Comment fonctionnent les systèmes de détection de personnes par radar ?
À l’image des systèmes de détection par ultrasons, les dispositifs anti collisions engins-piétons par radar utilisent la réflexion des ondes électromagnétiques sur les obstacles qu’elles rencontrent sur leur parcours.
Le radar permet lui aussi une détection et une estimation de la distance entre l’émetteur et l’obstacle. La fréquence des ondes émises est élevée (de 300 MHz à 30 GHz) selon les modèles, elles peuvent être classifiés d’hyperfréquence ou de micro-onde .
Le radar émet une onde dans une portion de l’environnement appelée lobe de détection. Lorsque cette onde rencontre une cible, elle est réfléchie sous forme d’écho radar.
Si le radar reçoit un écho, cela signifie la présence d’un obstacle (piéton ou autre) dans son lobe de détection. Le temps de retour de l’écho vers le récepteur permet de calculer la distance avec la cible ainsi que sa vitesse. Il permet alors selon son paramétrage de déclencher une alerte sonore et/ou visuelle à destination soit du conducteur soit des personnes à proximité.
Les différentes technologies de radar
Dans le cadre de la détection d’obstacle et de personnes, les systèmes de détection utilisent trois principaux types de radar :
Les radars pulsés
Ils émettent une série d’impulsions de courte durée et mesurent le temps écoulé entre émission et réception de l’écho. La vitesse de propagation de l’onde étant connue, la distance entre l’objet et la cible est calculée automatiquement par le capteur.
Les radars à ondes entretenues :
Les radars à ondes entretenues émettent une onde sans discontinuité. Ils calculent la différence de fréquence entre le signal émis et l’écho pour déterminer la vitesse de déplacement de l’obstacle. Ils utilisent le principe physique connu appelé « Effet Doppler. »
Lorsque l’obstacle ne se déplace pas et donc que sa vitesse est nulle, la fréquence de l’écho réfléchi est identique à celle émise.
En revanche, lors du déplacement, la fréquence de l’écho varie en fonction de la vitesse et de la direction de déplacement. Ce type de radar possède l’avantage de différencier les cibles fixes de celles en mouvement mais ne permet pas de connaître la distance entre l’engin et l’objet.
Les radars à ondes entretenues et à modulation de fréquence
Afin de connaître le mouvement de la cible ainsi que sa distance, les radars à ondes entretenues et modulation de fréquence permettent d’analyser la différence de fréquence entre le signal émis et l’écho perçu. C’est donc la différence de fréquence et du temps de réponse de l’écho qui permettent de calculer non seulement la vitesse de déplacement mais également sa distance.
La zone de détection
La zone de détection est directement liée à la géométrie de l’antenne et des obstacles à détecter. Elle définit la zone dans laquelle une personne peut être identifiée. Elle a une forme conique aussi appelée lobe de détection.
Certains modèles de radar offrent la possibilité d’ajuster la portée mais pas la géométrie. Pour assurer une détection sur une surface particulière, plusieurs capteurs unitaires sont nécessaires pour garantir la bonne détection. Des produits associant plusieurs capteurs sont disponibles sur le marché. Ils permettent, par exemple, la détection de piétons dans une zone rectangulaire.
Capacité de détection
La capacité de détection va dépendre de la capacité de l’obstacle à retourner un écho suffisamment puissant pour être écouté. Certaines conditions peuvent influer :
La surface de la cible : Plus la surface est importante, plus l’énergie de l’écho est importante et donc l’obstacle plus simplement détecté.
La forme de la cible : La réflexion de l’écho peut être plus ou moins diffus selon la forme de l’obstacle. Plus l’écho diffusé est direct, plus il sera détecté.
L’orientation de la cible : Un obstacle même d’une taille suffisante, peut, selon son orientation rejeter un écho dans la mauvaise direction et donc ne pas être détecté par le radar. Sans oublier que l’écho peut lui aussi être masqué par un obstacle.
Le matériau de la cible : Les composants des matériaux peuvent avoir des propriétés de dispersion ou de non réflexion des ondes. Une plaque métallique sera facilement détectée tandis que le bois, pour les mêmes dimensions, plus difficilement. L’humain, lui, présente des caractéristiques moyennes.
La vitesse de déplacement de la cible : Les radars sont basés sur l’effet Doppler. La vitesse d’un élément peut donc jouer sur la capacité de détection. La différence de fréquence observée étant proportionnelle à la vitesse, les déplacements lents sont souvent difficiles à déterminer.
Capacité de détection de la cible en fonction de la forme
Il existe une liste exhaustive de produits disponibles sur le marché. Ils sont équipés d’une ou plusieurs unités de détection.
D’importantes différences de performances existent entre les modèles, il est primordial de vérifier que l’adéquation des caractéristiques de détection répond à votre besoin. Les caractéristiques annoncées sont à titre indicatif et peuvent différer de la réalité.
L’utilisation des hyperfréquences pour les ondes électromagnétiques des radars est réglementée. L’Agence Nationale des Fréquences (ANFR) fixe pour les bandes de fréquence les niveaux de puissance autorisés. L’utilisateur doit s’assurer que le produit respecte les exigences réglementaires.
Quand utiliser des systèmes de détection des collisions par radar ?
Les systèmes de détection anti-collision par technologie radar proposent une solution idéale pour la détection des personnes et obstacles, notamment à vitesse relativement réduite. Leur efficacité est reconnue. En dehors de ces conditions, leur efficacité décroît fortement et les rend complètement inexploitables. Un grand nombre d’alerte non significatives peut être donnée.
Performances
Les performances des systèmes de détection par radar sont directement liées en nombre et à l’emplacement d’installation des antennes, des capteurs et de leur paramétrage afin de couvrir totalement la zone de danger. La bonne couverture de la zone doit être régulièrement contrôlée.
Caractéristiques
| Fonction de détection | Piétons et obstacles |
| Principe de détection | Réflexion des ondes électromagnétiques |
| Zone de détection | Forme conique pour un capteur individuel |
| Portée | De 0 à 20 m |
| Géométrie réglable |
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| Dimensions réglables | Selon les modèles |
| Fluctuation des dimensions | Oui pour certains modèles :
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| Observation | Deux solutions possibles :
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| Temps de réponse | Inférieur à 500 ms
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| Possibilité de non détection | Faible ou élevée en fonction des modèles :
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| Possibilité de fausses détection | Très faible |
Synthèse
| Caractéristiques | Recommandations | |
| Éléments à prendre pour votre choix | Détection piétons et obstacles | Évaluer l’intérêt de la détection d’obstacle pour la situation |
| Pas de rétablissement de visibilité | Prévoir, le cas échéant, un dispositif | |
| Performance de détection très dépendante des modèles | Evaluer les performances du dispositif | |
| Pour certains modèles : Détection dépendante de la position et de la corpulence | S’assurer que les performances du dispositif répondent à vos besoins | |
| Pour certains radars Doppler : Non détection possible des piétons immobiles ou à faible allure | S’assurer que les performances du dispositif répondent à vos besoins | |
| Éléments à prendre en compte pour la mise en œuvre | La zone de détection doit être complètement couverte | Vérifier qu’il ne subsiste aucun trou |
| Précautions d’utilisation |