type route, un feu diurne devant normalement s'éteindre lorsqu'un éclairage nocturne du véhicule est activé.
[0007] Il existe ainsi un besoin pour un système lumineux d'un véhicule automobile, capable de réaliser à la fois une fonction photométrique donnée et une fonction de télémétrie, et dont la portée de détection soit optimale, quelle que soit ladite fonction photométrique employée.
[0008] La présente invention se place dans ce contexte, et vise à répondre à ce besoin.
[0009] A ces fins, l'invention a pour objet un système lumineux d'un véhicule automobile, comportant : a. un module d'émission comportant un premier module lumineux apte à émettre un premier faisceau lumineux présentant une première puissance lumineuse donnée et dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible, un deuxième module lumineux apte à émettre un deuxième faisceau lumineux présentant une deuxième puissance lumineuse donnée, supérieure à la première puissance lumineuse, et 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 l'un et/ou l'autre desdits premier et deuxième faisceaux lumineux émis à partir de la séquence de données reçues; b. un module de réception apte à recevoir un faisceau lumineux, dans lequel le module de réception comporte un module d'acquisition élémentaire comprenant un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu'il reçoit en un signal électrique.
[0010] Selon l'invention, le système lumineux est caractérisé en ce qu'il comporte une unité de calcul agencée pour générer une première séquence de données modulante présentant un premier rapport cyclique et pour transmettre ladite première séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un premier faisceau lumineux modulé par le premier module lumineux ; en ce que l'unité de calcul est agencée pour générer une deuxième séquence de données modulante présentant un deuxième rapport cyclique inférieur au premier rapport cyclique et pour transmettre ladite deuxième séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un deuxième faisceau lumineux modulé par le deuxième module lumineux ; et en ce que l'unité de calcul est agencée pour déterminer un temps de vol séparant l'émission du premier ou du deuxième faisceau lumineux modulé émis, de la réception d'un faisceau lumineux reçu par le module de réception, à partir d'un signal électrique converti par le photodétecteur à partir dudit faisceau lumineux reçu.
[0011] On comprend ainsi que l'invention propose de moduler un premier faisceau lumineux de faible puissance, par exemple dont l'intensité est inférieure à 2000 cd, émis par un module lumineux du module d'émission, lequel réalise nativement une première fonction photométrique, comme un feu diurne. Le faisceau lumineux résultant pourra par exemple être un faisceau pulsé, chaque impulsion correspondant à une ou plusieurs valeurs hautes consécutives de la première séquence modulante et l'intervalle séparant deux impulsion consécutives correspondant à une ou plusieurs valeurs basses consécutives de la première séquence modulante. Chaque impulsion du faisceau lumineux modulé est émise avec une puissance lumineuse pic, de sorte que la puissance lumineuse moyenne du premier faisceau lumineux modulé émis, nécessaire à la réalisation de la fonction photométrique, est ainsi définie par la puissance lumineuse pic et le rapport cyclique de la séquence de données modulante. La séquence modulante étant générée de façon cyclique, le premier faisceau lumineux modulé émis contiendra périodiquement cette séquence tout en réalisant de façon continue la fonction photométrique. L'unité de calcul peut ainsi détecter, à partir du signal électrique converti par le photodétecteur, la présence de cette séquence modulante dans un faisceau reçu par le module de réception et ainsi détecter la présence d'un objet dans l'environnement du véhicule et estimer sa distance au véhicule. Compte tenu de la puissance lumineuse du premier faisceau lumineux émis, la détection pourra être opéré dans un champ relativement proche, par inférieur de 30 mètres.
[0012] Simultanément ou séquentiellement, l'invention propose en outre de moduler un autre faisceau lumineux de forte puissance, par exemple dont l'intensité est supérieure à 50000 cd, émis par un autre module lumineux du module d'émission, lequel réalise nativement une deuxième fonction photométrique, comme un éclairage de type route. Toutefois, ce deuxième faisceau sera modulé avec une séquence de données dont le rapport cyclique est faible, de sorte que la puissance moyenne du deuxième faisceau modulé soit particulièrement faible, notamment au regard de la puissance moyenne du premier faisceau modulé. On comprend ainsi que le deuxième faisceau modulé est imperceptible et qu'il permet de garder un aspect sensiblement éteint du deuxième module lumineux, de sorte à satisfaire aux exigences réglementaires de la première fonction photométrique, tout en permettant à l'unité de calcul de détecter, à partir de ce deuxième faisceau modulé, la présence d'un objet dans un environnement du véhicule plus éloigné, notamment au-delà de 50 mètres. On notera qu'il sera possible d'employer une méthode de télémétrie identique pour les premier et deuxième faisceaux lumineux, ou au contraire d'utiliser des méthodes différentes, et notamment une méthode d'estimation directe d'un temps de vol du deuxième faisceau lumineux, selon les rapports cycliques employés. Dès lors, le système lumineux peut mettre en oeuvre des fonctions de télémétrie, y compris pour des objets éloignés, quelle que soit la fonction photométrique réalisée.
[0013] On notera que l'unité de modulation pourra être une même unité de modulation pour les premier et deuxième modules lumineux, ou comporte des sous-unités de modulation chacune dédiée à l'un des modules lumineux. De façon symétrique, on pourra employer un unique module de réception ou une pluralité de sous-modules de réception chacun dédié à l'un des faisceaux lumineux émis. [0014] Avantageusement, l'unité de calcul est agencée pour générer une première séquence de données présentant un premier rapport cyclique supérieur à 10% et pour générer une deuxième séquence de données présentant un deuxième rapport cyclique inférieur à 5%. De préférence, l'unité de calcul pourra générer une première séquence dont le rapport cyclique soit inférieur ou égal à 50% et pourra générer une deuxième séquence dont le rapport cyclique soit inférieur ou égal à 1%. On s'assure ainsi que la puissance lumineuse moyenne du deuxième faisceau lumineux modulé soit une fraction particulièrement faible de la puissance lumineuse moyenne du deuxième faisceau lumineux.
[0015] Dans un mode de réalisation de l'invention, l'unité de calcul est agencée pour générer une deuxième séquence de données présentant un rapport cyclique déterminé de sorte que le deuxième faisceau lumineux modulé comporte une unique impulsion lumineuse. Par exemple, ladite impulsion lumineuse pourra être répétée de façon périodique. Le cas échéant, l'unité de calcul étant apte à recevoir 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 détecter une impulsion lumineuse dans le faisceau lumineux reçu à partir dudit signal électrique et pour déterminer un temps de vol séparant l'émission de ladite impulsion lumineuse du deuxième faisceau lumineux, de la réception de ladite impulsion lumineuse détectée par le module de réception. Dans ce mode, l'unité de calcul procède ainsi à une estimation directe du temps de vol du deuxième faisceau lumineux, en détectant, par exemple par seuillage d'une portion du signal électrique correspondant à la durée de la deuxième séquence de données, la présence d'un écho de l'impulsion lumineuse du deuxième faisceau lumineux. On notera que ce mode est particulièrement avantageux, compte tenu de la puissance pic élevée de l'impulsion lumineuse. On pourra envisager d'autres modes d'estimation, par exemple via un histogramme ou par intégration, sans sortir du cadre de la présente invention.
[0016] De préférence, la deuxième séquence de données est transmise périodiquement à l'unité de modulation de sorte que le deuxième faisceau lumineux comporte un train d'impulsions lumineuses séparées par un intervalle de temps constant. Cet intervalle de temps permet ainsi de définir une distance de détection non ambiguë. De préférence toujours, l'unité de calcul est agencée pour déterminer les temps de vol séparant les émissions d'un train d'impulsions lumineuses du deuxième faisceau lumineux, de la réception d'un train d'impulsions lumineuses détectées par le module de réception. Le cas échéant, l'unité de calcul est agencée pour générer un histogramme des temps de vol déterminés pendant une période de temps donné, pour détecter la présence d'un ou plusieurs objets dans l'environnement du véhicule à partir de l'histogramme, notamment en sélectionnant l'un ou plusieurs des temps de vol déterminés dont les occurrences sont supérieures à un seuil donné, et éventuellement pour estimer une distance séparant le ou lesdites objets du véhicule à partir des temps de vol sélectionnés.
[0017] Dans un autre mode de réalisation, le système lumineux pourra comporter 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 ; et, 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 deuxième séquence de données modulante et pour déterminer un temps de vol séparant l'émission dudit deuxième faisceau lumineux modulé émis, de la réception dudit faisceau lumineux reçu, à partir des valeurs de la fonction de corrélation. En d'autres termes, dans ce mode de réalisation, l'unité de calcul peut estimer les valeurs d'une fonction de corrélation entre la séquence de données démodulée et la deuxième séquence de données modulantes, chaque valeur de la fonction de corrélation est associée à une valeur d'un décalage temporel de la séquence modulante, ou de la séquence démodulée, employée pour estimer cette valeur de la fonction de corrélation.
[0018] Avantageusement, le système lumineux comporte 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 ; et, 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.
[0019] De préférence, l'unité de calcul est agencée pour générer ladite première séquence de données modulante, et éventuellement ladite deuxième séquence de données modulante, à partir d'une séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire.
[0020] Une séquence binaire pseudo-aléatoire, ou PRBS (de l'anglais « Pseudo Random 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.
[0021] 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. 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.
[0022] Avantageusement, l'unité de calcul est agencée pour générer une séquence initiale de type binaire pseudo-aléatoire de taille maximum et pour générer ladite première et/ou deuxième séquence de données modulante à partir de ladite séquence initiale. Pour une séquence binaire pseudo-aléatoire, le maximum de la fonction d'autocorrélation, c'est-à- dire pour un décalage temporel nul, correspond au nombre de valeurs hautes dans la séquence, tandis que sa valeur, pour tous les autres décalages temporels, correspond à ce nombre de valeurs hautes multiplié par le rapport cycle de la séquence, c'est-à-dire au rapport entre le nombre de valeurs hautes et la longueur totale de la séquence. Pour une séquence de type binaire pseudo-aléatoire de taille maximum, également appelée MLS (de l'anglais « Maximum Length Sequence ») ou M-séquence, ce rapport cyclique est de 50%. Cette valeur de rapport cyclique permet ainsi d'augmenter la précision de détection du pic, ou d'estimation du maximum, de la fonction d'autocorrélation, et donc la précision d'estimation de la distance du véhicule à l'objet détecté.
[0023] 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 et/ou deuxième séquence de données modulante en évaluant la corrélation croisée de la séquence de données démodulée et la première et/ou deuxième séquence de données modulante retardée d'une durée donnée associée à ladite valeur. En d'autres termes, chaque valeur de la fonction de corrélation est ainsi associée à une valeur d'un décalage temporel de la première et/ou deuxième 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.
[0024] Dans un mode de réalisation de l'invention, l'unité de calcul est apte à recevoir une instruction d'émission du premier faisceau lumineux uniquement et, en réponse à la réception de ladite instruction, l'unité de calcul est agencée pour générer et transmettre conjointement lesdites première et deuxième séquences de données modulantes à l'unité de modulation pour l'émission conjointe d'un premier faisceau lumineux modulé par le premier module lumineux et d'un deuxième faisceau lumineux modulé par le deuxième module lumineux. On comprend ainsi que, dans ce mode de réalisation, seul le premier faisceau lumineux réalise une première fonction photométrique et une fonction de télémétrie tandis que le deuxième faisceau lumineux réalise, simultanément, seulement une fonction de télémétrie sans participer à la réalisation d'une quelconque fonction photométrique.
[0025] De préférence, l'unité de calcul est apte à recevoir une instruction d'émission du deuxième faisceau lumineux uniquement et, en réponse à la réception de ladite instruction, l'unité de calcul est agencée pour générer et transmettre uniquement ladite deuxième séquence de données modulantes à l'unité de modulation pour l'émission seule d'un deuxième faisceau lumineux modulé par le deuxième module lumineux, le premier module lumineux demeurant éteint.
[0026] Dans un mode de réalisation de l'invention alternatif ou cumulatif, l'unité de calcul est agencée pour générer et transmettre ladite première séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un premier faisceau lumineux modulé par le premier module lumineux. Le cas échéant, l'unité de calcul peut être agencée pour, en réponse à un échec d'estimation d'un temps de vol séparant l'émission du premier faisceau lumineux modulé de la réception d'un faisceau lumineux reçu par le module de réception, générer et transmettre ladite deuxième séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un deuxième faisceau lumineux modulé par le deuxième module lumineux. On comprend ainsi que, dans ce mode, l'activation d'une fonction de télémétrie « longue distance » réalisée par le deuxième module lumineux n'est mise en œuvre que lorsqu'aucun objet n'est détecté en champ proche par l'unité de calcul, au moyen du premier module lumineux.
[0027] Dans un mode de réalisation de l'invention alternatif ou cumulatif, l'unité de calcul est agencée pour générer et transmettre ladite première séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un premier faisceau lumineux modulé par le premier module lumineux, l'unité de calcul étant agencée pour estimer une distance séparant le véhicule d'un objet dans l'environnement du véhicule à partir de la détermination d'un temps de vol séparant l'émission du premier faisceau lumineux modulé de la réception d'un faisceau lumineux reçu par le module de réception. Le cas échéant, l'unité de calcul peut être agencée pour, lorsque ladite distance estimée est supérieure à une distance seuil donnée, générer et transmettre ladite deuxième séquence de données modulante à l'unité de modulation pour l'émission d'un deuxième faisceau lumineux modulé par le deuxième module lumineux. On comprend ainsi que, dans ce mode, l'unité de calcul peut ainsi suivre la position d'un objet détecté en champ proche et par exemple déterminer que l'objet va sortir du champ de détection du premier module lumineux, par exemple lorsque la distance de l'objet dépasse un seuil donné ou par prédiction d'une position à venir de l'objet, déterminée à partir de valeurs estimées de la distance séparant l'objet du véhicule. Dans ce cas, l'unité de calcul peut ainsi activer la fonction de télémétrie « longue distance » réalisée par le deuxième module lumineux, afin de garantir une continuité de détection et de suivi de l'objet.
[0028] Avantageusement, le module de réception comporte une pluralité de modules d'acquisition élémentaire agencés en matrice. Le cas échéant, le deuxième module lumineux peut être agencé de sorte que le deuxième faisceau lumineux soit pixelisé, l'unité de modulation, à la réception conjointe desdites première et deuxième séquences de données modulantes, est agencée pour contrôler l'activation seulement d'un ou plusieurs pixels d'une ou plusieurs rangées supérieures du deuxième faisceau lumineux pour l'émission du deuxième faisceau lumineux modulé. On s'assure ainsi que le deuxième faisceau lumineux modulé soit reçu, après réflexion, par les modules d'acquisition élémentaire supérieurs de la matrice, et ne perturbe pas les capacités de détection du système vis-à-vis du premier faisceau lumineux, lequel est destiné à interagir, après réflexion, avec les modules d'acquisition élémentaire inférieurs du module de réception.
[0029] 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, chaque 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.
[0030] 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.
[0031] 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 »).
[0032] 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 ou deuxième faisceau lumineux.
[0033] Dans un mode de réalisation de l'invention, le module de réception comporte une pluralité de modules d'acquisition élémentaires comprenant chacun un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu'il reçoit en un signal électrique.
[0034] Par exemple, l'ensemble des photodétecteurs peut former un capteur, par exemple un unique composant électronique.
[0035] 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
[0036] Selon un exemple de réalisation de l'invention, le module de réception peut comporter une unité optique agencée devant le module d'acquisition élémentaire.
[0037] Dans un mode de réalisation de l'invention, le module d'émission est agencé dans un projecteur avant du véhicule automobile. Avantageusement, le module de réception et le module d'émission sont agencés dans un projecteur avant du véhicule automobile.
[0038] De préférence, le premier module lumineux est agencé de sorte que le premier faisceau lumineux participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une première fonction photométrique réglementaire prédéterminée et le deuxième module lumineux est agencé de sorte que le deuxième faisceau lumineux participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une deuxième fonction photométrique réglementaire prédéterminée.
[0039] De préférence toujours, le premier module lumineux est agencé de sorte que le premier faisceau lumineux participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une première fonction de signalisation de type « feu diurne » et dans lequel le deuxième module lumineux est agencé de sorte que le deuxième faisceau lumineux participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une deuxième fonction d'éclairage de type « route ».
[0040] L'invention a également pour objet un procédé de détection d'un obstacle situé dans l'environnement d'un véhicule automobile et d'estimation de la distance séparant cet objet du véhicule, le procédé étant mis en œuvre par un système lumineux, notamment par un système lumineux selon l'invention.
[0041] La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des dessins annexés, dessins sur lesquels les différentes figures représentent :
[0042] [Fig. 1] représente, schématiquement et partiellement, une vue d'un système d'un véhicule automobile selon un exemple de réalisation de l'invention ;
[0043] [Fig. 2] représente, schématiquement et partiellement, un procédé de télémétrie mis en œuvre par le système de la [Fig. 1] ;
[0044] [Fig. 3] représente, schématiquement et partiellement, une vue de dessus d'une scène de route lors de la mise en œuvre du procédé de télémétrie par le système de la [Fig. 1] ;
[0045] [Fig. 4] représente, schématiquement et partiellement, un exemple de télémétrie mis en œuvre par un deuxième module lumineux du système de la [Fig. 1],
[0046] Dans la description qui suit, les éléments identiques, par structure ou par fonction, apparaissant sur différentes figures conservent, sauf précision contraire, les mêmes références.
[0047] On a représenté en [Fig. 1] un système 1 d'un véhicule automobile selon un exemple de réalisation de l'invention.
[0048] Le système 1 comporte un module d'émission 2 agencé pour émettre un premier faisceau lumineux Fia et un deuxième faisceau lumineux Flb et un module de réception 3 destiné à recevoir un faisceau lumineux F2.
[0049] Dans l'exemple décrit, le module d'émission 2 et le module de réception 3 sont agencés dans un même projecteur avant du véhicule automobile. On pourra prévoir que les modules 2 et 3 soient agencés en différents endroits du véhicule automobile, sans sortir du cadre de la présente invention.
[0050] Le module d'émission 2 comporte un premier module lumineux 21a destiné à émettre un premier faisceau lumineux Fia, un deuxième module lumineux 21b destiné à émettre un deuxième faisceau lumineux Flb, et une unité de modulation 22.
[0051] Chacun des modules lumineux 21a et 21b est agencé pour que le faisceau lumineux Fia, Flb qu'il émet, présente un spectre électromagnétique dont au moins une portion est située dans le spectre visible. Dans l'exemple décrit, le spectre 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.
[0052] Afin d'émettre ce faisceau lumineux Fia, Flb, le module lumineux 21a, 21v comporte une source lumineuse 23a, 23b apte à émettre des rayons lumineux et une unité optique 24a, 24b agencée pour projeter ces rayons lumineux pour former le faisceau lumineux Fia, Flb. Dans l'invention, l'unité optique 24a, 24b pourra indifféremment comporter un ou plusieurs réflecteurs, une ou plusieurs lentilles, un ou plusieurs diaphragmes ou un ou plusieurs collimateurs ou encore une combinaison de plusieurs de ces éléments optiques.
[0053] La source lumineuse 23a, 23b comporte par exemple un générateur à semi-conducteur (non représenté), par exemple 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 avec un pic d'émission à 450 nm. La source lumineuse comporte également un élément photoluminescent, 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.
[0054] 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 23a, 23b émet simultanément, lorsqu'elle est alimentée électriquement, des rayons de lumière bleue et jaune, la lumière ainsi formée apparaissant blanche pour l'œil humain.
[0055] Dans la mesure où le faisceau lumineux Fia, Flb 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, l'unité optique 24 est agencée pour mettre en forme ce faisceau lumineux Fia, Flb de sorte que sa distribution photométrique satisfasse les exigences de ladite fonction. Dans l'exemple décrit, le premier faisceau lumineux Fia participe à la réalisation d'une fonction de type feu diurne, ou DRL, tandis que le deuxième faisceau lumineux Flb participe à la réalisation d'une fonction d'éclairage de type route.
[0056] En plus de cette fonction photométrique, chacun de ces faisceaux lumineux Fia et Flb permet au système 1 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 à l'aide de l'un ou l'autre des premier ou deuxième modules lumineux 21a, 21b, ainsi qu'avec la [Fig. 3] qui représente une vue de dessus d'une scène de route lors de la mise en œuvre de ce procédé de télémétrie mis en œuvre par le système 1.
[0057] Dans la scène de route de la [Fig. 2] est représenté un véhicule automobile équipé du système lumineux 1 selon l'invention, ainsi qu'un premier objet 01 situé dans un champ relativement proche du véhicule, à moins de 30 mètres.
[0058] Le premier faisceau lumineux Fia réalisant une fonction de type DRL et le deuxième faisceau lumineux Flb réalisant une fonction d'éclairage de type route, les exigences réglementaires encadrant la fonction de type DRL requièrent que le premier faisceau lumineux Fia soit désactivé lorsque le deuxième faisceau lumineux Flb est activé, et inversement. Chacun des premier et deuxième modules lumineux 21a et 21b permet ainsi de mettre en œuvre un même procédé de télémétrie lorsqu'il est activé, le premier module lumineux 21a étant par exemple activé de jour, et le deuxième module lumineux 21b étant par exemple activé de nuit.
[0059] Pour mettre en œuvre ce procédé de télémétrie, le système 1 comporte une unité de calcul 4.
[0060] Dans une première étape, l'unité de calcul 4 génère, de façon périodique, une séquence de données initiale Seqla. La séquence initiale Seqla est, dans l'exemple décrit, une séquence 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%.
[0061] Dans une deuxième étape, l'unité de calcul 4 génère une première séquence de données Seq2a, dite modulante, à partir de la séquence initiale Seqla, en conservant au moins les mêmes propriétés d'autocorrélation et de corrélation croisée de la séquence initiale Seqla. Par exemple, l'unité de calcul pourra générer une première séquence de données Seq2a dont le rapport cyclique est inférieur à 50%, tout en restant supérieur à 10%. On pourra en variante prévoir que la première séquence modulante Seq2a soit identique à la séquence initiale Seqla.
[0062] Dans une troisième étape, l'unité de modulation 22 module le faisceau lumineux Fia ou Flb émis par le premier ou le deuxième module lumineux 21a, 21b qui est activé, à partir de cette première séquence de données Seq2a, par exemple en contrôlant l'alimentation électrique fournie à la source lumineuse 23a, 23b.
[0063] Dans l'exemple décrit, l'unité de modulation 22 comporte un générateur d'un signal de contrôle modulé en fréquence d'impulsion. Ce signal de contrôle permet de contrôler une alimentation à découpage (non représenté) de la source lumineuse 23a, 23b. De façon classique, la consigne de fréquence 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 23a, 23b, 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.
[0064] Ainsi, l'unité de modulation 22 convertit la séquence de données Seq2a en un signal modulant et module le signal de contrôle initial à l'aide de ce signal modulant. En d'autres termes, le faisceau lumineux Fia, Flb ainsi émis sous le contrôle du signal modulé Sseqa est composé d'un train d'impulsions lumineuses. Les impulsions se succèdent avec une fréquence variable suffisamment élevée, par exemple supérieure à 10 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 vers le module de réception 3.
[0065] On notera, que dans l'exemple décrit, chaque impulsion lumineuse correspond à un bit de valeur « 1 » de la séquence modulante Seq2a. La puissance moyenne d'une portion du faisceau lumineux Fia, Flb contenant la première séquence Seq2a est ainsi définie par le nombre de bits de valeur « 1 » de cette séquence Seq2a au regard du nombre de bits total de cette première séquence Seq2a, par la durée Tap des impulsions et par la puissance pic Pap de ces impulsions.
[0066] La puissance moyenne du faisceau lumineux Fia, Flb étant contrainte par les exigences réglementaires encadrant la fonction photométrique que doit réaliser le faisceau Fia, Flb, l'unité de calcul 4 peut ainsi déterminer les valeurs de la puissance pic Pap et de la durée d'impulsion Tap en fonction du rapport cyclique de la première séquence modulante Seq2a et d'une consigne de fonction photométrique, par exemple exprimée comme une consigne de puissance moyenne ou une consigne de fréquence du signal modulé Sseqa.
[0067] On notera que d'autres types de modulation peuvent être indifféremment employés dans le cadre de la présente invention, et notamment une modulation en codage d'impulsion (ou PGM 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 »).
[0068] Le faisceau lumineux Fia, Flb est ainsi émis jusqu'à atteindre un objet 01, situé dans l'environnement du véhicule, lequel le réfléchit en direction du module de réception 3. Le faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception est ainsi composé d'une partie du faisceau lumineux Fia, Flb réfléchi par l'objet 01 et de bruit, par exemple généré par des sources de lumière parasite comme de l'éclairage urbain, de l'éclairage automobile, voire le soleil.
[0069] Corne montré en [Fig. 1], le module de réception 3 comporte une unité optique 31, en aval de laquelle sont prévus une pluralité de modules d'acquisition élémentaires 32. Le module de réception 3 comporte par ailleurs une unité de démodulation 33.
[0070] Chacun des modules d'acquisition élémentaires 32 comporte un photodétecteur. Le faisceau lumineux F2 reçu par le module de réception 3 est ainsi concentré par l'unité optique 31 sur l'un ou plusieurs des photodétecteurs.
[0071] Les photodétecteurs 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.
[0072] Dans une quatrième étape, chacun des photodétecteurs convertit la portion du faisceau lumineux F2 qu'il reçoit, en un signal électrique Sel qu'il transmet à l'unité de démodulation 33, laquelle peut alors en extraire une séquence de données Seq3, dite démodulée, dans une cinquième étape.
[0073] Dans l'exemple décrit, l'unité de démodulation 33 peut par exemple comptabiliser, depuis le signal électrique Sel, le nombre de photons reçus par un module d'acquisition élémentaires 32 pendant un intervalle de temps correspondant à une durée d'impulsion Tap, puis déterminer par seuillage au regard d'une valeur déterminée à partir de la puissance pic Pap si cette quantité de photons correspond ou non à une impulsion du faisceau lumineux Fl, et donc à un bit de valeur « 1 » ou à un bit de valeur « 0 ».
[0074] La séquence binaire démodulée Seq3 est ainsi transmise à l'unité de calcul 4, qui estime, dans une étape sixième, des valeurs d'une fonction de corrélation Fcorr entre la première séquence modulante Seq2a et la séquence démodulée Seq3.
[0075] 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 Seq3 et la première séquence modulante Seq2a retardée selon chacune des valeurs de décalage temporel.
[0076] Compte tenu des propriétés d'autocorrélation et de corrélation croisée des séquences de type binaire pseudo aléatoire, 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 le module d'émission 2 et l'instant où il est reçu par le module de réception 3, la première séquence modulante Seq2a retardée de cette valeur correspondant ainsi sensiblement à la séquence démodulée Seq3, au bruit près.
[0077] Dans une septième étape, l'unité de calcul 4 identifie cette valeur maximum de la fonction de corrélation Fcorr et estime la valeur T de ce temps de vol du faisceau lumineux Fia, Flb entre l'objet 01 et le véhicule, associée à cette valeur maximum.
[0078] Dans une huitième étape E8, l'unité de calcul 4 estime la distance d séparant l'objet 01 du véhicule.
[0079] Dans la scène de route de la [Fig. 2] est également représenté un deuxième objet 02 situé dans un champ relativement lointain du véhicule, à plus de 50 mètres.
[0080] Le premier faisceau lumineux Fia réalisant une fonction de type DRL, il présente une première puissance lumineuse, sensiblement inférieure à celle du deuxième faisceau lumineux Flb, lequel réalise une fonction d'éclairage de type route. Dès lors, on notera que, compte tenu de ces puissances lumineuses, le premier objet 01 se trouve à la fois dans les champs des premier et deuxième faisceaux lumineux Fia et Flb, tandis que le deuxième objet 02 se trouve uniquement dans le champ du deuxième faisceau lumineux Flb. On comprend donc que, lorsque le deuxième faisceau Flb est désactivé, par exemple dans une situation diurne, il est impossible pour le système lumineux 1 de détecter le deuxième objet 02.
[0081] A ces fins, lorsque le premier faisceau lumineux Fia est activé pour la réalisation de la fonction DRL et de la fonction de télémétrie, le système lumineux 1 met en oeuvre un autre procédé de télémétrie à l'aide du deuxième module lumineux 21b et du deuxième faisceau lumineux Flb, comme montré en [Fig. 4],
[0082] Dans une première étape, concomitamment à la génération de la première séquence de données modulante Seq2a, l'unité de calcul 4 génère une deuxième séquence de données modulante Seq2b présentant un rapport cyclique sensiblement inférieur au rapport cyclique de la première séquence modulante Seq2a.
[0083] Dans l'exemple décrit, la deuxième séquence de données modulante Seq2b pourra présenter un rapport cyclique inférieur ou égal à 1%, par exemple en comportant un seul bit de valeur « 1 », de sorte que le deuxième faisceau lumineux modulé comporte une unique impulsion lumineuse pendant une période correspondant au nombre de bits total de la deuxième séquence modulante Seq2b.
[0084] Dans une deuxième étape, l'unité de modulation 22 module le faisceau lumineux Flb émis par le deuxième module lumineux 21b, à partir de cette deuxième séquence de données Seq2b. L'unité de modulation 22 convertit ainsi la deuxième séquence de données Seq2b en un signal modulant et module le signal de contrôle initial à l'aide de ce signal modulant.
[0085] En d'autres termes, le deuxième faisceau lumineux Flb ainsi émis sous le contrôle du signal modulé Sseqb est composé d'une unique impulsion lumineuse correspondant au bit de valeur « 1 » de la séquence modulante Seq2a. Bien que la puissance pic Pbp de cette impulsion soit sensiblement supérieure à la puissance pic Pba des impulsions du premier faisceau lumineux Fia, le faible rapport cyclique de la deuxième séquence modulante Seq2b permet de réduire fortement la puissance moyenne du deuxième faisceau lumineux Flb.
[0086] Bien que les premier et deuxième faisceaux lumineux Fia et Flb soient émis conjointement, cette faible puissance moyenne du deuxième faisceau lumineux Flb le rend sensiblement imperceptible, au regard du premier faisceau lumineux Fia et conserve un aspect sensiblement éteint du deuxième module lumineux 21b, ce qui permet de satisfaire les exigences réglementaires de la fonction photométrique réalisée par le premier faisceau lumineux Fia.
[0087] En revanche, l'impulsion lumineux que contient ce deuxième faisceau lumineux Flb, compte tenu de sa puissance pic Pbp, est capable d'atteindre le deuxième objet 02 pour y être réfléchie vers le module de réception 3. Le deuxième module lumineux 21b permet ainsi de mettre en œuvre une fonction de télémétrie « longue distance ».
[0088] On notera que la deuxième séquence de données Seq2b est transmise périodiquement à l'unité de modulation 22 de sorte que le deuxième faisceau lumineux Flb soit composé d'un train d'impulsions lumineuses séparées par un intervalle de temps constant et dont la durée est sensiblement supérieure à la durée des impulsions lumineuses.
[0089] Dans une troisième étape, l'un ou plusieurs des photodétecteurs du module de réception 3 convertit la portion du faisceau lumineux F2 qu'il reçoit, en un signal électrique Sel qu'il transmet à l'unité de calcul 4 qui y détecte, dans une quatrième étape, par exemple par seuillage, la présence d'une impulsion lumineuse dans ce faisceau lumineux F2 reçu. L'unité de calcul peut estimer directement un temps de vol T séparant l'émission de ladite impulsion lumineuse du deuxième faisceau lumineux Flb, de la réception de ladite impulsion lumineuse détectée par le module de réception 3.
[0090] Ces troisième et quatrième étapes sont ainsi renouvelées par l'unité de calcul 4 jusqu'à identifier une série d'impulsions lumineuses, correspondant à un train d'impulsions lumineuses émis par le deuxième module lumineux 21b dans une période de temps donnée. Dans une cinquième étape, l'unité de calcul 4 génère un histogramme H des différents temps de vol ainsi déterminés.
[0091] Dans une sixième étape, l'unité de calcul 4 peut ainsi détecter la présence d'un ou plusieurs objets 02 dans un champ éloigné du véhicule à partir de l'histogramme H, par exemple en sélectionnant l'un ou plusieurs des temps de vol déterminés dont les occurrences sont supérieures à un seuil donné, et peut ainsi estimer une distance séparant le ou lesdites objets 02 du véhicule à partir des temps de vol sélectionnés.
[0092] Dans un exemple non décrit, on pourra prévoir que le deuxième faisceau lumineux Flb soit pixelisé, et que la fonction de télémétrie qui vient d'être décrite soit mise en oeuvre au moyen de seulement l'une ou de plusieurs rangées supérieures des pixels du faisceau Flb, susceptibles d'atteindre une portée inatteignable par le premier faisceau lumineux Fia, le reste des pixels étant inactif. On diminue encore la puissance lumineuse du deuxième faisceau lumineux Flb et on s'assure que les échos de ce deuxième faisceau lumineux Flb ne viennent pas perturber la fonction de télémétrie mise en oeuvre par le premier faisceau lumineux Fia.
[0093] En variante à la fonction de télémétrie qui vient d'être décrite en lien avec la [Fig. 4], on pourra prévoir que le deuxième faisceau lumineux Flb soit modulé avec une deuxième séquence de données Seq2b présentant plus d'un bit de valeur « 1 », comme en [Fig. 2], tout en s'assurant que le rapport cyclique de cette deuxième séquence de données Seq2b soit particulière faible au regard de la première séquence de données Seqla. L'unité de calcul 4 pourra alors mettre en oeuvre les mêmes étapes du procédé de la [Fig. 2] pour la réalisation de la fonction de télémétrie « longue distance » par le deuxième module lumineux 21b.
[0094] Dans le mode de réalisation qui vient d'être décrit, les premier et deuxième faisceaux lumineux Fia et Flb sont émis de façon simultanée, en continu, de sorte que les fonctions de télémétrie « courte distance » et « longue distance » soient simultanément actives.
[0095] Dans une variante non décrite, cumulable avec le mode de réalisation précédent, on pourra prévoir que l'unité de calcul 4 active la fonction de télémétrie « longue distance », en générant la deuxième séquence de données Seq2b, uniquement lorsque la fonction de télémétrie « courte distance » est en échec, c'est-à-dire lorsqu'aucun objet n'est détecté dans un champ proche du véhicule par l'unité de calcul 4 au moyen du procédé de la [Fig. 2] mis en oeuvre avec le premier module lumineux 21a.
[0096] Dans une variante non décrite, cumulable avec les alternatives précédentes, on pourra prévoir que l'unité de calcul 4 active la fonction de télémétrie « longue distance », en générant la deuxième séquence de données Seq2b, uniquement lorsqu'un objet détecté dans un champ proche du véhicule par l'unité de calcul 4, au moyen du procédé de la [Fig. 2] mis en oeuvre avec le premier module lumineux 21a, est susceptible de s'éloigner du véhicule pour pénétrer dans un champ hors d'atteinte du premier faisceau lumineux Fia. L'unité de calcul 4 pourra ainsi mettre en œuvre une fonction de suivi de la position de l'objet détecté et comparer la distance de cet objet détecté au véhicule à une valeur seuil donnée et/ou prédire une position à venir de l'objet détecté à partir de l'évolution de sa position, et activer en fonction de cette comparaison et/ou de cette prédiction la fonction de télémétrie « longue distance ».
[0097] La description qui précède explique clairement comment l'invention permet d'atteindre les objectifs qu'elle s'est fixée, à savoir fournir un système d'un véhicule automobile capable de réaliser simultanément une fonction photométrique et une fonction de télémétrie à partir de lumière visible et qui permette de détecter un objet sur des plages de distance importante, quelle que soit la fonction photométrique réalisée ou les conditions nocturne ou diurne. Ces objectifs sont notamment atteints en employant un deuxième module lumineux plus puissant et réalisant également une fonction de télémétrie par une modulation du faisceau lumineux qu'il émet avec un rapport cyclique suffisamment faible pour que le faisceau lumineux modulé ne perturbe pas la fonction photométrique réalisé par le premier module lumineux.
[0098] 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'employer d'autres types de source lumineuse que celui décrit, comme une diode laser, une VCSEL ou une SLED. 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. On pourra encore prévoir d'autres méthodes de génération d'une séquence modulante que celles décrites.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Système lumineux (1) d'un véhicule automobile, comportant : a. un module d'émission (2) comportant un premier module lumineux (21a) apte à émettre un premier faisceau lumineux (Fia) présentant une première puissance lumineuse donnée et dont le spectre présente au moins une portion dans le spectre visible, un deuxième module lumineux (21b) apte à émettre un deuxième faisceau lumineux (Flb) présentant une deuxième puissance lumineuse donnée, supérieure à la deuxième puissance lumineuse, et 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 l'un et/ou l'autre desdits premier et deuxième faisceaux lumineux émis à partir de la séquence de données reçues; b. un module de réception (3) apte à recevoir un faisceau lumineux (F2), dans lequel le module de réception comporte un module d'acquisition élémentaire (32) comprenant un photodétecteur apte à convertir un signal lumineux qu'il reçoit en un signal électrique (Sel) ; caractérisé en ce qu'il comporte une unité de calcul (4) agencée pour générer une première séquence de données modulante (Seq2a) présentant un premier rapport cyclique et pour transmettre ladite première séquence de données modulante à l'unité de modulation (22) pour l'émission d'un premier faisceau lumineux modulé (Fia) par le premier module lumineux (21a) ; en ce que l'unité de calcul (4) est agencée pour générer une deuxième séquence de données modulante (Seq2b) présentant un deuxième rapport cyclique inférieur au premier rapport cyclique et pour transmettre ladite deuxième séquence de données modulante à l'unité de modulation (22) pour l'émission d'un deuxième faisceau lumineux modulé (Flb) par le deuxième module lumineux (21b) ; et en ce que l'unité de calcul (4) est agencée pour déterminer un temps de vol (T) séparant l'émission du premier ou du deuxième faisceau lumineux modulé émis, de la réception d'un faisceau lumineux reçu par le module de réception, à partir d'un signal électrique converti par le photodétecteur à partir dudit faisceau lumineux reçu.
[Revendication 2] Système lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de calcul (4) est agencée pour générer une première séquence de données (Seq2a) présentant un premier rapport cyclique supérieur à 10% et pour générer une deuxième séquence de données (Seq2b) présentant un deuxième rapport cyclique inférieur à 5%.
[Revendication 3] Système lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de calcul (4) est agencée pour générer une deuxième séquence de données (Seq2b) présentant un rapport cyclique déterminé de sorte que le deuxième faisceau lumineux modulé (Flb) comporte une unique impulsion lumineuse, et en ce que, l'unité de calcul (4) étant apte à recevoir un signal électrique (Sel) converti par le photodétecteur à partir d'un faisceau lumineux (F2) reçu par le module de réception (3), l'unité de calcul (4) est agencée pour détecter une impulsion lumineuse dans le faisceau lumineux reçu à partir dudit signal électrique et pour déterminer un temps de vol (T) séparant l'émission de ladite impulsion lumineuse du deuxième faisceau lumineux, de la réception de ladite impulsion lumineuse détectée par le module de réception.
[Revendication 4] Système lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une unité de démodulation (33) reliée au photodétecteur et agencée pour extraire une séquence de données, dite démodulée, (Seq3) depuis un signal électrique (Sel) converti par ce photodétecteur ; et en ce que, 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 (F2) reçu par le module de réception (3), l'unité de calcul est agencée pour estimer des valeurs d'une fonction de corrélation (Fcorr) entre ladite séquence de données démodulée et ladite première séquence de données modulante (Seq2a) et pour déterminer un temps de vol (T) séparant l'émission dudit premier faisceau lumineux modulé (Fia) émis, de la réception dudit faisceau lumineux reçu, à partir des valeurs de la fonction de corrélation.
[Revendication 5] Système lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de calcul (4) est apte à recevoir une instruction d'émission du premier faisceau lumineux (Fia) uniquement et en ce que, en réponse à la réception de ladite instruction, l'unité de calcul est agencée pour générer et transmettre conjointement lesdites première et deuxième séquences de données modulantes (Seq2a, Seq2b) à l'unité de modulation (22) pour l'émission conjointe d'un premier faisceau lumineux modulé (Fia) par le premier module lumineux (21a) et d'un deuxième faisceau lumineux modulé (Flb) par le deuxième module lumineux (21b).
[Revendication 6] Système lumineux (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'unité de calcul (4) est agencée pour générer et transmettre ladite première séquence de données modulante (Seq2a) à l'unité de modulation (22) pour l'émission d'un premier faisceau lumineux modulé (Fia) par le premier module lumineux (21a), en ce que l'unité de calcul (4) est agencée pour, en réponse à un échec d'estimation d'un temps de vol (T) séparant l'émission du premier faisceau lumineux modulé de la réception d'un faisceau lumineux (F2) reçu par le module de réception (3), générer et transmettre ladite deuxième séquence de données modulante (Seq2b) à l'unité de modulation pour l'émission d'un deuxième faisceau lumineux modulé (Flb) par le deuxième module lumineux (21b).
[Revendication 7] Système lumineux (1) selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que l'unité de calcul (4) est agencée pour générer et transmettre ladite première séquence de données modulante (Seq2a) à l'unité de modulation (22) pour rémission d'un premier faisceau lumineux modulé (Fia) par le premier module lumineux (21a), en ce que l'unité de calcul (4) est agencée pour estimer une distance (d) séparant le véhicule d'un objet (01) dans l'environnement du véhicule à partir de la détermination d'un temps de vol (r) séparant l'émission du premier faisceau lumineux modulé de la réception d'un faisceau lumineux (F2) reçu par le module de réception (3), et pour, lorsque ladite distance estimée est supérieure à une distance seuil donnée, générer et transmettre ladite deuxième séquence de données modulante (Seq2b) à l'unité de modulation pour l'émission d'un deuxième faisceau lumineux modulé (Flb) par le deuxième module lumineux (21b).
[Revendication 8] Système lumineux (1) selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que le module de réception (3) comporte une pluralité de modules d'acquisition élémentaire (32) agencés en matrice, en ce que le deuxième module lumineux (21b) est agencé de sorte que le deuxième faisceau lumineux (Flb) soit pixelisé, et en ce que l'unité de modulation (22), à la réception conjointe desdites première et deuxième séquences de données modulantes (Seq2a, Seq2b), est agencée pour contrôler l'activation seulement d'un ou plusieurs pixels d'une ou plusieurs rangées supérieures du deuxième faisceau lumineux pour l'émission du deuxième faisceau lumineux modulé.
[Revendication 9] Système lumineux (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en que le module d'émission (2) est agencé dans un projecteur avant du véhicule automobile.
[Revendication 10] Système lumineux (1) selon la revendication précédente, dans lequel le premier module lumineux (21a) est agencé de sorte que le premier faisceau lumineux (Fia) participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une première fonction photométrique réglementaire prédéterminée et dans lequel le deuxième module lumineux (21b) est agencé de sorte que le deuxième faisceau lumineux (Flb) participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une deuxième fonction photométrique réglementaire prédéterminée.
[Revendication 11] Système lumineux (1) selon la revendication précédente, dans lequel le premier module lumineux (21a) est agencé de sorte que le premier faisceau lumineux (Fia) participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une première fonction de signalisation de type « feu diurne » et dans lequel le deuxième module lumineux (21b) est agencé de sorte que le deuxième faisceau lumineux (Flb) participe, totalement ou partiellement, à la réalisation d'une deuxième fonction d'éclairage de type « route ».
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