FR3113739A1 - Procédé et dispositif de suivi adaptatif d'un objet basés sur la technologie LIDAR - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de suivi d’objets (50) basé sur l’utilisation d’un appareil LIDAR (1). Le procédé comprenant notamment une étape C) suivi de l’objet (50). L’étape C de suivi de l’objet (50) comprenant notamment une sous-étape de détermination d’un motif de suivi (61) à parcourir par le faisceau laser sonde (60A) le long d’un plan perpendiculaire contenant la position de l’objet (50) estimée et perpendiculaire à une ligne passant par la position estimée de l’objet (50) et la position de l’appareil LIDAR (1), au moins un paramètre angulaire (A) du motif de suivi (60A) vis-à-vis de l’appareil LIDAR (1) étant déterminés à partir de la position estimée de l’objet (50), dont notamment la distance (D) entre l’objet (50) et l’appareil LIDAR (1).
Figure pour l’abrégé : figure 5
Description
L’invention concerne le domaine du suivi d’objets.
Ainsi, l’invention a plus particulièrement pour objet un procédé de suivi d’objets, et un dispositif de suivi d’objets.
État de l’art antérieur
Pour certaines applications, telles que le suivi de drones, d’avions, de satellites ou encore d’éléments d’arrimage dans le cadre de rendez-vous spatiaux, il est nécessaire d’avoir un suivi d’objets qui soit à la fois fonctionnel sur une plage de distance relativement étendue (par exemple de quelques dizaines de mètre à 1 kilomètre dans le cadre de suivi de drone) et qui soit compatible avec les vitesses relatives importantes que peuvent présentées de tels objets.
Ces suivis sont actuellement réalisés selon deux principes :
(i) celui d’une imagerie passive, principalement réalisée par caméra optique ou par des détecteurs d’ondes radio voire acoustique selon la gamme d’émissivité et l’environnement de l’objet à suivre,
(ii) celui d’un suivi actif, c’est-à-dire basé sur l’utilisation d’une source de rayonnement électromagnétique interne au système, par exemple basé sur les LIDAR ou les RADAR.
(i) celui d’une imagerie passive, principalement réalisée par caméra optique ou par des détecteurs d’ondes radio voire acoustique selon la gamme d’émissivité et l’environnement de l’objet à suivre,
(ii) celui d’un suivi actif, c’est-à-dire basé sur l’utilisation d’une source de rayonnement électromagnétique interne au système, par exemple basé sur les LIDAR ou les RADAR.
Les suivis, qu’ils soient basés sur l’imagerie passive ou sur un suivi actif, présentent l’avantage de permettre de détecter les objets à suivre lorsqu’ils apparaissent dans le champ « de vision » de l’appareil de suivi et sont donc particulièrement appropriés pour identification et la détection d’un objet à suivre.
Par contre, ce type de suivis présente l’inconvénient d’être généralement adapté pour un suivi sur une plage de distance relativement faible directement liée à la longueur focale employée, pour les caméras optiques, à une faible résolution angulaire en ce qui concerne les RADARs. Pour augmenter cette plage de distance, il est nécessaire d’utiliser, en ce qui concerne les caméras optiques ou les système LiDAR par flash, un système de zoom optique ou plusieurs caméras, de telles utilisations sont relativement complexes à mettre en œuvre, notamment lorsque l’objet à suivre se déplace à grande vitesse.
On notera que par « plage de distance de suivi » on entend, ici et dans le reste de ce document, la plage de distances entre l’objet à suivre et l’appareil de suivi, par exemple la caméra ou l’appareil LIDAR, sur laquelle l’appareil de suivi est apte à suivre l’objet.
Comme indiqué ci-dessus, certains suivis actifs peuvent être basés sur l’émissivité des objets à suivre. En effet, certains objets à suivre possèdent des propriétés particulières d’émissivité, par exemple dans le domaine des ondes radio (drone communiquant avec la télécommande sur bande WIFI ou Radiocommunication aéronautique pour les avions). Néanmoins, ces procédés de suivi étant basés sur des ondes dont la longueur d’onde est similaire à celle des systèmes RADAR radar, ils présentent les mêmes inconvénients et ils ne permettent donc pas de fournir un suivi avec une résolution angulaire suffisamment importante pour certaines applications.
En ce qui concerne l’imagerie par LIDAR à balayage, malgré la plus grande résolution angulaire, le temps de balayage d’un large champ de vue s’avère trop élevé et ne permet pas un suivi pertinent pour des objets se déplaçant rapidement.
Ainsi parmi ces dispositifs de suivi, aucun n’est adapté pour fournir un suivi sur une plage de distance relativement importante tout en étant adapté pour un suivi d’objet ce déplaçant relativement rapidement.
Le suivi actif enseigné par le J. A. Beraldin et ses coauteurs dans le journal scientifique « Optical Engineering » numéro 39 pages 196 à 212 en 2000, permet de résoudre en parti ce problème. En effet, ce type de suivi actif, basé sur la technologie LIDAR, consiste, comme illustré sur la , à faire parcourir au faisceau laser du LIDAR un motif de suivi angulaire autour d’une position supposée de l’objet (ici un drone). En identifiant les points d’interception de l’objet par le faisceau laser, il est possible de déterminer la position effective de l’objet et de déplacer, comme illustré sur la , le motif de suivi pour qu’il soit centré sur l’objet. De cette manière, sur la base d’un motif relativement simple, telle qu’une courbe de Lissajou, il est possible d’avoir un suivi du déplacement de l’objet à suivre avec une fréquence de suivi relativement importante, puisque cette fréquence est uniquement limitée par le temps mis par le faisceau laser sonde pour parcourir l’ensemble du motif de suivi.
Néanmoins, un tel suivi actif est adapté pour une plage de distance relativement faible qui dépend de la forme du motif de suivi choisi.
Ainsi, il n’existe pas à notre connaissance de procédé de suivi qui autorise le suivi d’objets sur une plage de distance relativement importante (c’est-à-dire, par exemple, adapté pour un suivi allant d’une dizaine de mètre à plusieurs kilomètres) et qui soit, en outre, adapté aussi bien pour les objets présentant des vitesses relativement importante (c’est-à-dire pouvant être, par exemple, supérieure à 80 km/h, comme c’est le cas pour les drones) que ceux présentant une faible vitesse.
L’invention vise à remédier à ces inconvénients et a ainsi pour but de fournir un procédé de suivi d’objets qui soit apte à suivre un objet sur une plage de distance relativement importante
L’invention concerne à cet effet Procédé de suivi d’objets basé sur l’utilisation d’un appareil LIDAR, l’appareil LIDAR comprenant :
- une source laser configurée pour émettre un faisceau laser sonde, et
- un système de déplacement du faisceau laser sonde configuré pour modifier l’orientation du faisceau laser sonde,
le procédé comprenant les étapes suivantes :
A. identification d’un objet à suivre,
B. estimation d’une position de l’objet, la position de l’objet comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR,
C. suivi de l’objet,
L’étape C de suivi de l’objet comprenant les sous-étapes de :
C1. détermination d’un motif de suivi à parcourir par le faisceau laser sonde, au moins un paramètre angulaire du motif de suivi vis-à-vis de l’appareil LIDAR étant déterminés à partir de la position estimée de l’objet, dont notamment la distance entre l’objet et l’appareil LIDAR,
C2. déplacement du faisceau laser sonde par un système de déplacement de manière déplacer le faisceau laser sonde le long du motif de suivi déterminé à l’étape C1 et identification des points d’interception de l’objet par le faisceau laser sonde pendant le déplacement du faisceau laser sonde,
C3. détermination d’une position de l’objet à partir des points d’interception du faisceau laser sonde par l’objet identifié, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR.
- une source laser configurée pour émettre un faisceau laser sonde, et
- un système de déplacement du faisceau laser sonde configuré pour modifier l’orientation du faisceau laser sonde,
le procédé comprenant les étapes suivantes :
A. identification d’un objet à suivre,
B. estimation d’une position de l’objet, la position de l’objet comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR,
C. suivi de l’objet,
L’étape C de suivi de l’objet comprenant les sous-étapes de :
C1. détermination d’un motif de suivi à parcourir par le faisceau laser sonde, au moins un paramètre angulaire du motif de suivi vis-à-vis de l’appareil LIDAR étant déterminés à partir de la position estimée de l’objet, dont notamment la distance entre l’objet et l’appareil LIDAR,
C2. déplacement du faisceau laser sonde par un système de déplacement de manière déplacer le faisceau laser sonde le long du motif de suivi déterminé à l’étape C1 et identification des points d’interception de l’objet par le faisceau laser sonde pendant le déplacement du faisceau laser sonde,
C3. détermination d’une position de l’objet à partir des points d’interception du faisceau laser sonde par l’objet identifié, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR.
Un tel procédé permet de fournir un suivi actif de l’objet à suivre avec un motif de suivi qui est adapté à la distance et à la forme de l’objet, ceci grâce à la dépendance d’au moins un paramètre angulaire du motif de suivi à la distance entre l’objet et l’appareil LIDAR. Le motif de suivi étant ainsi adapté quelle que soit la distance entre l’objet et l’appareil LIDAR, il est possible d’obtenir un suivi sur une plage de distance importante vis-à-vis des procédés de l’art antérieur. On notera de plus, que le motif pouvant être relativement simple, selon le principe du suivi actif, un tel procédé est compatible avec un suivi à haute fréquence et peut donc être utiliser pour suivre des objets avec une vitesse de déplacement relativement importante.
Lors de la mise en œuvre de l’étape C de suivi, les étapes C1 à C3 peuvent être reproduites de manières successive et itérative, la position estimée de l’objet utilisée à l’étape C1 étant soit, pour la première itération, la position estimée de l’objet obtenue l’étape B, soit, pour une itération n, n étant un entier supérieur ou égal à 2, la position de l’objet déterminé à l’étape C3 de l’itération n-1.De cette manière, il est possible d’assurer un suivi en continu de l’objet à suivre.
Dans la sous-étape C3 de détermination d’une position de l’objet (50) il est en outre déterminé une direction de déplacement de l’objet à partir de la position estimée utilisée à la sous-étape C1 et de la position déterminée à la sous-étape de C3, et
dans lequel, lors de la mise en œuvre de l’étape C, pour une itération n, n étant un entier supérieur ou égal à 2, dans la sous étape C1 de détermination du motif de suivi, au moins un autre paramètre du motif de suivi est en outre déterminés à partir de la direction de déplacement estimée de l’objet déterminée lors de l’étape C3 de l’itération n-1.
Une prise en compte de la direction de déplacement de l’objet à suivre pour définir le motif de suivi permet de tenir compte du déplacement de l’objet pour maximiser le nombre d’échos sur l’objet (le nombre points d’interception de l’objet par le faisceau laser sonde) lors du déplacement du laser selon le motif de suivi. Ainsi, il est possible d’obtenir une meilleure estimation du positionnement de l’objet.
Dans la sous-étape C3 de détermination d’une position de l’objet il est en outre déterminé une vitesse de déplacement estimée de l’objet à partir de la position estimée utilisée à la sous-étape C1 et de la position déterminée à la sous-étape de C3, et
dans lequel, lors de la mise en œuvre de l’étape C, pour une itération n, n étant un entier supérieur ou égal à 2, dans la sous étape C1 de détermination du motif de suivi, l’au moins un autre paramètre du motif de suivi est en outre déterminés à partir de la vitesse de déplacement estimée de l’objet déterminée lors de l’étape C3 de l’itération n-1.
En se basant notamment sur la vitesse de l’objet à suivre pour définir le motif il est possible de fournir une meilleure prise en compte du déplacement de l’objet et ainsi encore améliorer le nombre d’échos sur l’objet lors du déplacement du laser selon le motif de suivi.
L’au moins un autre paramètre du motif comprend un type de motif sélectionné dans un groupe de motifs prédéfinis, le type de motif étant sélectionné dans ledit groupe de motifs prédéfinis en fonction de la direction de déplacement estimée et/ou la vitesse de déplacement estimée si cette dernière est disponible.
De cette manière, il est possible de choisir un motif particulièrement adapté à la vitesse et/ou à direction de déplacement de l’objet à suivre. On assure ainsi un suivi optimisé.
Lors de l’une de l’étape A d’identification de l’objet à suivre et de l’étape B d’estimation de la position de l’objet, il est en outre déterminé au moins une dimension estimée de l’objet selon un plan perpendiculaire contenant la position de l’objet estimée et perpendiculaire à une ligne passant par la position estimée de l’objet et la position de l’appareil LIDAR, et
dans lequel, lors de la sous-étape C1 de détermination du motif de suivi, l’au moins un paramètre angulaire du motif de suivi est en outre déterminé à partir de la dimension estimée.
De cette manière le procédé peut être adapté quel que soit la taille de l’objet à suivre. Ainsi, un dispositif selon l’invention peut aisément être adapté pour permettre un suivi d’objets de quelques dizaines de centimètres, tels que certains drones de petite taille, que des objets beaucoup plus massifs, tels que des avions.
L’étape B d’estimation d’une position de l’objet comprend les sous-étapes suivantes :
B1 obtention d’une position préliminaire de l’objet, la position préliminaire estimée comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR,
B2 détermination d’un motif d’identification à parcourir par le faisceau laser sonde le long d’un plan perpendiculaire contenant la position préliminaire estimée de l’objet et perpendiculaire à une ligne passant par la position préliminaire estimée de l’objet et la position de l’appareil LIDAR, au moins un paramètre angulaire du motif d’identification étant déterminées à partir de la distance préliminaire estimée entre l’appareil LIDAR et l’objet et la position préliminaire estimée de l’objet,
B3. déplacement du faisceau laser sonde par le système de déplacement de manière à déplacer le faisceau laser sonde le long du motif d’identification déterminé à l’étape B2 et identification des points d’intersection entre l’objet et le faisceau laser sonde pendant le déplacement du faisceau laser sonde,
B4. détermination d’une position de l’objet estimée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde par l’objet identifié, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR, la dimension estimée de l’objet selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde par l’objet identifié.
B1 obtention d’une position préliminaire de l’objet, la position préliminaire estimée comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR,
B2 détermination d’un motif d’identification à parcourir par le faisceau laser sonde le long d’un plan perpendiculaire contenant la position préliminaire estimée de l’objet et perpendiculaire à une ligne passant par la position préliminaire estimée de l’objet et la position de l’appareil LIDAR, au moins un paramètre angulaire du motif d’identification étant déterminées à partir de la distance préliminaire estimée entre l’appareil LIDAR et l’objet et la position préliminaire estimée de l’objet,
B3. déplacement du faisceau laser sonde par le système de déplacement de manière à déplacer le faisceau laser sonde le long du motif d’identification déterminé à l’étape B2 et identification des points d’intersection entre l’objet et le faisceau laser sonde pendant le déplacement du faisceau laser sonde,
B4. détermination d’une position de l’objet estimée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde par l’objet identifié, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR, la dimension estimée de l’objet selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde par l’objet identifié.
Un tel motif d’identification permet de fournir une estimation de la taille de l’objet et de la suivre en un temps minimum, puisqu’il n’est pas nécessaire de faire une imagerie compète de l’objet ou de la scène.
L’étape B d’estimation d’une position de l’objet comprend les sous-étapes suivantes :
B’1. déplacement du faisceau laser sonde par le système de déplacement de manière à réaliser un balayage d’une zone d’espace dans laquelle est estimé être l’objet à suivre et identification des points d’intersection entre l’objet et le faisceau laser sonde pendant le déplacement du faisceau laser sonde,
B’2. détermination d’une position de l’objet estimée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde par l’objet identifié, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR, la dimension estimée de l’objet selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser par l’objet identifié.
B’1. déplacement du faisceau laser sonde par le système de déplacement de manière à réaliser un balayage d’une zone d’espace dans laquelle est estimé être l’objet à suivre et identification des points d’intersection entre l’objet et le faisceau laser sonde pendant le déplacement du faisceau laser sonde,
B’2. détermination d’une position de l’objet estimée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde par l’objet identifié, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet et l’appareil LIDAR, la dimension estimée de l’objet selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser par l’objet identifié.
Un tel balayage permet d’obtenir une image de l’objet à suivre et permet ainsi une identification de l’objet à suivre. Ainsi, en plus de permettre de fournir une dimension estimée de l’objet, il est possible d’obtenir une information sur le type d’objet à suivre et adapté le motif de suivi à ce type.
L’invention concerne en outre le système de suivi d’objets à partir d’un appareil LIDAR, le système comprenant :
- une source laser configurée pour émettre un faisceau laser sonde,
- un système de déplacement du faisceau laser sonde configuré pour modifier l’orientation du faisceau laser sonde, la source laser et le système de déplacement participant à la formation d’un appareil de LIDAR,
- une unité de commande configurée pour commander le système de déplacement du faisceau laser sonde,
l’unité de commande étant en outre configurée pour la mise en œuvre au moins l’étape C) d’un procédé de suivi selon l’invention.
- une source laser configurée pour émettre un faisceau laser sonde,
- un système de déplacement du faisceau laser sonde configuré pour modifier l’orientation du faisceau laser sonde, la source laser et le système de déplacement participant à la formation d’un appareil de LIDAR,
- une unité de commande configurée pour commander le système de déplacement du faisceau laser sonde,
l’unité de commande étant en outre configurée pour la mise en œuvre au moins l’étape C) d’un procédé de suivi selon l’invention.
Un tel système de suivi d’objets permet de mettre en œuvre un procédé selon l’invention et d’obtenir les avantages associés au procédé selon l’invention.
Le système peut comprendre en outre au moins un appareil d’imagerie sélectionné dans le groupe comprenant les caméras optiques et les appareils radar, et dans lequel l’appareil d’imagerie est configuré pour mettre en œuvre au moins l’étape A) et pour fournir à l’unité de commande les indications nécessaires pour que l’unité de commande puisse mettre en œuvre l’étape B), l’unité de commande étant configurée pour mettre en œuvre l’étape B) du procédé de suivi.
De tels appareils d’imagerie permettent une détection en continu d’objets à suivre sur une zone relativement large. Ainsi, on allie les avantages d’une surveillance passive grand champ faiblement résolue à la précision d’un suivi actif offert par le procédé selon l’invention.
Le système peut comprendre un dispositif d’entré en communication avec l’unité de commande dans lequel un observateur ayant identifié un objet à suivre conformément à l’étape A) est susceptible de fournir les indications nécessaires pour que l’unité de commande puisse mettre en œuvre l’étape B), l’unité de commande étant configurée pour mettre en œuvre l’étape B) du procédé de suivi.
De cette manière, lors de la détection d’un objet à suivre par un observateur, celui-ci peut aisément lancer un procédé de suivi selon l’invention pour suivre l’objet qu’il a détecté.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d’exemples de réalisation, donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence aux dessins annexés sur lesquels :
Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d’une figure à l’autre.
Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles.
Les différentes possibilités (variantes et modes de réalisation) doivent être comprises comme n’étant pas exclusives les unes des autres et peuvent se combiner entre elles.
La est un ordinogramme illustrant les principales étapes d’un procédé de suivi selon l’invention qui est basé sur le principe de suivi actif utilisant un appareil LIDAR 1 tel que celui illustré sur la figure 3.
On notera que dans ce présent mode de réalisation, l’objet à suivre est un drone 50. Néanmoins, si l’invention est particulièrement adaptée pour le suivi de drone, l’invention ne se limite pas à cette seule application et concerne le suivi de tout type d’objet pouvant présenter un déplacement relatif vis-à-vis d’un appareil LIDAR 1. Ainsi, si le procédé de l’invention concerne le suivi d’objets mobiles tels que les drones, les avions ou encore les satellites artificiels à partir de la terre, il peut également être mis en œuvre dans le cadre d’un suivi d’un objet présentant un déplacement relatif vis-à-vis d’un appareil LIDAR, tel que par exemple un appareil LIDAR équipant une navette dans le cadre d’un rendez-vous spatial avec une station spatiale ou un satellite artificiel.
Ainsi, un tel procédé de suivi est basé sur un l’appareil LIDAR 1 qui forme un système de suivi 1 selon l’invention et qui est illustré sur la figure 3. Un tel appareil LIDAR 1 comprend :
- une source laser 10 configurée pour émettre un faisceau laser sonde 60A et
- un système de déplacement 20 du faisceau laser sonde 60A configuré pour modifier l’orientation du faisceau laser sonde 60A,
- un système de mesure 30 configuré pour détecter une partie du faisceau laser sonde 60A rétrodiffusée par l’objet à suivre 50 et pour déterminer, à partir d’un décalage temporel entre l’émission du faisceau laser sonde 60A et la détection de la partie du faisceau laser sonde 60A rétrodiffusée une distance entre l’objet à suivre 50 et l’appareil LIDAR 1.
On notera que par « distance entre l’objet à suivre 50 et l’appareil LIDAR 1 », on entend une distance entre un point de l’objet à suivre, tel qu’un point de la surface réfléchissante de ce dernier à partir de laquelle le faisceau laser 60 est rétrodiffusé, et un point de référence de l’appareil, tel que par exemple le système de déplacement 20 ou un point de référence virtuel disposé entre le système de déplacement 20 et le système de mesure 30.
Pour rappel, la mesure mise en œuvre par un appareil LIDAR 1, selon le principe montré sur les figures 3A et 3B, est généralement basée sur une mesure de temps entre l’émission d’une impulsion laser, incluse dans le faisceau laser sonde 60A, et la réception par le système de mesure 30 de la partie de cette impulsion laser rétrodiffusée par une surface, telle que la surface de l’objet à suivre 50, la distance entre la surface et l’appareil LIDAR 1 pouvant directement être déduite en multipliant le temps mesuré par la vitesse de la lumière divisé par deux. Ainsi, à partir de l’orientation du faisceau laser sonde par le système de déplacement et de cette distance, il est possible de déterminer une position de la surface à l’origine de la rétrodiffusion du faisceau laser sonde.
Pour permettre une telle mesure de temps, plusieurs principes de mesure LIDAR peuvent être mis en œuvre. Ainsi, selon un premier principe de mesure illustré sur la , outre le fait que la source laser 10 est une source laser à impulsions apte à émettre un faisceau laser impulsionnel 60, l’appareil LIDAR comprend en outre un séparateur de faisceau 37 afin de séparer le faisceau laser impulsionnel 60 émis par la source laser 10 en un faisceau laser sonde 60A et un faisceau laser de référence 60B.
Le système de mesure 30 comprend :
. - le séparateur de faisceau 37,
- un premier dispositif de détection de rayonnement 31, tel qu’un photodétecteur (par exemple un photomultiplicateur), configuré pour détecter le faisceau laser de référence 60B après sa séparation du faisceau laser sonde 60A et à fournir une référence temporelle d’émission du faisceau laser sonde 60A,
- un deuxième dispositif de détection de rayonnement 32 tel qu’un photodétecteur (par exemple un photomultiplicateur), configuré pour détecter la partie 60C du faisceau laser sonde 60Arétrodiffusée et à fournir une mesure temporelle de réception de ladite partie 60C du faisceau laser sonde 60A,
- une unité de calcul 33 configurée pour calculer, à partir de la référence temporelle fournie par le premier dispositif de détection de rayonnement 31 et de la mesure temporelle de réception fournie par le deuxième dispositif de détection de rayonnement 31, une distance entre la surface et l’appareil LIDAR, et pour déterminer à partir de l’orientation donnée par système de déplacement 20 au faisceau laser sonde 60A une position de ladite surface,
- une unité de commande 35 configurée pour commander le système de déplacement 20 et l’unité de calcul afin de mettre en œuvre le procédé selon l’invention.
. - le séparateur de faisceau 37,
- un premier dispositif de détection de rayonnement 31, tel qu’un photodétecteur (par exemple un photomultiplicateur), configuré pour détecter le faisceau laser de référence 60B après sa séparation du faisceau laser sonde 60A et à fournir une référence temporelle d’émission du faisceau laser sonde 60A,
- un deuxième dispositif de détection de rayonnement 32 tel qu’un photodétecteur (par exemple un photomultiplicateur), configuré pour détecter la partie 60C du faisceau laser sonde 60Arétrodiffusée et à fournir une mesure temporelle de réception de ladite partie 60C du faisceau laser sonde 60A,
- une unité de calcul 33 configurée pour calculer, à partir de la référence temporelle fournie par le premier dispositif de détection de rayonnement 31 et de la mesure temporelle de réception fournie par le deuxième dispositif de détection de rayonnement 31, une distance entre la surface et l’appareil LIDAR, et pour déterminer à partir de l’orientation donnée par système de déplacement 20 au faisceau laser sonde 60A une position de ladite surface,
- une unité de commande 35 configurée pour commander le système de déplacement 20 et l’unité de calcul afin de mettre en œuvre le procédé selon l’invention.
La illustre le principe de déplacement angulaire du faisceau laser par le système de déplacement 20. On peut voir que selon ce principe et à partir d’un jeu de miroirs (notamment illustré sur la ), le système de déplacement 20 permet de déplacer angulairement le faisceau laser 50 selon deux axes différents d’un système de coordonnées horizontales, un axe azimutal correspondant à une coordonnée θ dans le plan horizontal (θ étant compris entre 0° et, au maximum, à 360°), et un axe vertical correspondant à une coordonnée φ (φ étant compris entre 0° et 90°). De cette manière, le faisceau laser 60 peut être déplacé pour suivre l’objet quelle que soit sa trajectoire.
Selon un deuxième principe de mesure LIDAR, conformément à la , le système de mesure 30 peut ne comprendre qu’un unique dispositif de détection de rayonnement 31 pour détecter la partie 60C du faisceau laser sonde 60 rétrodiffusée, et être dépourvu de séparateur de faisceau 37, l’intégralité du faisceau laser 60 faisant office de faisceau laser sonde. Selon cette possibilité le faisceau laser 60 passe au travers d’un miroir parabolique troué pour être transmis au système de déplacement 20 pour que ce dernier déplace le faisceau laser selon le motif de suivi 61 en direction de l’objet 50. Lorsque le faisceau laser 60 rencontre une surface, telle que la surface de l’objet 50, une partie 60C de ce dernier est rétrodiffusée en direction du système de déplacement. Cette partie 60C du faisceau laser 60 rétrodiffusée est ensuite, comme illustré sur la , réceptionnée par le système déplacement 20 et déviée par le miroir parabolique vers le dispositif de détection de rayonnement 31.
De cette façon, le premier détecteur 31 est configuré pour détecter la partie 60C du faisceau laser sonde 60A rétrodiffusée et pour fournir une mesure temporelle de réception de ladite partie 60C du faisceau laser sonde 60A.
On notera donc que selon ce deuxième principe de mesure, contrairement au système de mesure 30 selon le premier principe de mesure, la référence temporelle peut être déterminée à partir du signal de commande transmis à la source laser 10. Ainsi, l’unité de calcul 33 est configurée pour calculer, à partir du signal de commande transmis par l’unité de commande 35 et de la mesure temporelle de réception fournie par le premier dispositif de détection de rayonnement 31, une distance entre la surface et l’appareil LIDAR, et pour déterminer à partir de l’orientation donné par système de déplacement 20 au faisceau laser sonde 60A une position de ladite surface. La configuration de l’unité de commande 35 selon ce deuxième principe de mesure reste similaire à celle selon le premier principe de mesure.
Bien entendu, ces deux exemples de configuration du système de mesure 30 ne sont fournis qu’à titre d’exemple et ne sont nullement limitatifs. En effet, l’homme du métier est parfaitement à même d’adapter le présent enseignement aux différents principes de détection de distance qui peuvent être mis en œuvre dans le cadre de mesures LIDAR. Ainsi, il est parfaitement envisageable que l’invention soit adaptée pour des système de mesure LIDAR mettant en œuvre des systèmes de mesure du type détection synchrone électronique homodyne, ou hétérodyne ou encore sur des système de mesure LIDAR mettant en œuvre des systèmes de mesure du type détection hétérodyne optique avec effet Doppler.
Quel que soit le système de mesure 30 employé, le procédé selon l’invention, comme illustré sur la , comprend les étapes suivantes :
A. identification de l’objet 50 à suivre,
B. estimation d’une position de l’objet 50, la position de l’objet 50 comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1,
C. suivi de l’objet 50.
A. identification de l’objet 50 à suivre,
B. estimation d’une position de l’objet 50, la position de l’objet 50 comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1,
C. suivi de l’objet 50.
Lors de l’étape A, l’identification de l’objet peut être réalisé par :
(i) soit un dispositif extérieur à l’appareil LIDAR, tel qu’une caméra optique, un radar, un détecteur d’ondes radio, un capteur sonore, voire l’observation d’un opérateur,
(ii) soit à partir de l’appareil LIDAR 1 en lui-même.
(i) soit un dispositif extérieur à l’appareil LIDAR, tel qu’une caméra optique, un radar, un détecteur d’ondes radio, un capteur sonore, voire l’observation d’un opérateur,
(ii) soit à partir de l’appareil LIDAR 1 en lui-même.
Selon la possibilité (i), le système de suivi peut comprendre en outre le dispositif extérieur, non illustré. Ce dispositif extérieur est configuré pour surveiller un espace dans lequel est susceptible d’apparaître l’objet 50. Lorsque le dispositif extérieur détecte l’objet, une position approximative de l’objet peut être transmise à l’unité de commande 35 afin que cette dernière puisse mettre en œuvre l’étape B sur la base de la position approximative. Selon cette possibilité, il est également envisageable que l’unité de commande comprenne un dispositif d’entrée permettant à un opérateur ayant identifié l’objet 50 de fournir les indications nécessaires pour que l’unité de commande 35 puisse mettre en œuvre l’étape B.
En ce qui concerne la possibilité (ii), l’appareil LIDAR 1 peut présenter une configuration d’imagerie dans laquelle l’appareil LIDAR 1 est configuré pour balayer un espace dans lequel est susceptible d’apparaître l’objet 50. Si lors de cette opération de balayage il est détecté une anomalie susceptible de correspondre à un objet 50 à suivre, l’unité de commande 35 peut être configurée pour mettre en œuvre l’étape B afin de confirmer la présence de l’objet 50 et d’estimer la position de l’objet 50.
Lors de l’étape B, l’unité de commande 35 est configurée pour permettre d’estimer une position de l’objet 50 selon le principe de la mesure LIDAR. Une telle estimation peut être réalisée par une orientation, par le système de déplacement, du faisceau laser sonde en direction d’une position approximative de l’objet obtenue lors de l’étape A et de mesurer, à partir de la détection de la partie du faisceau laser sonde rétrodiffusée, une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1. Ainsi, une telle étape permet de fournir une position estimée de l’objet comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1.
L’étape C de suivi de l’objet 50 comprend, comme illustré sur la , les sous-étapes de :
C1. détermination d’un motif de suivi 61 à parcourir par le faisceau laser sonde 60A, au moins un paramètre angulaires du motif de suivi 61 vis-à-vis de l’appareil LIDAR étant déterminé à partir de la position estimée de l’objet 50, dont notamment la distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1,
C2. déplacement du faisceau laser sonde 60A par le système de déplacement 20 de manière à déplacer le faisceau laser sonde le long du motif de suivi 61 déterminé à l’étape C1, et identification des points d’interception de l’objet 50 par le faisceau laser sonde 60A pendant le déplacement du faisceau laser sonde 60A,
C3. détermination d’une position de l’objet 50 à partir des points d’interception du faisceau laser sonde 60A par l’objet 50 identifiés, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1.
C1. détermination d’un motif de suivi 61 à parcourir par le faisceau laser sonde 60A, au moins un paramètre angulaires du motif de suivi 61 vis-à-vis de l’appareil LIDAR étant déterminé à partir de la position estimée de l’objet 50, dont notamment la distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1,
C2. déplacement du faisceau laser sonde 60A par le système de déplacement 20 de manière à déplacer le faisceau laser sonde le long du motif de suivi 61 déterminé à l’étape C1, et identification des points d’interception de l’objet 50 par le faisceau laser sonde 60A pendant le déplacement du faisceau laser sonde 60A,
C3. détermination d’une position de l’objet 50 à partir des points d’interception du faisceau laser sonde 60A par l’objet 50 identifiés, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1.
Dans le cadre de ce premier mode de réalisation, le motif de suivi 61 choisi est, comme illustré sur la , une courbe de Lissajou de paramètres p = 2 et q = 3 autour de la position estimée de l’objet 50.
Pour rappel, la courbe de Lissajou est définie par l’équation paramétrique suivante :
Avec x(t) et y(t) les coordonnées du motif dans le plan perpendiculaire, A un paramètre d’amplitude de la courbe de Lissajou, p et q correspondant aux « pulsations » des mouvements sinusoïdaux avec q>p (ici p = 2 et q = 3), f une fréquence de référence, x0et y0correspondant au décalage du motif de suivi 61 pour faire correspondre le motif de suivi à la position estimée de l’objet 50.
Bien entendu, la courbe de lissajou illustrée sur la n’est qu’un exemple de motif de suivi compatible avec l’invention et d’autres motifs sont parfaitement envisageables sans que l’on sorte du cadre de l’invention, le motif de suivi pouvant, par exemple, être une spirale ou un cercle. On notera que, quoi qu’il en soit, le motif de suivi est préférentiellement choisi pour ses capacités à optimiser le nombre d’échos sur l’objet 50 (le nombre points d’interception de l’objet par le faisceau laser sonde) et la capacité à « piéger » l’objet en diminuant les possibilités de fuites.
Ainsi, lors de l’étape C1, les paramètres angulaires du motif de suivi 61 sont définis, comme illustré sur la , à partir de la position estimée de l’objet à suivre dont notamment la distance D entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR.
En effet, selon le principe de l’invention dans lequel la taille du motif de suivi est adaptée à une dimension R estimée, ou attendue, de l’objet, le paramètre d’amplitude A va être proportionnel à cette dimension R estimée ou attendue, cette proportionnalité, qui peut être matérialisée par un facteur β, étant choisie en fonction d’une vitesse de déplacement maximale attendue et/ou pour maximiser le nombre d’échos sur l’objet 50. Ainsi, ce paramètre A peut ainsi être égal à β.R avec β le facteur de proportionnalité et R la dimension de l’objet 50 qui est, soit estimée, soit attendue. On notera, en effet, lorsque le type d’objet à suivre est connu par avance (dans ce présent mode de réalisation, des drones), qu’il est possible de définir une dimension attendue dudit objet, par exemple 50 cm ou 1 m en fonction du type de drone. Selon une première possibilité de l’invention et dans le cas d’un motif en courbe de Lissajou, le paramètre A peut-être fixe et prédéterminé. En variante, comme cela sera décrit en lien avec les figures 6 à 8, il peut être calculé à partir d’une dimension estimée R de l’objet 50 déterminée lors de l’une de l’étape A et de l’étape B.
Comme déjà décrit en lien avec la , le système de déplacement 20 étant apte à modifier l’orientation du faisceau laser sonde 60A, ou autrement dit effectuer un déplacement angulaire de ce dernier, le parcours du motif de suivi 61 par le faisceau laser sonde 60A le long du plan perpendiculaire correspond un changement de coordonnée angulaire du faisceau laser sonde 60A selon un référentiel suivant un système de coordonnées horizontales dont l’origine est l’appareil LIDAR 1.
Ainsi si on prend l’équation paramétrique décrite précédemment, celle-ci devient avec un tel changement en coordonnée angulaire :
Avec θ(t) et φ(t) les coordonnés angulaires du faisceau laser sonde 60A du motif de suivi selon un référentiel centré sur l’appareil LIDAR 1 avec θ(t) correspondant à l’ un axe azimutal et φ(t) correspondant à l’axe vertical, θ0et φ0correspondant au décalage angulaire du motif de suivi 61 pour faire correspondre le motif de suivi à la position estimée de l’objet 50.
Autrement dit, prenant en compte que le rapport R/2D est attendu comme relativement faible, la distance D étant généralement supérieur à 10 m voire à 50 m pour une dimension attendue entre 50 cm et 1 m, l’amplitude angulaire θ de l’objet égale à arctan(R/D) peut être approximée par R/D et ainsi l’amplitude angulaire du motif, comme le montre l’équation ci-dessus et la , peut être approximée par α= R/D.
Ainsi l’équation paramétrique ci-dessus peut se réécrire comme suit :
La illustre cette dépendance de l’amplitude angulaire du motif en fonction de la distance D entre l’objet et l’appareil LIDAR 1 ceci pour deux objets 50, un premier, sur le côté gauche, relativement éloigné et présentant une amplitude angulaire χ1 et un deuxième, sur le côté droit, relativement proche de l’appareil LIDAR et présentant une amplitude angulaire χ 2. Comme le montre ces deux illustrations, en prenant en compte de l’amplitude angulaire χ 1, χ 2 de l’objet 50, notamment obtenue à partir de la distance D entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR, pour calculer l’amplitude angulaire α1, α2, il est possible de fournir un motif de suivi 61 parfaitement adapté aux dimensions et à l’emplacement de l’objet 50. Avec une telle adaptation, on réduit significativement les risques de fuite de l’objet 50.
Bien entendu, un tel exemple de paramétrage du motif de suivi n’est fourni qu’à titre d’exemple et n’est nullement limitatif. Ainsi, si l’amplitude angulaire α du motif de suivi 61 peut avoir une relation de proportionnalité directe avec l’amplitude angulaire θ de l’objet 50, il est envisageable que cette relation soit différente sans que l’on sorte du cadre de l’invention. Ainsi par exemple, il peut être envisagé que l’amplitude angulaire α du motif de suivi 61 varie également avec le carré de l’amplitude angulaire θ afin de fournir un motif de suivi 61 de plus grande amplitude angulaire α lorsque l’objet 50 est relativement proche de l’appareil LIDAR 1.
Dans le cadre de l’invention, afin de fournir un suivi en continu de l’objet 50, lors de la mise en œuvre de l’étape C de suivi, les étapes C1 à C3 peuvent être reproduite de manières successive et itérative, la position estimée de l’objet utilisée à l’étape C1 étant soit, pour la première itération, la position estimée de l’objet 50 obtenue l’étape B, soit, pour une itération n, n étant un entier supérieur ou égal à 2, la position de l’objet déterminé à l’étape C3 de l’itération n-1.
De cette manière, outre le suivi de l’objet 50 en continu, ce suivi est réalisé avec un motif de suivi dont le paramètre angulaire, i.e. dans le présent mode de réalisation l’amplitude angulaire α, est déterminé sur la base d’une position estimé de l’objet 50 mis à jour, ceci notamment en ce qui concerne la distance D entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1.
Afin de fournir un motif de suivi 61 particulièrement adapté à l’objet 50, selon certaines variantes de l’invention, lors de l’une de l’étape A d’identification de l’objet à suivre et de l’étape B d’estimation de la position de l’objet, il est en outre déterminé au moins une dimension R estimée de l’objet 50 selon le plan perpendiculaire.
Selon la première variante, l’estimation de la dimension R de l’objet 50 peut être réalisée au moyen d’un déplacement du faisceau laser selon un motif d’identification 63 conformément à ce qui est illustré sur la . Ainsi, dans le cas où cette détermination l’au moins une dimension estimée de l’objet 50 est réalisée lors de l’étape B, l’étape B peut comprendre, conformément à l’ordinogramme de la , les sous-étapes suivantes :
B1 obtention d’une position préliminaire de l’objet 50, la position préliminaire estimée comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1,
B2 détermination d’un motif d’identification 63 à parcourir par le faisceau laser sonde 60 le long d’un plan perpendiculaire contenant la position préliminaire estimée de l’objet 50 et perpendiculaire à une ligne passant par la position préliminaire estimée de l’objet 50 et la position de l’appareil LIDAR 1, au moins un paramètre angulaire du motif d’identification 63 étant déterminée à partir de la distance préliminaire estimée entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1 et la position préliminaire estimée de l’objet 50,
B3. déplacement du faisceau laser par un système de déplacement de manière à déplacer le faisceau laser sonde le long du motif d’identification 63 déterminé à l’étape B2 et identification des points d’intersection entre l’objet et le faisceau laser pendant le déplacement du faisceau laser,
B4. détermination d’une position de l’objet 50 estimée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde 60A par l’objet identifié 50, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1, la dimension R estimée de l’objet selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde 60A par l’objet identifié 50.
B1 obtention d’une position préliminaire de l’objet 50, la position préliminaire estimée comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1,
B2 détermination d’un motif d’identification 63 à parcourir par le faisceau laser sonde 60 le long d’un plan perpendiculaire contenant la position préliminaire estimée de l’objet 50 et perpendiculaire à une ligne passant par la position préliminaire estimée de l’objet 50 et la position de l’appareil LIDAR 1, au moins un paramètre angulaire du motif d’identification 63 étant déterminée à partir de la distance préliminaire estimée entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1 et la position préliminaire estimée de l’objet 50,
B3. déplacement du faisceau laser par un système de déplacement de manière à déplacer le faisceau laser sonde le long du motif d’identification 63 déterminé à l’étape B2 et identification des points d’intersection entre l’objet et le faisceau laser pendant le déplacement du faisceau laser,
B4. détermination d’une position de l’objet 50 estimée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde 60A par l’objet identifié 50, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1, la dimension R estimée de l’objet selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde 60A par l’objet identifié 50.
Ainsi dans le cadre de la sous-étape B1, l’unité de commande 35 est configurée pour obtenir une position préliminaire de l’objet 50. Pour se faire, l’unité de commande 35 peut être configurée pour communiquer avec le dispositif extérieur utilisé dans le cadre l’étape A ou pour utiliser une information fournie par l’opérateur ayant identifié la cible dans le cadre de l’étape A afin de déterminer une position estimée de l’objet 50. On notera que dans ce cadre, l’unité de commande35 peut également déterminer à partir de cette communication ou de cette récupération d’informations, le type de l’objet.
Cette information sur la position préliminaire de l’objet obtenue, l’unité de commande 35 est configurée pour, dans le cadre de la sous-étape B2, déterminer un motif d’indentification 63 à parcourir par le faisceau laser sonde 60A le long du plan perpendiculaire pour déterminer une dimension de l’objet 50 selon le plan perpendiculaire. Un tel motif d’identification 63 peut être, par exemple et comme illustré sur la , une rosace dont l’amplitude angulaire est supérieure à une amplitude angulaire maximale attendue pour l’objet 50.
Bien entendu, une telle forme de rosace est fournie qu’à titre d’exemple et n’est nullement limitative, l’invention couvrant tout type de motifs d’identification 63, tels qu’un motif en forme d’étoile ou de spirale. De même et en variante, le motif d’identification 63 peut également être, sans que l’on sorte du cadre de l’invention, identique au motif de suivi et ainsi, être, dans le présent mode de réalisation, une courbe de Lissajou.
Si on prend l’exemple de la rosace, ou épitrochoïde, illustrée sur la , selon un principe similaire à celui décrit dans le cadre du motif de suivi 61 en forme de courbe de Lissajou, le motif d’indentification 63 peut être conforme à l’équation paramétrique suivante :
Avec, β’ un facteur de proportionnalité, Rmax une dimension maximale attendue de l’objet 50 dans le plan perpendiculaire, θ’0et φ’0correspondant au décalage angulaire du motif de suivi 61 pour faire correspondre le motif de suivi à la position préliminaire de l’objet 50.
Compte tenu de la distance D, comme pour le motif de suivi, l’équation paramétrique peut être approximée comme suit :
Ainsi selon cet exemple de réalisation de cette première variante de réalisation, l’amplitude angulaire A’ du motif d’identification 63 est fonction du facteur de proportionnalité β’, de la dimension maximale attendue Rmax et de la distance préliminaire D incluse dans la position préliminaire de l’objet 50.
Selon une deuxième variante du premier mode de réalisation, la dimension estimée de l’objet 50 peut être obtenue par une étape d’imagerie autour d’une position préliminaire de l’objet 50 ceci sur une zone d’espace d’une taille supérieure à une dimension maximale Rmax attendue de l’objet 50, comme cela est illustré sur la . Cette dimension estimée peut être obtenue soit lors de l’étape A d’identification de l’objet 50, soit lors de l’étape B d’estimation d’une position de l’objet 50.
Selon cette deuxième variante de l’invention, et en considérant que la dimension estimée est obtenue lors de la mise en œuvre de l’étape B d’estimation d’une position de l’objet 50, l’étape B d’estimation peut comprendre, comme cela est illustré sur la , les sous-étapes suivantes :
B’1. déplacement du faisceau laser par un système de déplacement 20 de manière à réaliser un balayage d’une zone d’espace dans laquelle est estimée être l’objet à suivre et identification des points d’intersection entre l’objet 50 et le faisceau laser sonde 60A pendant le déplacement du faisceau laser,
B’2. détermination d’une position de l’objet 50 estimée à partir des points d’interception du faisceau laser par l’objet 50 identifiés, la position déterminée comprenant une distance D entre l’objet 50 et l’appareil LIDAR 1, la dimension estimée de l’objet 50 selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde 60A par l’objet 50 identifiés.
Selon une troisième variante de l’invention, lors de l’étape A ou l’étape B, il peut être prévu une sous-étape d’identification du type d’objet de l’objet 50. Ainsi conformément à cette possibilité, un ou plusieurs paramètres peuvent être changés en fonction du type d’objet 50 identifié. Ainsi, par exemple, dans le cadre de ce premier mode de réalisation, le drone à suivre peut être identifié comme étant :
(1) soit un micro-drone,
(2) soit un drone volant à moyenne altitude, ou
(3) soit un drone de type aile volante.
(1) soit un micro-drone,
(2) soit un drone volant à moyenne altitude, ou
(3) soit un drone de type aile volante.
Le motif de suivi 61 peut alors être choisi, lors de l’étape C1 de détermination du motif de suivi 61 en fonction des caractéristiques dimensionnelles et de déplacement attendu pour le type de drone identifié.
Bien entendu, si dans le cadre de ces première , deuxième et troisième variantes de l’invention, l’obtention de la dimension estimée est réalisée dans le cadre de l’étape B d’estimation, l’homme du métier est à même de modifier les procédés selon ces variantes pour que cette obtention le soit dans le cadre de l’étape A d’ identification d’un objet à suivre sans que l’on sorte du cadre de l’invention.
Les figures 11A à 11C illustre l’adaptabilité du motif de suivi 61 en fonction du déplacement de l’objet 50 mis en œuvre dans le cadre d’un procédé selon un deuxième mode de réalisation.
Un procédé de suivi selon ce deuxième mode de réalisation se différencie d’un procédé de suivi selon le premier mode de réalisation en ce que lors de la sous-étape C1 de détermination du motif de suivi 61, celui-ci est déterminé à partir d’informations de déplacement de l’objet 50 déterminées lors de la mise en œuvre d’une étape C3 qui précède.
Ainsi, conformément à ce deuxième mode de réalisation, dans la sous-étape C3 de détermination d’une position de l’objet il est en outre déterminé une direction de déplacement, et éventuellement une vitesse de déplacement, estimées de l’objet 50 à partir de la position estimée utilisée à la sous-étape C1 et de la position déterminée à la sous-étape de C3, et
lors de la mise en œuvre de l’étape C, pour une itération n, n étant un entier supérieur ou égale à 2, dans la sous étape C1 de détermination du motif de suivi, au moins un autre paramètre angulaire du motif est en outre déterminé à partir de la vitesse de déplacement estimée de l’objet 50 déterminée lors de l’étape C3 de l’itération n-1.
Ainsi, conformément à ce deuxième mode de réalisation et dans le cas où le motif de suivi 61 est une courbe de Lissajou conformément au premier mode de réalisation, et si l’on considère un déplacement de l’objet 50 selon l’axe x, il est possible d’appliquer un déphasage φ entre l’axe x et y de la courbe de Lissajou fonction de la vitesse de déplacement. Un tel déphasage φ peut ainsi être une correction angulaire du motif de suivi 61 conforme à l’équation paramétrique suivante :
Avec γ un deuxième facteur de proportionnalité, V la vitesse de déplacement estimée de l’objet 50 et Vm une vitesse maximale attendue de l’objet.
On peut voir sur les figures 12A à 12C qu’un tel déphasage permet d’obtenir une densité de passage du faisceau laser sonde plus importante au niveau de la position attendue de l’objet 50 compte tenu de la vitesse estimée. Ainsi, pour un objet stationnaire comme le montre la , le motif de suivi 61 n’est pas déformé, alors que pour une vitesse relativement importante, comme le montre la , le motif de suivi est fortement déformé pour tenir compte de la position attendue de l’objet.
Bien entendu, la déformation décrite ci-dessous n’est fournie qu’à titre d’exemple, l’homme du métier étant à même, à partir de cette divulgation, de fournir d’autre type de déformation pour tenir compte de la vitesse V estimée de l’objet 50. On notera, en particulier, qu’il est parfaitement envisageable, sans que l’on sorte du cadre de l’invention, que l’autre paramètre du motif de suivi soit déterminé uniquement sur la base de la direction de déplacement estimée ou encore sur la base d’une direction de déplacement et/ou une vitesse approximative.
D’une même manière, selon une possibilité de l’invention, il est parfaitement envisageable que lors de la première itération au moins un paramètre du motif de suivi 61 soit déterminé à partir d’une direction de déplacement estimée alors que pour les itérations n, n étant un entier supérieur ou égal à 2, l’au moins un paramètre du motif de suivi 61 est déterminé à partir d’une direction de déplacement et d’une vitesse de déplacement estimées.
Selon une variante de ce deuxième mode de réalisation illustré par les figures 12A à 12C, l’adaptation du motif de suivi 61 en fonction de la vitesse peut être obtenue par un changement de type de motif. Ainsi selon l’exemple de réalisation et comme illustré sur la , le motif de suivi 61 est choisi pour un objet stationnaire, ou présentant une vitesse relativement faible, comme étant une courbe de Lissajou similaire à celle décrite dans le cadre du premier mode de réalisation. Pour les objets 50 présentant un déplacement plus important, comme montré sur les et 12C, le motif de suivi 60 est choisi comme étant une épitrochroïde dont l’axe de symétrie est mis en coïncidence avec la direction de déplacement de l’objet 50, ce motif présentant une densité de faisceau important sur les bords tout en conservant des points au centre.
Equation avec un exemple de déformation selon l’axe θ en fonction de la vitesse V et du coefficient de proportionnalité
On notera que les paramètres angulaires de cette courbe épitrochroïde sont déterminés en fonction de la vitesse V de l’objet ceci pour maximiser le nombre d’échos.
Ainsi, selon cette variante du deuxième mode de réalisation, l’au moins un autre paramètre du motif de suivi déterminés à partir de la direction de déplacement estimée de l’objet un type de motif sélectionné dans un groupe de motifs prédéfinis, le type de motif étant sélectionné dans ledit groupe de motifs prédéfinis en fonction de la direction de déplacement estimée et/ou la vitesse de déplacement V estimée si cette dernière est disponible. Ici le groupe de motif comprend une courbe de Lissajou conforme au premier mode de réalisation et une épitrochroïde dont l’axe de symétrie est orienté en fonction de la direction de déplacement de l’objet à suivre.
Claims (11)
- Procédé de suivi d’objets (50) basé sur l’utilisation d’un appareil LIDAR (1), l’appareil LIDAR (1) comprenant :
- une source laser (10) configurée pour émettre un faisceau laser sonde (60A) et
- un système de déplacement (20) du faisceau laser sonde (60A) configuré pour modifier l’orientation du faisceau laser sonde (60A),
le procédé comprenant les étapes suivantes :
A. identification d’un objet (50) à suivre,
B. estimation d’une position de l’objet (50), la position de l’objet (50) comprenant une distance entre l’objet (50) et l’appareil LIDAR (1),
C. suivi de l’objet (50),
L’étape C de suivi de l’objet (50) comprenant les sous-étapes de :
C1. détermination d’un motif de suivi (61) à parcourir par le faisceau laser sonde (60A), au moins un paramètre angulaire (α) du motif de suivi (60A) vis-à-vis de l’appareil LIDAR (1) étant déterminé à partir de la position estimée de l’objet (50), dont notamment la distance (D) entre l’objet (50) et l’appareil LIDAR (1),
C2. déplacement du faisceau laser sonde (60A) par un système de déplacement (20), de manière à déplacer le faisceau laser sonde le long du motif de suivi (61) déterminé à l’étape C1 et identification des points d’interception de l’objet (50) par le faisceau laser sonde (60A) pendant le déplacement du faisceau laser sonde (60A),
C3. détermination d’une position de l’objet (50) à partir des points d’interception du faisceau laser sonde (60A) par l’objet (50) identifiés, la position déterminée comprenant une distance (D) entre l’objet (50) et l’appareil LIDAR (1). - Procédé de suivi d’objets (50) selon la revendication 1, dans lequel lors de la mise en œuvre de l’étape C de suivi, les étapes C1 à C3 sont reproduites de manières successive et itérative, la position estimée de l’objet (50) utilisée à l’étape C1 étant soit, pour la première itération, la position estimée de l’objet (50) obtenue l’étape B, soit, pour une itération n, n étant un entier supérieur ou égal à 2, la position de l’objet (50) déterminé à l’étape C3 de l’itération n-1.
- Procédé de suivi d’objets (50) selon la revendication 2, dans lequel dans la sous-étape C3 de détermination d’une position de l’objet (50) il est en outre déterminé une direction de déplacement de l’objet à partir de la position estimée utilisée à la sous-étape C1 et de la position déterminée à la sous-étape de C3, et
dans lequel, lors de la mise en œuvre de l’étape C, pour une itération n, n étant un entier supérieur ou égal à 2, dans la sous étape C1 de détermination du motif de suivi (61), au moins un autre paramètre (φ) du motif de suivi (61) est en outre déterminés à partir de la direction de déplacement estimée de l’objet (50) déterminée lors de l’étape C3 de l’itération n-1. - Procédé de suivi d’objets (50) selon la revendication 3, dans lequel dans la sous-étape C3 de détermination d’une position de l’objet (50) il est en outre déterminé une vitesse de déplacement (V) estimée de l’objet (50) à partir de la position estimée utilisée à la sous-étape C1 et de la position déterminée à la sous-étape de C3, et
dans lequel, lors de la mise en œuvre de l’étape C, pour une itération n, n étant un entier supérieur ou égal à 2, dans la sous étape C1 de détermination du motif de suivi (61), l’au moins un autre paramètre (φ) du motif de suivi (61) est en outre déterminé à partir de la vitesse de déplacement (V) estimée de l’objet (50) déterminée lors de l’étape C3 de l’itération n-1. - Procédé de suivi d’objet (50) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l’au moins un autre paramètre du motif comprend un type de motif sélectionné dans un groupe de motifs prédéfinis, le type de motif étant sélectionné dans ledit groupe de motifs prédéfinis en fonction de la direction de déplacement estimée et/ou la vitesse de déplacement (V) estimée si cette dernière est disponible.
- Procédé de suivi d’objets (50) selon l’une quelconque des revendication 1 à 5, dans lequel lors de l’une de l’étape A d’identification de l’objet (50) à suivre et de l’étape B d’estimation de la position de l’objet (50), il est en outre déterminé au moins une dimension (R) estimée de l’objet (50) selon un plan perpendiculaire contenant la position de l’objet (50) estimée et perpendiculaire à une ligne passant par la position estimée de l’objet (50) et la position de l’appareil LIDAR (1), et
dans lequel, lors de la sous-étape C1 de détermination du motif de suivi (61), l’au moins un paramètre angulaire (α) du motif de suivi (61) est en outre déterminé à partir de la dimension (R) estimée. - Procédé de suivi d’objets (50) selon la revendication 6, l’étape B d’estimation d’une position de l’objet (50) comprend les sous-étapes suivantes :
B1 obtention d’une position préliminaire de l’objet (50), la position préliminaire estimée comprenant une distance (D) entre l’objet (50) et l’appareil LIDAR (1),
B2 détermination d’un motif d’identification (63) à parcourir par le faisceau laser sonde (60A) le long d’un plan perpendiculaire contenant la position préliminaire estimée de l’objet (50) et perpendiculaire à une ligne passant par la position préliminaire estimée de l’objet (50) et la position de l’appareil LIDAR (1), au moins un paramètre angulaire (A’) du motif d’identification (63) étant déterminées à partir de la distance (D) préliminaire estimée entre l’appareil LIDAR (1) et l’objet (50) et la position préliminaire estimée de l’objet (50),
B3. déplacement du faisceau laser sonde (60A) par le système de déplacement (20) de manière à déplacer le faisceau laser sonde le long du motif d’identification (63) déterminé à l’étape B2 et identification des points d’intersection entre l’objet (50) et le faisceau laser sonde (60A) pendant le déplacement du faisceau laser sonde (60A),
B4. détermination d’une position de l’objet (50) estimé à partir des points d’interception du faisceau laser sonde (60A) par l’objet (50) identifiés, la position déterminée comprenant une distance entre l’objet (50) et l’appareil LIDAR (1), la dimension estimée de l’objet (50) selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde (60A) par l’objet (50) identifié. - Procédé de suivi d’objets (50) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l’étape B d’estimation d’une position de l’objet (50) comprend les sous-étapes suivantes :
B’1. déplacement du faisceau laser sonde (60A) par le système de déplacement (20) de manière à réaliser un balayage d’une zone d’espace dans laquelle est estimé être l’objet (50) à suivre et identification des points d’intersection entre l’objet (50) et le faisceau laser sonde (60A) pendant le déplacement du faisceau laser sonde (60A),
B’2. détermination d’une position de l’objet (50) estimée à partir des points d’interception du faisceau laser sonde (60A) par l’objet (50) identifiés, la position déterminée comprenant une distance (D) entre l’objet (50) et l’appareil LIDAR (1), la dimension estimée de l’objet (50) selon le plan perpendiculaire étant également déterminée à partir des points d’interception du faisceau laser par l’objet identifié. - Système de suivi d’objets (50) à partir d’un appareil LIDAR (1), le système comprenant :
- une source laser (10) configurée pour émettre un faisceau laser sonde (60A),
- un système de déplacement (20) du faisceau laser sonde (60A) configuré pour modifier l’orientation du faisceau laser sonde (60A), la source laser (10) et le système de déplacement (20) participant à la formation d’un appareil de LIDAR (1),
- une unité de commande (35) configurée pour commander le système de déplacement (20) du faisceau laser sonde (60A),
Le système de suivi étant caractérisé en ce que l’unité de commande (35) est en outre configurée pour la mise en œuvre au moins l’étape C) d’un procédé de suivi selon l’une quelconque des revendications 1 à 8. - Système de suivi d’objets (50) à partir d’un appareil LIDAR selon la revendication 9, dans lequel le système comprend en outre au moins un appareil d’imagerie sélectionné dans le groupe comprenant les caméras optiques et les appareil radar, et dans lequel l’appareil d’imagerie est configuré pour mettre en œuvre au moins l’étape A) et pour fournir à l’unité de commande (35) les indications nécessaires pour que l’unité de commande (35) puisse mettre en œuvre l’étape B), l’unité de commande (35) étant configurée pour mettre en œuvre l’étape B) du procédé de suivi.
- Système de suivi d’objets (50) à partir d’un appareil LIDAR selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le système comprend un dispositif d’entré en communication avec l’unité de commande (35) dans lequel un observateur ayant identifié un objet à suivre conformément à l’étape A) est susceptible de fournir les indications nécessaires pour que l’unité de commande 35 puisse mettre en œuvre l’étape B), l’unité de commande (35) étant configurée pour mettre en œuvre l’étape B) du procédé de suivi.
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